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Optoelektronische Sensoren haben die Aufgabe, optische Informationen in elektrisch auswertbare Signale umzuwandeln. Dabei beschränkt man sich vornehmlich auf sichtbares Licht, sowie Infrarotstrahlung und ultraviolettes Licht. Grundlage der optischen Sensoren ist die Wandlung der Signale durch quantenmechanische Effekte von Licht.

So nutzen zum Beispiel Photozellen den äußeren photoelektrischen Effekt. Optische Sensoren können auch auf dem inneren photoelektrischen Effekt beruhen, sie bestehen dann aus Halbleitern, in denen beim Einwirken von Licht Ladungsträger entstehen, die die elektrischen Eigenschaften des Materials ändern. Das einfallende Licht verursacht daher entweder eine veränderte elektrische Leitfähigkeit (Photowiderstand) oder eine Photospannung (Photodiode beziehungsweise Photoelement). Eine Variante des inneren Photoeffekts ist der SperrschichtPhotoeffekt, er wird bei Phototransistoren und auch Photodioden genutzt. Optische Sensoren in digitalen Foto- und Videokameras (CMOS- und CCD-Sensor) und in der Mustererkennung (z. B. Barcodescanner) werden oft als Bildsensoren bezeichnet.

Technische Anwendung finden optische Sensoren vor allem in der Automatisierungstechnik. Dort werden sie, neben einfachen Erkennungsaufgaben u.a. bei Lagemessungen (z. B. Lichtschranke), Drehzahl- und Winkelmessung (z. B. Inkrementalgeber) sowie bei der Abstandsmessung eingesetzt.

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