随着CCD应用范围的扩大，其缺点逐渐显露出来。CCD光敏单元阵列难与驱动电路及信号处理电路单片集成，不易处理一些模拟和数字功能。为此，人们又开始使用最有发展潜力且采用标准的CMOS技术的图像传感器，即CMOS图像传感器。

CMOS图像传感器市场的发展态势十分迅猛，正逐步成为一个大众化市场。利用进一步改良的CMOS工艺，凭借相机较高的分辨率和帧速率以及更高的光敏性和较低的成本，提供低噪声的成像效果。要想提高CMOS图像传感器的质量，应从增加灵敏度和减少杂波两方面着手。

1、片上透镜

CMOS采用这项技术之后,可将更多的光聚集在感光二极管上,提高了灵敏度。微透镜有着最宜于捕捉光线的凸面外形，它们呈阵列式分布在CMOS图像传感器的表面，每个微透镜都与单个像素相对应。虽然增加了像素密度，但是图像感应器的聚光效率也得到了显著的增强。这种增强使得在高感光度下信号的输出范围得到了扩展。

2、照射结构

一般CMOS图像传感器进光投射方向为前照射结构，由于入射光到达像素中的光电二极管之前要通过硅基板表面的金属导线和晶体管,部分光线被反射，阻碍了片上透镜的采光进程，灵敏度降低。

背照射方式，则是把金属线路和晶体管移至硅基板另一面，入射光通过微透镜、滤色片直接到达光电二极管，减少了对采光的阻碍，大大增加进入每个像素的进光量。既可提高灵敏度，又减少杂波 ,明显提高了信号质量。同时也减少了由光学视角响应引起的灵敏度下降的问题，噪点、像素缺失等导致图像质量下降和S/N降低的问题。

3、低杂波读出电路

固定模式噪音来自不同像素放大器之间的不均衡的信号增强，为消除此类噪音，采用降噪电路读取固定模式噪音量，然后消除噪音以提供无噪音的光信号，大大减轻了固定图形噪音与随机噪音对图像的干扰。

4、减小暗电流

暗电流是CMOS上由于微晶缺陷或漏电流产生的，在长时间嚗光、像素电荷积累时间长的情况下，以及CMOS温度上升也会产生噪音。因此，为了加强在半导体工艺管理降低此类型的缺陷，采用将光电二极管植入CMOS底部硅晶的方法，降低噪音发生的机率，减少暗电流带来的噪音干扰。

5、多通道输出

CMOS比CCD最突出的优点是 X-Y寻址，电荷读出速度快，并且能方便的实行多通道同时输出。由于CCD要通过水平移位寄存器将电荷读出，所以它可将其左右分成两部分来实现双通道并行输出的高速化。但目前技术的困难在于不易大量生产，水平寄存器成品率低问题。

6、 并联A/D变换

一般CMOS传感器A/D转换在CDS（Correlated Double Sampling）之后并为所有列共有，而列并联式A/D变换是在CDS之后，像素每列都有一个单独的A/D转换器，这就尽可能地缩短模拟处理的距离，从而在确保很高信号转换速度的同时，将模拟处理过程中产生的信号噪音所导致的画质降到最低。

7、像素排列技术

A、它通过将每个像素旋转45°,增大每个像素的感光面积,提高灵敏度。

B、通过增强型处理器执行内插运算算法，提高成像器清晰度。通过内插运算算法,将CMOS传感器每个像素四周的4个感光二极管(像素)运算生成一个新的像素。

目前像素排列技术主要有三种:全像素排列、像素空间偏置、像素倾斜45度。其中，将像素倾斜45度排列技术，使用内插运算算法的技术，大大提高了的CMOS成像器灵敏度和分辨率，解决了CMOS在专业领域应用的主要瓶颈。