En CCD-kamera är vilken typ av digitalkamera som helst med en laddningskopplad enhet (CCD) bildsensor. Detta inkluderar den stora majoriteten av konsument- och professionella stillbildskameror, videokameror, säkerhetskameror, mobiltelefonkameror och medicinska kameror. CCD:er är mycket effektiva och fångar i allmänhet cirka 70 procent av det infallande ljuset, till skillnad från fotografisk film som bara reagerar på cirka två procent av det infallande ljuset. CCD:er är också känsliga för infrarött ljus, vilket gör dem idealiska för övervakningskameror för mörkerseende och astronomiapplikationer. Medan vissa kameror använder en komplementär metalloxid-halvledare (CMOS) bildsensor, är CCD den vanligaste typen.
De flesta CCD-kameror använder en enkelladdningskopplad enhet för att samla in bilddata, oavsett om kameran är designad för monokromatisk, färg- eller infraröd drift. I det här fallet kommer ljus in genom linsen, filtreras och fokuseras sedan på ytan av en enda fotoelektrisk bildsensoruppsättning. Många professionella videokameror, kända som ”tre-CCD” eller ”tre-chip” kameror, innehåller tre CCD-matriser. Med dessa delas det inkommande ljuset av ett prisma i dess röda, gröna och blåa komponenter, var och en fokuserad på sin egen CCD-sensor. Detta förbättrar färgseparationen och ökar ljuskänsligheten, vilket resulterar i mer exakt färgskuggning i allmänhet och mer detaljer i situationer med svagt ljus.
Faxmaskiner, skannrar och andra typer av linjär-skanningskameror använder en endimensionell CCD-bildsensor för att samla in data, flytta antingen sensorn eller objektet som ska skannas för att fånga hela bilden. Alla andra typer av CCD-kameror använder en fast tvådimensionell areamatris. CCD-sensorn är en uppsättning kopplade, fotoaktiva kondensatorer som bygger upp laddningar baserat på intensiteten, varaktigheten och våglängden hos ljuset som fokuseras på dem. När sensorns kontrollenhet väl har exponerats för en bild flyttar den laddningen för varje kondensator till sin granne i arrayen. Detta skapar en krusningseffekt över hela matrisen, och flyttar den sista uppsättningen laddningar utanför chipet till en separat digitaliserare; denna digitaliserare omvandlar dem till numeriska värden som lagras i kamerans minne.
Hur CCD-kameran lagrar och hämtar bilddata påverkar vanligtvis systemets design. Helbildsmetoden använder hela CCD för ljusinsamling och kräver en mekanisk slutare för att förhindra smetning när bilddata överförs utanför chipet. Denna design är idealisk när man samlar in mest ljus och den bästa bilden är viktigare än kostnad, tid och strömförbrukning. Interline-metoden använder varannan kolumn i CCD:n för att snabbt lagra bildladdningsdata med en pixelförskjutning, vilket förhindrar fläckar och tar bort behovet av en mekanisk slutare till kostnaden för effektiviteten. Alternativt kan ramöverföringsmetoden implementeras med en acceptabel mängd smetning och ingen mekanisk slutare. Frame-transfer använder hälften av CCD:n för laddningslagring och hämtning, medan den andra hälften ackumulerar en ny bild, så det krävs dubbelt så mycket kisel för att hantera samma storleksbild.
Specialiserade CCD-kameror används inom astronomi eftersom de är känsliga för ljusvåglängder, från ultraviolett till infrarött. De är faktiskt så känsliga att många extra steg måste vidtas för att minska mängden bildförvrängande ”brus”, inklusive kylning av CCD:n till temperaturer för flytande kväve. Med rätt mängd kompensation och bildbehandling har astrofotografi av observatoriekvalitet blivit tillgänglig för seriösa, hängivna amatörer beväpnade med CCD-kamerautrustning.