Un sensore retroilluminato, descritto anche dalla sigla BSI (Back-Illuminated Sensor), è un particolare tipo di sensore d'immagine utilizzato all'interno delle fotocamere digitali che sfrutta una tecnologia la cui diffusione è stata promossa principalmente da OmniVision Technologies e da Sony sui sensori CMOS verso la fine del primo decennio del Duemila.
Gli elementi che compongono un sensore CMOS tradizionale sono costruiti con una microlente frontale che concentra e trasferisce la luce al fotorecettore attraverso un circuito specializzato. Questa soluzione, scelta originariamente per semplificare e rendere più economica la fabbricazione dei sensori, comporta tuttavia un pegno da pagare poiché lo strato intermedio rappresentato dal circuito riflette una parte della luce in ingresso riducendo pertanto la sensibilità del dispositivo nel suo complesso. Un sensore retroilluminato capovolge invece la posizione del circuito mettendo il fotorecettore a diretto contatto con la microlente frontale, in modo da evitare riduzioni del segnale luminoso.
La differenza nella disposizione della circuiteria tra sensori CMOS tradizionali e sensori BSI-CMOS viene paragonata alla differenza esistente tra l'occhio di un vertebrato e quello di un cefalopode: nel primo caso, infatti, il nervo ottico (il circuito) attraversa la retina (il fotorecettore) creando di fatto un punto cieco nella visione, mentre l'occhio dei cefalopodi è strutturato con il nervo ottico collegato sul retro della retina.
Prima di affermarsi sul mercato, la tecnologia BSI-CMOS ha dovuto risolvere diverse problematiche legate soprattutto al fenomeno del cross-talk, che a sua volta genera rumore e quindi immagini granulose e mal definite, e agli elevati costi di produzione. Come spesso accade in questi casi, le prime applicazioni hanno riguardato mercati verticali come quello astronomico o industriale nei quali non valgono le più rigide dinamiche commerciali del mercato consumer. Oggi i sensori BSI-CMOS sono sempre più diffusi all'interno di fotocamere digitali e smartphone; il sensore Sony EXMOR R è uno di questi.
