摄像头的图像传感器是由光敏元件组成的芯片，通常采用半导体材料制成。当光线照射到传感器表面时，光子会撞击到半导体材料的晶格结构上，激发出电子。这些激发的电子会在半导体中自由移动，产生电荷。光照强度越强，释放的电子也就越多，因此光信号的强度和图像的亮度成正比。
传感器的每个像素都包含一个光敏二极管，也称为光电二极管。当光子撞击到二极管上时，会产生电子和空穴对。电子会被收集到像素中的电荷储存区域，而空穴则会被收集到另一处。这样就形成了一个电荷分离的状态，也就是光子能量被转换为电荷。
一旦图像传感器的像素中收集到足够的光电荷，传感器就会停止接受光信号，并将电荷转换为电压信号。这个过程通过行扫描和列扫描完成。首先，在行扫描阶段，每一行像素的电荷信号依次被转换为电压信号，并传输到一个称为“列选择器”的电路中。然后，在列扫描阶段，通过选定一个特定的列，读取该列中所有像素转换后的电压信号，并将其传输到模数转换器（ADC）中，最终将其转化为数字信号。
最终，这些数字信号组成了图像的像素信息，经过进一步的处理和编码，就能够在显示屏上呈现出完整的图像。这就是摄像头图像传感器如何将光学信号转换为电信号的过程。