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Als Bayer-Sensor bezeichnet man einen Fotosensor, der – ähnlich einem Schachbrett – mit einem Farbfilter überzogen ist, welcher meist zu 50 % aus Grün und je 25 % aus Rot und Blau besteht. Grün ist in der Flächenzuweisung und somit in der Auflösungsfähigkeit privilegiert, weil der Grün-Anteil in Grautönen beim menschlichen Auge den größten Beitrag zur Helligkeitswahrnehmung und somit auch zur Kontrast-Wahrnehmung und Schärfe-Wahrnehmung leistet: 72 % der Helligkeits- und Kontrastwahrnehmung von Grautönen wird durch deren Grünanteil verursacht, dagegen leistet Rot nur 21 % und Blau nur 7 %. Zudem ist Grün, als die mittlere Farbe im Farbspektrum, diejenige, für die Objektive in der Regel die höchste Schärfe und Auflösung liefern.
Nach diesem Konzept der Bayer-Matrix arbeiten fast alle gebräuchlichen Bildsensoren (z. B. CCD-Sensoren und Active Pixel Sensoren) in digitalen Fotokameras und Filmkameras. Das Konzept dieses Sensortyps steht im Gegensatz zum Konzept der Foveon-X3-Direktbildsensoren. Vergleiche auch Super-CCD-Sensor.
Die „Bayer-Matrix“ oder das „Bayer-Filter“ ist nach ihrem/seinem Erfinder Bryce E. Bayer benannt, der am 5. März 1975 das Patent im Namen der Eastman Kodak Company in den USA einreichte (Patent US3971065: Color imaging array.).