图像传感器是在光电技术基础上发展起来的，是将光学图像转换成一维时序信号的器件。图像传感器包含电子束摄像管、像增强管与相变管等真空管图像传感器，电荷耦合器件（CCD）、互补金属氧化物半导体（CMOS）等半导体集成图像传感器和扫描型图像传感器。电子束摄像管等真空图像传感器正逐渐被CCD、CMOS等半导体集成图像传感器所取代。

图像传感器由物镜、图像敏感器件（有一维和二维两种）、驱动电路和信息处理电路组成。

图像敏感元件是图像传感器的核心，可分为电荷耦合器件、光电二极管阵列、电荷耦合光电二极管阵列和电荷注入器件4类。电荷耦合器件由加拿大物理学家W.博伊尔（威拉德·博伊尔，Willard Sterling Boyle，1924～2011）和美国物理学家G.史密斯（乔治·史密斯，George Smith）于1970年发明，工作时，通过电荷转移把光信号变换成电脉冲信号输出。光电二极管阵列通过水平扫描电路控制取出各行中每个光敏元的信号，从而得到按行扫描的图像信号。电荷耦合光电二极管阵列是以光电二极管作为光敏元并以电荷转移方式读出图像信号，兼有电荷耦合器件噪声低和光电二极管阵列响应一致性好的优点。电荷注入器件利用光子在各敏感单元产生的电荷用X-Y寻址方式读出，可在它们注入衬底时探测，也可用非破坏性读出系统测出。

图像传感器可通过可见光、紫外线、X射线、近红外光等实现信息的读取转换和视觉功能的扩展，获得的可视图像信息具有直观、真实、多层次和多内容的特点。广泛应用于电视摄像、机器人视觉、图像识别、快速动态测量和信息存储等方面。如航天器的姿态确定和控制系统中，图像传感器可用作星敏感器，实现航天器相对于遥远恒星方位姿态的精确测量。在小零件的自动检测方面，经过适当的信息处理后，分辨率可达光敏元间距的1/10（微米量级），并可实现联机监测。当零件关键尺寸与储存在检测系统中的数据相差过大时，系统能产生“失效”信号，并自动舍弃超差零件。