I modelli di encoder più utilizzati si basano sulla tecnologia ottica (o fotoelettrica) per la rilevazione dei segnali; questa si distingue in due modalità di scansione principali: trasmissiva e riflessiva.

Scansione ottica trasmissiva

Nell'encoder ottico di tipo trasmissivo il sistema di lettura si basa sulla rotazione di un disco graduato con un reticolo radiale formato da linee opache alternate a spazi trasparenti; questo viene illuminato da una sorgente a raggi infrarossi, disposta perpendicolarmente rispetto al sensore. Il disco proietta così la sua immagine sulla superficie di vari ricevitori, opportunamente mascherati da un altro reticolo (collimatore) avente lo stesso passo del precedente. I ricevitori hanno il compito di rilevare le variazioni di luce che avvengono con lo spostamento del disco, convertendole in corrispondenti impulsi elettrici. In un encoder lineare il principio di funzionamento è analogo ma il movimento avviene su un supporto di lettura lineare.

Encoder ottico incrementale	Encoder ottico assoluto

Scansione ottica riflessiva

Il sistema ottico riflessivo si basa anch'esso sulla scansione fotoelettrica di un disco graduato, ma in questo caso la sorgente di luce ed il ricevitore si trovano sullo stesso lato del dispositivo: la sorgente luminosa illumina un disco graduato formato da linee opache alternate a linee riflettenti, dove la luce si riflette e viene letta dal sensore (ricevitore), il quale convertirà le variazioni in corrispondenti impulsi, come nel sistema trasmissivo. Questa tipologia di lettura consente di ridurre le dimensioni del dispositivo garantendo comunque le stesse prestazioni; rappresenta quindi una soluzione ideale per gli ambiti applicativi che richiedono encoder miniaturizzati ed elevata risoluzione.