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传感器背照式：【原】一文读懂背照式CMOS图像传感器

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提到背照式CMOS，相信很多朋友首先会联想到智能手机等小型影像记录设备。现在主流的手机的摄像头均采用了背照式和堆栈式两种类型的传感器。
想要弄清楚背照式中“背”的含义，就必须要先了解传统CMOS——前照式（FrontSide Illumination，缩写为FSI）的结构。
前照式CMOS
CMOS是一个多层结构。在传统FSI结构中，自上至下依次为微透镜（Micro-lens）、彩色滤光镜（Color Filter）、电路层（Wiring Layers）和光电二极管（Photodiodes）。
不难发现：CMOS总面积 ≈ 光电二极管有效面积 + 电路层有效面积，光电二极管和配套电路需要争抢感光元件上有限的空间。
电路占据的面积大，光电二极管占据的面积就小，CMOS实际收集的光线就少。对于智能手机、便携数码相机等小型影像记录设备来说，这就意味着成像质量难以提升，最集中表现就是高ISO拍摄时的噪点大、杂讯多。
那么，能否减少电路面积呢？首先，现代CMOS普遍采用集成模数转换电路（ADC）的做法，1列光电二极管对应1个ADC和1套放大电路。想要提升像素数量、提高读取速度就必须增加配套电路。
传统的CMOS “前照式”结构，当光线射入像素，经过了片上透镜和彩色滤光片后，先通过金属排线层，最后光线才被光电二极管接收。
大家都知道金属是不透光的，而且还会反光。所以，在金属排线这层光线就会被部分阻挡和反射掉，光电二极管吸收的光线能就只有刚进来的时候的70％或更少；而且这反射还有可能串扰旁边的像素，导致颜色失真。（目前中低档的CMOS排线层所用金属是比较廉价的铝（Al），铝对整个可见光波段（380～780nm）基本保持90％左右的反射率。）
这样一来，“背照式”CMOS就应运而出了，其金属排线层和光电二极管的位置和“前照式”正好颠倒，光线几乎没有阻挡和干扰地就下到光电二极管，光线利用率极高，所以背照式CMOS传感器能更好的利用照射入的光线，在低照度环境下成像质量也就更好了。
背照式CMOS
背照式CMOS英文为Back-Illuminated CMOS，缩写为BI CMOS；或BackSide Illumination CMOS，缩写为BSI CMOS。在背照式BSI结构中，光电二极管和电路层的位置发生了调换，自上至下依次为微透镜（Micro-lens）、彩色滤光镜（Color Filter）、光电二极管（Photodiodes）和电路层（Wiring Layers）。
这带来了两个好处：
1.光电二极管可以接收到更多光线（开口率更大），使CMOS具有更高灵敏度和信噪比，改善高ISO下的成像质量。
2.配套电路无需再和光电二极管争抢面积，更大规模的电路有助于提高速度，实现超高速连拍、超高清短片拍摄等功能。
由于光电二极管层上移、卡口率更大，BSI CMOS可以更充分地吸收大角度入射光线。在使用传统CMOS的A7R上，索尼通过微透镜优化提升边缘质量（芯片位置匹配技术）；而在使用BSI CMOS的A7R II上，索尼就不需要再做特殊优化——当然，如果加上微透镜优化自然是极好的，但改善幅度不会有传统CMOS来的明显。
当然，任何事物都有两面性，背照式CMOS也不例外。由于电路层变得密度更高，电路和电路之间不可避免地会产生干扰。其结果就是低感光度下的信噪比可能会有所下降。
相比起普通的传感器，搭载背照式传感器的摄像头能够在弱光环境下，提高约30%—50%的感光能力，能够在弱光下拍摄更高的质量的照片。
背照式CMOS的重要发展历程
990年代，背照式概念被提出，但由于生产加工要求很高，因此无法实现量产化。
2007年，OmniVision对外展示了BSI CMOS样品。
2009年2月，索尼实现BSI CMOS量产化并注册了Exmor R商标。首批搭载Exmor R CMOS的产品包括索尼HDR-XR520、HDR-XR500摄像机（2009-2），索尼DSC-WX1、DSC-TX1便携数码相机（2009-9），索尼爱立信Cyber-shot S006拍照手机（2010-10）。
2011年10月，苹果iPhone 4S的主摄像头搭载了索尼生产的BSI CMOS。
2013年6月，索尼推出搭载1英寸约2020万像素BSI CMOS的数码相机RX100 II。
2015年6月，索尼推出搭载搭载35mm全画幅约4240万像素BSI CMOS的无反相机A7RII。
背照式CMO的特点
新型背照式CMOS传感器得益于电子器件的制作工艺升级，至少在两个方面有提升。
第一个是在传感器上的微透镜性能更为提升，以致经过微透镜后的光，入射到感光面上的角度更接近垂直，而且微透镜产生的色散，眩光等不良效果会减弱，让最终到达传感器感光面的光较传统的好。
第二就是在大像素下依旧具有高速的处理能力，这一点归根到底是对比CCD传感器而言的。CCD传感器是需要将各像素点的电荷数据传输出来统一处理，所以在像素大的时候速度比较难提高，如果强行提高处理的带宽就会造成噪点的增加。而CMOS传感器在每一个像素点上都已经将电荷转化成了电压数据，在提高大像素帧率上有比较大的空间。
不过这两个优点并非被照式CMOS传感器特有，是当今新款的CMOS传感器普遍都能做到的，这就是为什么越来越多数码相机采用CMOS传感器了，毕竟大像素和高速的性能会直接影响最终消费者的选择。
用上背照式CMOS传感器画质就会好了吗？
既然背照式CMOS传感器这么厉害，是不是说配备了了它的数码相机拍照就很牛了呢？其实不是，决定数码照片的画质除了核心部件传感器外，还有镜头以及处理算法等因素。镜头的因素大家应该都容易理解，因为光线到达传感器之前是要通过镜头。而各型号的相机使用的镜头不尽相同，具体的质素也当然会有差异。
另外一个就是数据处理的方面，因为从传感器出来的数据还是要经过数码相机内部的处理器来进行处理才能得到最终的照片数据（能输出RAW格式的相机除外），换句话说就是有了原始材料，还需要做润色才能出成品。这部分就要看各个厂家的图像处理算法了，这就好比不同厨师会用的烹调方法来处理食材一样，最终的图片就会用不同的质量，不同的风格。
对比装备了背照式CMOS传感器的相机和其他相机的各档位ISO画质，大体的结论是在低ISO的时候，两者相差不大，但在高ISO时候的确有一定的提升。另外值得提及的一点就是，装备了背照式CMOS传感器的相机在低光环境的对焦能力大大加强，这是一个非常重要的提升。
另外，背照式如果要用在单反上，必须等坏点率进一步降低才行。单反的cmos多大？小卡片机的cmos才有多大？如果采用背照式的技术，单反cmos的良品率必然大大下降。成本可是谁也承担不起的。
堆栈式CMOS
堆叠式CMOS最先出现在索尼推出的移动终端用CMOS上。堆叠式出现的初衷其实不是为了减少整个镜头模组的体积，这个只是其附带好处而已。
CMOS的制作和CPU的制作类似，需要特殊的光刻机对硅晶圆进行蚀刻，形成像素区域（Pixel Section）和处理回路区域（Circuit Section）。像素区域就是种植像素的地方，而处理回路顾名思义，就是管理这一群像素的电路。
为了提高像素集合光的效率，需要引入光波导管。光波导管的干刻过程中，硅晶圆和像素区域会有损伤，此时则要进行一个叫做“退火（annealing process）”的热处理步骤，让硅晶圆和像素区域从损伤中恢复回来，这时候需要将整块CMOS加热。好了，问题来了，这么一热，同在一块晶圆上的处理回路肯定有一定的损伤了，原先已经“打造”好了的电容电阻值，经过退火后肯定改变了，这种损伤必定会对电信号读出有一定影响。
还有一个问题，索尼目前建有的移动终端用CMOS的制程是65纳米干刻，这个65纳米的工艺对于CMOS的像素区域的“种植”是完全足够的。但是处理回路区域的“打造”，65纳米是不够的，如果能有30纳米（实际提升至45nm制程）的工艺去打造电路，那么处理回路上的晶体管数量就几乎翻番，其对像素区域的“调教”也就会有质的飞跃，画质肯定相应变好。但因为是在同一块晶圆上制作，像素和回路区域需要在同一个制程下制作。
如此鱼和熊掌不可兼得的事情，假如解决了多好！于是索尼的工程师打起了晶圆的基板的主意。
先来看这张结构图。原来处理回路是和像素区域在同一块晶圆上打造的。
那么不妨把处理回路放到其它地方去。首先利用SOI和基板的热传导系数差异，通过加热将两者分开。像素区域放到65纳米制程的机器上做，处理回路则放到制程更高（45nm）的机器上做。然后在拼在一起，堆栈式CMOS也就这样诞生了。
上边遇到的两个问题：①像素“退火”时回路区域躺着中枪；②在同一块晶圆上制作时的制程限制；均迎刃而解了。
堆叠式不仅继承了背照式的优点（像素区域依然是背照式），还克服了其在制作上的限制与缺陷。由于处理回路的改善和进步，摄像头也将能提供更多的功能，比如说硬件HDR，慢动作拍摄等等。
像素与处理回路分家的同时，摄像头的体积也会变得更小，但功能和性能却不减，反而更佳。像素区域（CMOS的尺寸）可以相应地增大，用来种植更多或者更大的像素。处理回路也会的到相应的优化。
堆栈式CMOS使用有信号处理电路的芯片代替感光组件的电路部分及支持基板，使得设备有极大的空间，在此形成更多的像素部分，同时采用堆栈的方式使像素部分和电路芯片重叠，堆栈的两层相互依赖,像素层与模拟逻辑芯片无需再互抢所占空间,两者相互独立，可单独提高像素质量及电路性能。
堆栈式CMOS的优点
堆栈式传感器是由背照式所发展而成的，背照式传感器是将感光层的光电二极管的位置换了一下，而堆栈式传感器则是把信号回路位置互换。而且，堆栈式传感器比背照式的的体积更加小，画质方面也是作了更加好的优化。
除此之外，堆栈式传感器相比起背照式的还拥有两项技术来提升画质的。
第一个就是堆栈式传感器加入了RGBW的编码技术，就是是由原来的R（红），G（绿），B（蓝）三原色像素点中再加入W（白）像素点来提升画质，提高传感器的感光能力的，使摄像头在暗光环境下也能够拍摄出质量更高的照片。
第二项就是堆栈式传感器更加是支持硬件HDR功能，硬件HDR英文名称叫做“In-camera HDR”，它实现的原理是能够精确地单独控制每一行像素的曝光时间，从而在传感器层面上就实现原生的高动态范围渲染，有别于之前的软件HDR技术一样需要软件，照相机综合算法来合成，所以照片生成的速度更快，而且可以实现HDR录像。
从以上的介绍可以看出，堆栈式传感器是从背照式传感器进化提升而来的产品，也是由背照式的基础上发展而来的，堆栈式传感器吸取了背照式的优势地方，再弥补了其劣势的地方，进行了更加全面的优化升级。除此之外，堆栈式传感器还可以兼顾背照式结构的设计，使到摄像头的拍摄画质有了很大的提高。
所以到现在，越来越多的手机生产厂商推出的手机的摄像头采用了堆栈式传感器，凭借更优秀的表现，堆栈式传感器将会成为日后手机摄像头的主流。

传感器背照式：什么是背照式CMOS_背照式CMOS的优缺点

描述
　　什么是背照式CMOS
　　背照式CMOS就是将感光二极管掉转方向，让光线首先进入感光二极管，从而增大感光量，显著提高低光照条件下的拍摄效果。
　
　　优点
　　1：拥有更高的宽容度（可以被理解为高光部分不容易溢出、而低光部分不容易欠曝）
　　2：拥有更快的数据吞吐率（通常都支持高速连拍、甚至全高清视频拍摄）
　　3：拥有更佳的低光照成像能力（高感光度下的成像表现大大优于传统产品）
　　4：在传感器上的微透镜性能更为提升
　　缺点
　　不是说配备了了它的数码相机拍照就很牛。因为决定数码照片的画质除了核心部件传感器外，还有镜头以及处理算法等因素。
　　结构上的区别
　　传统CMOS和背照式CMOS
　
　　非堆栈式和堆栈式
　　
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传感器背照式：前照式、背照式、堆栈式传感器有什么区别？

原标题：前照式、背照式、堆栈式传感器有什么区别？

传感器可以说是一台相机最重要的部分，很大程度上决定了这台相机的成像质量。目前主流的CMOS传感器，也被分为前照式、背照式和堆栈式。那么你了解他们之间有什么区别吗？

1

前照式和背照式传感器的区别

前照式传感器也被称为传统式传感器。简单来说，其与背照式传感器的区别在于，前者的金属线路层在光电二极管上方，而后者的金属线路层在光电二极管下方。

因此，背照式传感器不会因为金属线路层的遮挡而损失光线，其光线利用率要比传统式传感器高出至少30%以上。从而能够拍出画质更细腻，噪点更少的照片。

左图为前照式（传统）传感器、右图为背照式传感器

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2

堆栈式与背照式传感器的关系

首先需要明确的是，堆栈式传感器是由背照式传感器发展而来，不存在非一即二的情况，两者是可以共存的。

由于背照式传感器的像素区和电路区是在一起的，所以要求两者的工艺是相同的，并且由于电路区的存在，体积也会大一些。

而堆栈式传感器，则将背照式传感器的电路区放在了另外一块板上，并与像素区重合，从而形成“堆栈”的结构。

这种方式使得电路区可以容纳更多的晶体管，进而大大提高图像处理速度。

因此，采用堆栈式的结构与采用背照式的传感器工艺并不冲突，所以堆栈式传感器高于背照式传感器，并“涵盖”背照式传感器。

举个例子，像最近刚发布的索尼A7M4，其传感器就是背照式传感器，索尼将其取名为Exmor R。

而索尼A9，则使用的堆栈式传感器，取名为Exmor RS，而“S”就是英文“stack”的首字母，就是堆栈的意思，但其依然运用了背照式传感器的工艺，所以只是在原本“Exmor R”后面增加了“S”作为标识。

讲到这里，相信各位就已经理解前照式传感器、背照式传感器以及堆栈式传感器之间的区别与联系了。

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背照式cmos传感器
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所谓背照式CMOS传感器就是将它掉转方向，让光线首先进入感光二极管，从而增大感光量，增大感光量低光照条件下的拍摄效果。索尼的背照式CMOS传感器商品名称为Exmor R，首先在DV摄像机中得到应用。
中文名
背照式cmos传感器
传感器
是将它转方向让光线进入感光极管
从    而
增大感光量
由于不受
金属线路和晶体管的阻碍
首先应用
DV摄像机中
目录
1
简介
2
诞生
3
表现方式
4
传感器
5
基本原理
6
主要改进
7
产品优势
8
最新应用
背照式cmos传感器简介
编辑
语音
背照式CMOS传感器
在传统CMOS感光元件中，感光二极管位于电路晶体管后方，进光量会因遮挡受到影响。所谓背照式CMOS就是将它掉转方向，让光线首先进入感光二极管，从而增大感光量，显著提高低光照条件下的拍摄效果。索尼的背照式CMOS传感器商品名称为Exmor R，首先在DV摄像机中得到应用。Exmor R CMOS背面照明技术感光元件，改善了传统CMOS感光元件的感光度。Exmor R CMOS采用了和普通方法相反、向没有布线层的一面照射光线的背面照射技术，由于不受金属线路和晶体管的阻碍，开口率（光电转换部分在一个像素中所占的面积比例）可提高至近100%。与其以往1.75μm间隔的表面照射产品相比，背面照射产品在灵敏度（S/N）上具有很大优势。
背照式cmos传感器诞生
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数码相机的本质，从专业的角度来看，就是把光能转化为信息存储起来。而量化的核心部件是传感器，传感器的作用就是把传到它身上的不同强度的光线进行光电转换，转换成电压信息最终生成我们想要的数字图片。CMOS（Complementary metal-Oxide Semiconductor）中文的全称为互补氧化金属半导体，是用于记录光线变化的元件，是最常用的感光器件之一，CMOS被称之数码相机的大脑。CMOS的成分主要由硅和锗两种元素组成，这点与计算机内部的很多芯片相同。在CMOS上共存着带+电和-电的半导体，通过这两种互补的电荷产生的电流，可以处理成芯片记录，最终达到成像的目的。但是早期的CMOS有个明显的缺点，由于在电流变化时频率变快，不可避免的会产生热量，最终造成画面出现杂点影响成像质量，在一段时间内造成了CMOS的搁浅。 科技在不断进步，人们追求更高画质的脚步从未停下来。2008年的6月索尼公司宣布了背照式CMOS传感器，并首先装载在旗下的DV中，这在业界引起了很大的反响。时间再推进1年，2009年索尼在旗下的两款新品TX1和WX1中搭载了背照式CMOS传感器，这在CCD当道的市场中无疑是一支奇兵。背照式CMOS传感器最大的优化之处在于将元件内部的结构改变了，背照CMOS将感光层的元件调转方向，让光能从背面直射进去，避免了传统CMOS传感器结构中，光线会受到微透镜和光电二极管之间的电路和晶体管的影响，从而显著提高光的效能，大大改善低光照条件下的拍摄效果。综合以上的因素，背照式CMOS传感器比传统CMOS传感器在灵敏度会上有质的飞跃，结果就是在低光照度下的对焦能力和画质有极大的提升。我们所看到的CMOS器件貌似很简单，实际上对生产工艺与微处理的技术要求相当高，改变了CMOS的方向意味着承载二极管的板子要非常薄，大概是传统CMOS的百分之一，这在当时阻碍了背照式CMOS的诞生。
背照式cmos传感器表现方式
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背照式CMOS传感器
相机的本质价值就在于把我们人眼能看到的景象转化成可以保存欣赏的平面图像，把辗转即逝的瞬间变成永恒。在另一个角度来看，这是一种能量流动的方式，相机所做的工作就是将光能转化到介质上转化为信息存储起来。其中胶片相机成像是依靠卤化银晶体的化学特性，即遇光就会发生化学变化，再通过冲洗等一系列过程得到影像，具体的细节本文不展开。科技发展到了数码化的时代，照片的存储最终是以数字的格式，即是一连串的数值组成的文件。那究竟从自然界的光到数码图片文件，中间要经过怎么样的处理过程呢？照片要以数码的方式来表现，一个非常重要的步骤就是量化，也就是说我们需要将自然界的景象转换成一种可以用数值精确衡量的方式来表达。实际上量化过程的核心部件是影像传感器，它可以将传到它身上的不同强弱、不同颜色的光线，通过转化成可以感光二极管(photodiode)进行光电转换成电荷或者是电压信息，整个图像传感器点阵上所有的信息出来再到处理芯片生成数字格式的图片。
背照式cmos传感器传感器
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CCD传感器和CMOS传感器
背照式CMOS传感器
而现在普遍使用的两种图像传感器就是大家经常听说到的CMOS和CCD传感器了，为了让大家最终更好地认识背照式CMOS传感器，左边为CCD传感器的结构，右边的为CMOS传感器的机构，黄色的小方块为像素点。由《背照式CMOS传感器》图示可以看出，CCD传感器中每一行中每一个象素的电荷数据都会依次传送到下一个象素中，由最底端部分输出，再经由传感器边缘的放大器进行放大输出；而在CMOS传感器中，每个象素都会邻接一个放大器及A/D转换电路，用类似内存电路的方式将数据输出。简单说就是对待单个像素点上得到的电荷数据有不同方法，CCD是全部传输出来再统一处理，CMOS是先分别处理再传出来。这两种方式并不是人们凭空想象出来的，而是由CCD和CMOS的制作工艺决定的，因为CMOS器件内传输数据会有较高的失真，所以需要先做处理。正是由于两种传感器处理过程的不同，所以在早期，CMOS影像传感器在灵敏度、分辨率、噪声控制等方面都比CCD（电荷耦合装置，电荷耦合器件）要差，但优势在于具有低成本、低功耗、以及高整合度的特点，特别适合在像素数提升上有较多的文章可以做。因此，最近几年芯片级的厂家都放了非常多的精力在CMOS传感器上，以致现在CMOS传感器在市场终端产品上占据了非常高的份额，特别是在数码相机方面。
背照式cmos传感器基本原理
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索尼Exmor R CMOS的图片处理过程
时间推进到了08年6月，索尼公司发布了背照式CMOS，并冠以Exmor R名称，并且首先用在数款DV产品上。背照式CMOS影像从此开始快速发展，至今已有多个芯片厂商发布了该类型的产品，越来越多数码影像设备采用了此技术，接下来小编就详细讲讲此项技术的特点。背照式CMOS传感器最大的优化之处就是将元件内部的结构改变了，即将感光层的元件调转方向，让光能从背面直射进去，避免了传统CMOS传感器结构中，光线会受到微透镜和光电二极管之间的电路和晶体管的影响，从而显著提高光的效能，大大改善低光照条件下的拍摄效果。背照式CMOS传感器的具体结构(源自索尼资料，其他芯片厂家的产品可能在细节上有不同，但大体意思是相同的)，橙色的为光线路，黄色线为受光面。左边的传统式，明显看到光线通过微透镜后还需要经过电路层才能到达受光面，中途光线必然会遭到部分损失(包括被阻挡或被减弱)。背照式CMOS传感器的元件则不同，在改变了结构后，光线通过微透镜后就可以直接到达感光层的背面，完成光电反应，从进光量上改善了感光过程。然后我们更细一点分析，由于中间没有阻隔，背照式CMOS传感器的感光面离微透镜更近了，也就是说光线的入射角度和覆盖的面都能得到优化，感光元件就有可能输出更为优秀的信号。综合以上的因素，背照式CMOS传感器比传统CMOS传感器在灵敏度会上有质的飞跃，结果就是在低光照度下的对焦能力和画质有极大的提升。
背照式cmos传感器主要改进
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为何看上去如此简单的改进是在传统CMOS传感器出现这么久才被制造出来呢？其实科学家们大概在20年之前就想到了，只是因为结构调整后的背照式CMOS传感器对电子器件的生产工艺和微处理技术的要求非常高，因为此技术要求承载二极管的基板要非常薄，大概是传统正照式CMOS传感器基板厚度的1/100。因此，芯片厂家在内功不够的时候勉强做背照式CMOS传感器必然会导致得不偿失，可能会导致更多的噪点产生。新型背照式CMOS传感器得益于电子器件的制作工艺升级，至少在两个方面有提升。第一个是在传感器上的微透镜性能更为提升，以致经过微透镜后的光，入射到感光面上的角度更接近垂直，而且微透镜产生的色散，眩光等不良效果会减弱，让最终到达传感器感光面的光较传统的好。第二就是在大像素下依旧具有高速的处理能力，这一点归根到底是对比CCD传感器而言的。CCD传感器是需要将各像素点的电荷数据传输出来统一处理，所以在像素大的时候速度比较难提高，如果强行提高处理的带宽就会造成噪点的增加。而CMOS传感器在每一个像素点上都已经将电荷转化成了电压数据，在提高大像素帧率上有比较大的空间。既然背照式CMOS传感器这么厉害，是不是说配备了了它的数码相机拍照就很牛了呢？其实不是，决定数码照片的画质除了核心部件传感器外，还有镜头以及处理算法等因素。镜头的因素大家应该都容易理解，因为光线到达传感器之前是要通过镜头。而各型号的相机使用的镜头不尽相同，具体的质素也当然会有差异。另外一个就是数据处理的方面，因为从传感器出来的数据还是要经过数码相机内部的处理器来进行处理才能得到最终的照片数据(能输出RAW格式的相机除外)，换句话说就是有了原始材料，还需要做润色才能出成品。这部分就要看各个厂家的图像处理算法了，这就好比不同厨师会用的烹调方法来处理食材一样，最终的图片就会用不同的质量，不同的风格。对比装备了背照式CMOS传感器的相机和其他相机的各档位ISO画质，大体的结论是在低ISO的时候，两者相差不大，但在高ISO时候的确有一定的提升。另外值得提及的一点就是，装备了背照式CMOS传感器的相机在低光环境的对焦能力大大加强，这是一个非常重要的提升。
背照式cmos传感器产品优势
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传统的CMOS传感器每个像素点都要搭配一个对应的A/D转换器以及对应的放大电路，因此，这部分电路会占用更多的像素面积，直接导致光电二极管实际感光的面积变小，感光能力变弱。CCD的单个像素点不需要A/D转换器和放大电路，光电二极管能获得更大的实际感光面积，开口率更大，因此在小尺寸影像传感器领域，目前CCD仍占据一定优势，而在大尺寸影像传感器领域，由于单个像素点的面积大，A/D转换器和放大电路占用的面积只是整个像素的很小一部分，影响不大，因此CMOS传感器也得到了广泛的应用。不过这个优点并非背照式CMOS传感器特有，是当今新款的CMOS传感器普遍都能做到的，这就是为什么越来越多数码相机采用CMOS传感器了，毕竟大像素和高速的性能会直接影响最终消费者的选择。相比较之下，传统的表面照射型CMOS传感器的光电二极管位于整个芯片的最下层，而A/D转换器和放大电路位于光电二极管上层，因此光电二极管离透镜的距离更远，光线更容易损失。同时，这些线路连接层还会阻塞从色彩滤镜到达光电二极管的光路，因此直接导致实际能够感光更少。而Exmor R背照式CMOS传感器解决了这样的问题。Exmor R CMOS将光电二极管“放置”在了影像传感器芯片的最上层，把A/D转换器及放大电路挪到了影像传感器芯片的“背面”，而不是像传统CMOS传感器一样，A/D转换器和放大电路位于光电二极管的上层，“挡住了”一部分光线。这样一来，通过微透镜和色彩滤镜进来的光线就可以最大限度地被光电二极管利用，开口率得以大幅度提高，即便是小尺寸的影像传感器，也能获得优良的高感光度能力。
背照式cmos传感器最新应用
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佳能IXUS HS系列数码相机是背照式CMOS传感器的最新应用。“HS SYSTEM”将高感光度下可抑制噪点产生的“高感光度图像感应器”与佳能独有的影像处理器“DIGIC”相结合，从而在高感光度下也可拍出低噪点的漂亮照片，在现有数码相机不擅长的昏暗场景中也可发挥强大的优势，扩大了用户的拍摄范围。其中的“高感光度图像感应器”指的就是佳能HS系列的数码相机采用的背照式CMOS传感器，这一应用使得小型数码相机在夜间的拍摄品质得到大幅度的提升。
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