随着CCD应用范围的扩大，其不足之处也逐渐显现。CCD光敏单元阵列难以与驱动电路和信号处理电路集成，难以处理一些模拟和数字功能。因此，人们开始使用最有前途和标准的CMOS图像传感器技术，即CMOS图像传感器。

CMOS图像传感器市场发展迅速，正在成为一个大众市场。进一步改进的CMOS工艺提供低噪声成像，相机具有更高的分辨率和帧速率，更高的光敏性和更低的成本。为了提高CMOS图像传感器的质量，我们应该提高灵敏度，减少杂波。

1. 片上镜头

CMOS利用这种技术将更多的光集中在光电二极管上，提高其灵敏度。微透镜有一个凸面形状，最适合捕捉光线。它们以阵列的形式分布在CMOS图像传感器表面，每个微透镜对应一个像素。虽然增加了像素密度，但图像传感器的集光效率也显著提高。这种增强在高灵敏度下扩展了信号的输出范围。

2. 辐照结构

一般来说，CMOS图像传感器的光投射方向为预辐照结构。由于入射光要经过硅衬底表面的金属导线和晶体管，才能到达像素内的光电二极管，因此部分光线会被反射，从而阻碍了芯片上透镜的照明过程，降低了灵敏度。

在背照模式下，将金属电路和晶体管移至硅衬底的另一侧，入射光通过微透镜和滤色片直接到达光电二极管，减少了照明障碍，大大增加了进入每个像素的光量。它不仅可以提高灵敏度，还可以减少杂波，明显改善信号质量。同时也减少了光学透视响应引起的灵敏度下降、噪声、像素损失等问题导致图像质量下降、信噪比降低的问题。

3、低杂波读数电路

固定模噪声来自于不同像素放大器之间的不平衡信号增强。为了消除这种噪声，采用降噪电路读取固定模式噪声的量，然后将噪声消除，提供无噪声的光信号，从而大大降低了固定模式噪声和随机噪声对图像的干扰。

4、减少暗电流

上暗电流是CMOS作为微晶缺陷或漏电流，在长时间嚗发光时，像素电荷积累时间长，并且CMOS温度升高也会产生噪声。因此，为了加强半导体工艺管理，减少这类缺陷，采用在CMOS底部的硅晶体中植入光电二极管的方法，降低噪声发生的概率，减少暗电流造成的噪声干扰。

5. 多通道输出

与CCD相比，CMOS最突出的优点是X-Y寻址、快速的电荷读出和方便的多通道输出。由于CCD需要通过水平移位寄存器读取电荷，因此可以将左右两部分分开，实现高速双通道并行输出。但是，目前技术的难点在于不容易批量生产，水平寄存器的成品率低。

6. 并行A/D转换

一般来说，CMOS传感器A/D转换是相关双采样，然后是CDS，所有列共享，而列相关A/D转换则是通过CDS进行相关。像素将有一个单独的A/D转换器为每列，这将缩短模拟处理距离尽可能。这样既保证了高的信号转换速度，又将仿真过程中产生的信号噪声对图像质量造成的影响降到最低。

7. 像素排列技术

A.它通过将每个像素旋转45来增加每个像素的敏感区域。

B.通过增强的处理器实现插值算法，提高成像仪的清晰度。通过插值算法，计算CMOS传感器每个像素周围的四个光敏二极管(像素)，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、像素空间偏置和像素倾斜45度。其中，像素倾斜45度并采用插值算法的技术大大提高了CMOS成像仪的灵敏度和分辨率，解决了CMOS在专业领域应用的主要瓶颈。