傳真機所用的線性CCD影像經(jīng)透鏡成像于電容陣列表面后依其亮度的強弱在個電容單位上形成強弱不等的電荷。傳真機或掃瞄儀用的線性CCD次捕捉一細長條的光影而數(shù)碼相機或攝影機所用的平面式CCD則一次捕捉一整張影像或從中擷取一塊方形的區(qū)域。一旦完成曝光的動作控制電路會使電容單元上的電荷傳到相鄰的下一個單元到達邊緣最后一個單元時電荷訊號傳入放大器轉變成電位。如此周著復始直到整個影像都轉成電位取樣并數(shù)位化之后存入內(nèi)存。儲存的影像可以傳送到打印機、儲存設備或顯示器。
在數(shù)碼相機領域 CCD 的應用更是異彩紛呈。一般的彩色數(shù)碼相機是將拜爾濾鏡（Bayer filter ）加裝在 CCD 上。 四個像素形成一個單元，一個負責過濾紅色、一個過濾藍色 兩個過濾綠色(因為人眼對綠色比較敏感)。結果每個像素都接收到感光訊號，但色彩分辨率不如感光分辨率。
用三片 CCD 和分光棱鏡組成的 3CCD 系統(tǒng)能將顏色分得更好，分光棱鏡能把入射光分析成紅、藍、綠三種色光，由三片CCD 各自負責其中一種色光的呈像。所有的專業(yè)級數(shù)位攝影機 和一部份的半專業(yè)級數(shù)位攝影機采用 3CCD 技術。目前 超高分辨率的 CCD 芯片 相當昂貴 配備 3CCD 的高解析靜態(tài)照相機，其價位往往超出許多專業(yè)攝攝影者的預算。因此有些高檔相機使用旋轉式色彩濾鏡 兼顧高分辨率與忠實的色彩呈現(xiàn)。這類多次成像的照相機只能用于拍攝靜態(tài)物 。
經(jīng)冷凍的 CCD 同時在 1990 年代初亦廣泛應用于天文攝影與各種夜視裝置 而各大型天文臺亦不斷研發(fā)高像數(shù)CCD 以拍攝極高解像之天體照片。
CCD 在天文學方面有一種奇妙的應用方式，能使固定式的望遠鏡發(fā)揮有如帶追蹤望遠鏡的功能。方法是讓CCD 上電荷讀取和移動的方向與天體運行方向一致 速度也同步，以CCD 導星不僅能使望遠鏡有效糾正追蹤誤差 還能使望遠鏡記錄到比原來更大的視場。
一般的 CCD 大多能感應紅外線 所以衍生出紅外線影像、夜視裝置、零照度(或趨近零照度)攝影機/照相機等。為了減低紅外線干擾 天文用CCD 常以液態(tài)氮或半導體冷卻 因室溫下的物體會有紅外線的黑體幅射效應。CCD 對紅外線的敏感度造成另一種效應 各種配備CCD 的數(shù)碼相機或錄影機若沒加裝紅外線濾鏡 很容易拍到遙控器發(fā)出的紅外線。降低溫度可減少電容陣列上的暗電流 增進 CCD 在低照度的敏感度甚至對紫外線和可見光的敏感度也隨之提升 （信噪比提高）。
溫度噪聲、暗電流 （dark current）和宇宙輻射都會影響CCD 表面的像素。天文學家利用快門的開闔 讓CCD 多次曝光 取其平均值以緩解干擾效應。為去除背景噪聲 要先在快門關 時取影像訊號的平均值 即為“暗框” (dark frame)。然后打開快門 取得影像后減去暗框的值 再濾除系統(tǒng)噪聲(暗點和亮點等等) 得到更清晰的細節(jié)。
天文攝影所用的冷卻CCD 照相機必須以接環(huán)固定在成像位置 防止外來光線或震動影響；同時亦因為大多數(shù)影像平臺生來笨重 要拍攝星系、星云等暗弱天體的影像天文學家利用“ 自動導星”技術。大多數(shù)的自動導星系統(tǒng)使用額外的不同軸 CCD 監(jiān)測任何影像的偏移 然而也有一些系統(tǒng)將主鏡接駁在拍攝用之 CCD 相機上。以光學裝置把主鏡內(nèi)部份星光加進相機內(nèi)另一顆CCD 導星裝置，能迅速偵測追蹤天體時的微小誤差并自動調(diào)整驅動馬達以矯正誤差而不需另外裝置導星。
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