成像物鏡將外界照明光照射下的（或自身發光的）景物成像在物鏡的像面上，形成二維空間的光強分布（光學圖像）。能夠將二維光強分布的光學圖像轉變成一維時序電信號的傳感器稱為圖像傳感器。圖像傳感器，是組成數字攝像頭的重要組成部分。

根據元件的不同，圖像傳感器通常可分為CCD（電荷耦合器件）和CMOS（金屬氧化物半導體元件）兩大類。

CCD是應用在攝影攝像方面的高端技術元件，CMOS則應用于較低影像品質的產品中，它的優點是制造成本較CCD更低，功耗也低得多，這也是市場很多采用USB接口的產品無須外接電源且價格便宜的原因。盡管在技術上有較大的不同，但CCD和CMOS兩者性能差距不是很大，只是CMOS攝像頭對光源的要求要高一些，但現在該問題已經基本得到解決。目前CCD元件的尺寸多為1/3英寸或者1/4英寸，在相同的分辨率下，宜選擇元件尺寸較大的為好。圖像傳感器又叫感光元件。

CMOS圖像傳感器于80年代發明以來，由于當時CMOS工藝制程的技術不高，以致于傳感器在應用中的雜訊較大，商品化進程一直較慢。時至今日，CMOS傳感器的應用范圍也開始非常的廣泛，包括數碼相機 、PC Camera、影像電話、第三代手機、視訊會議、智能型保全系統、汽車倒車雷達、玩具，以及工業、醫療等用途。在低檔產品方面，其畫質質量已接近低檔CCD的解析度，相關業者希望用CMOS器件取代CCD的努力正在逐漸明朗。

CMOS傳感器有可細分為：被動式像素傳感器CMOS與主動式像素傳感器CMOS。

CCD和CMOS在制造上的主要區別是CCD是集成在半導體單晶材料上，而CMOS是集成在被稱做金屬氧化物的半導體材料上，工作原理沒有本質的區別。 從制造工藝上說CCD制造工藝較復雜，只有少數幾個廠商，如索尼、松下、夏普等掌握這種技術，因此CCD攝像機的價格會相對比較貴。事實上經過技術改造，目前CCD和高級CMOS的實際效果的差距已經非常小了。而且CMOS的制造成本和功耗都要低于CCD，所以很多低檔攝像頭生產廠商采用普通CMOS感光元件作為核心組件。

成像方面，在相同像素下CCD的成像通透性、明銳度都很好，色彩還原、曝光可以保證基本準確。而普通CMOS的產品往往通透性一般，對實物的色彩還原能力偏弱，曝光也都不太好，由于自身物理特性的原因，普通CMOS的成像質量和CCD還是有一定差距。但由于低廉的價格以及高度的整合性，因此在攝像頭領域還是得到了廣泛的應用。

在原理上，CMOS的信號是以點為單位的電荷信號，而CCD是以行為單位的電流信號，前者更為敏感，速度也更快，更為省電。現在高級的CMOS并不比一般CCD差，但是CMOS工藝還不是十分成熟，普通的CMOS一般分辨率較低而成像質量也較差。