Μια κάμερα CCD είναι κάθε τύπος ψηφιακής φωτογραφικής μηχανής με αισθητήρα εικόνας συσκευής σύζευξης φόρτισης (CCD). Αυτό περιλαμβάνει τη συντριπτική πλειοψηφία των καταναλωτικών και επαγγελματικών φωτογραφικών μηχανών, βιντεοκάμερες, κάμερες ασφαλείας, κάμερες κινητών τηλεφώνων και ιατρικές κάμερες. Τα CCD είναι πολύ αποτελεσματικά, συλλαμβάνοντας γενικά περίπου το 70 τοις εκατό του προσπίπτοντος φωτός, σε αντίθεση με το φωτογραφικό φιλμ που ανταποκρίνεται μόνο στο δύο τοις εκατό περίπου του προσπίπτοντος φωτός. Οι CCD είναι επίσης ευαίσθητοι στο υπέρυθρο φως, γεγονός που τις καθιστά ιδανικές για κάμερες παρακολούθησης νυχτερινής όρασης και εφαρμογές αστρονομίας. Ενώ ορισμένες κάμερες χρησιμοποιούν έναν συμπληρωματικό αισθητήρα εικόνας ημιαγωγού μεταλλικού οξειδίου (CMOS), η CCD είναι ο πιο κοινός τύπος.
Οι περισσότερες κάμερες CCD χρησιμοποιούν μια συσκευή μονής φόρτισης για τη συλλογή δεδομένων εικόνας, είτε η κάμερα είναι σχεδιασμένη για μονόχρωμη, έγχρωμη ή υπέρυθρη λειτουργία. Σε αυτή την περίπτωση, το φως εισέρχεται μέσω του φακού, φιλτράρεται και στη συνέχεια εστιάζει στην επιφάνεια μιας ενιαίας διάταξης φωτοηλεκτρικών αισθητήρων εικόνας. Πολλές επαγγελματικές βιντεοκάμερες, γνωστές ως κάμερες “three-CCD” ή “three-chip”, περιέχουν τρεις συστοιχίες CCD. Με αυτά, το εισερχόμενο φως χωρίζεται από ένα πρίσμα στα κόκκινα, πράσινα και μπλε συστατικά του, το καθένα εστιασμένο στον δικό του αισθητήρα CCD. Αυτό βελτιώνει τον διαχωρισμό των χρωμάτων και αυξάνει την ευαισθησία στο φως, με αποτέλεσμα την πιο ακριβή σκίαση χρωμάτων γενικά και περισσότερες λεπτομέρειες σε συνθήκες χαμηλότερου φωτισμού.
Οι μηχανές φαξ, οι σαρωτές και άλλοι τύποι καμερών γραμμικής σάρωσης χρησιμοποιούν έναν μονοδιάστατο αισθητήρα εικόνας CCD για τη συλλογή δεδομένων, μετακινώντας είτε τον αισθητήρα είτε το αντικείμενο που σαρώνεται προκειμένου να καταγράψει ολόκληρη την εικόνα. Κάθε άλλος τύπος κάμερας CCD χρησιμοποιεί μια σταθερή δισδιάστατη μήτρα περιοχής. Ο αισθητήρας CCD είναι μια σειρά συζευγμένων, φωτοδραστικών πυκνωτών που δημιουργούν φορτία με βάση την ένταση, τη διάρκεια και το μήκος κύματος του φωτός που εστιάζεται πάνω τους. Μόλις εκτεθεί σε μια εικόνα, ο ελεγκτής του αισθητήρα μετατοπίζει το φορτίο κάθε πυκνωτή στον γείτονά του στη συστοιχία. Αυτό δημιουργεί ένα φαινόμενο κυματισμού σε ολόκληρη τη μήτρα, μετατοπίζοντας το τελευταίο σύνολο χρεώσεων εκτός τσιπ σε ξεχωριστό ψηφιοποιητή. αυτός ο ψηφιοποιητής τα μετατρέπει σε αριθμητικές τιμές που θα αποθηκευτούν στη μνήμη της κάμερας.
Ο τρόπος με τον οποίο η κάμερα CCD αποθηκεύει και ανακτά δεδομένα εικόνας επηρεάζει συνήθως τη σχεδίαση του συστήματος. Η μέθοδος πλήρους κάδρου χρησιμοποιεί ολόκληρο το CCD για συλλογή φωτός και απαιτεί μηχανικό κλείστρο για την αποφυγή κηλίδων όταν τα δεδομένα εικόνας μεταφέρονται εκτός τσιπ. Αυτός ο σχεδιασμός είναι ιδανικός όταν συλλέγετε το περισσότερο φως και η καλύτερη εικόνα είναι πιο σημαντική από το κόστος, τον χρόνο και την κατανάλωση ενέργειας. Η μέθοδος interline χρησιμοποιεί κάθε άλλη στήλη του CCD για να αποθηκεύει γρήγορα δεδομένα φόρτισης εικόνας με μετατόπιση ενός εικονοστοιχείου, αποτρέποντας την κηλίδα και αφαιρώντας την ανάγκη για μηχανικό κλείστρο με κόστος αποτελεσματικότητας. Εναλλακτικά, η μέθοδος μεταφοράς πλαισίου μπορεί να εφαρμοστεί με αποδεκτή ποσότητα κηλίδων και χωρίς μηχανικό κλείστρο. Το Frame-transfer χρησιμοποιεί το μισό CCD για αποθήκευση και ανάκτηση φορτίου, ενώ το άλλο μισό συσσωρεύει μια νέα εικόνα, επομένως απαιτεί διπλάσια ποσότητα πυριτίου για να χειριστεί την εικόνα του ίδιου μεγέθους.
Οι εξειδικευμένες κάμερες CCD χρησιμοποιούνται στην αστρονομία επειδή είναι ευαίσθητες στα μήκη κύματος του φωτός, από το υπεριώδες έως το υπέρυθρο. Είναι τόσο ευαίσθητα, στην πραγματικότητα, που πρέπει να ληφθούν πολλά επιπλέον βήματα για να μειωθεί η ποσότητα του «θορύβου» που παραμορφώνει την εικόνα, συμπεριλαμβανομένης της ψύξης του CCD σε θερμοκρασίες υγρού αζώτου. Με το σωστό ποσό αποζημίωσης και επεξεργασίας εικόνας, η αστροφωτογραφία ποιότητας παρατηρητηρίου έχει γίνει προσβάσιμη σε σοβαρούς, αφοσιωμένους ερασιτέχνες οπλισμένους με εξοπλισμό κάμερας CCD.