CMOS圖像傳感器是一種多功能傳感器，由于它兼具CCD圖像傳感器的性能，因此可進入CCD的應用領域，但它又有自己獨特的優點，所以為自已開拓了許多新的應用領域。目前主要應用是保安監控系統和PC攝像機。
1、微型攝像機
在很多應用場合，隱蔽攝像機必須大大縮小攝像機的體積，采用CMOS圖像傳感器可方便地做到這一點。近來推出中分辨率的CMOS黑白微型攝像機，其靈敏度可達0.1lx，圖像清晰度可等同于CCD攝像機的。目前可視門鈴或可視電話都是CCD非隱蔽式的。隨著治安要求不斷提高，為確保門外或室內外的攝像系統不被識破而遭到破壞，在室內外安裝隱蔽式攝像系統將成為家用消費系統的一種趨勢。對于CMOS微型攝像機，只要配有管狀鏡頭，就能達到隱蔽而難被破壞的目的。
2、CMOS數字攝像機
隨著CMOS圖像傳感器技術的不斷完善，其性能不斷提高，目前很多機器視覺和數字圖像處理應用中開始使用CMOS圖像傳感器設計數字攝像機，CMOS圖像傳感器具有集成度高，功耗低，數字圖像數據輸出，控制時序簡單等特點。
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3、數碼相機
人們使用膠卷照相機已經上百年了，20世紀80年代以來，人們利用高新技術，發展了不用膠卷的CCD數碼相機，使傳統的膠卷照相機產生了根本的變化。電可寫可控的廉價快閃(Flash)ROM的出現，以及低功耗、低價位的CMOS攝像頭的問世，為數碼相機打開了新的局面。數碼相機的內部裝置已經和傳統照相機完全不同了，彩色CMOS攝像頭在電子快門的控制下，攝取一幅照片存在DRAM中，然后再轉至快閃ROM中存放起來。根據快閃ROM的容量和圖像數據的壓縮水平，可以決定能照片的張數。如果將ROM換成PCMCIA卡，就可以通過換卡，擴大數碼相機的容量，這就像更換膠卷一樣，將數碼相機的數字圖像信息轉存至PC機的硬盤中存貯，這就大大方便了照片的存貯、檢索、處理、編輯和傳送。
4、手表式攝像機
英國布里斯托爾惠普研究實驗室的一個研究小組研制出新型手表式攝像機。這種攝像機利用單個芯片來實現攝像機所需的大部分功能，能置于手表中來處理和顯示所拍攝的靜止或運動圖像。這種芯片同時獲取和處理圖像，還可與手表或移動電話等共享電源。利用特殊的端口，新型攝像機還可與現有攝像機或電視相連。據英國布里斯托爾惠普研究室的研究人員介紹，將來通過增加紅外線或無線電通信端口，手表式攝像機還有可能直接從個人電腦或電視機中下載圖像。
5、影像掌上電話
日本東京陶瓷公司研制出全球第一臺蜂窩式彩色影像掌上電話系統(PHS)。這款新型電話配備英寸(1英寸等于2.54厘米)薄膜晶體管液晶顯示屏幕(TFTLCD)和11萬像素的CMOS圖像傳感器，每秒可傳送或接收兩個畫面及聲音。該電話零售價低于4萬日元(約325美元)。
除了上述主要應用之外，CMOS圖像傳感器還可應用于數字靜態攝像機和醫用小型攝像機等。例如，心臟外科醫生可以在患者胸部安裝一個小“硅眼”，以便在手術后監視手術效果，CCD就很難實現這種應用。
在CMOS圖像傳感器中，由于集成了多種功能，使得以往許多無法運用圖像技術的地方，能夠廣泛地應用圖像技術。例如帶照相機的移動電話、指紋識別系統、嵌入在顯示器和膝上型電腦顯示器中的攝像機、一次性照相機等。
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