CCD技術(shù)在影像傳感中的應用最為廣泛，已成為現(xiàn)代光電子學和測試技術(shù)中最活躍、最富有成果的領(lǐng)域之一。CCD是理想的相機元件，以其構(gòu)成的CCD相機具有體積小、重量輕、不受磁場影響、具有抗震動和撞擊之特性而被廣泛應用。

CCD是70年代初發(fā)展起來的新型半導體光電成像器件。美國貝爾實驗室的Boyle和Smith于1970年提出了CCD的概念，隨后建立了以一維勢阱模型為基礎(chǔ)的非穩(wěn)態(tài)CCD的基本理論。

CCD本身是一種半導體器件構(gòu)思上的創(chuàng)新。因為CCD基本參數(shù)是電荷，不是電流或電壓。這就在其間的外電路及信號處理方面引進了令人感興趣的新概念和新技術(shù)。CCD技術(shù)是一項具有廣泛應用前景的新技術(shù)，CCD技術(shù)取得的驚人進展足以說明這一點。CCD一經(jīng)出現(xiàn)，人們對他在攝像、信號處理和存儲三大領(lǐng)域的應用十分重視。特別是在傳感器方面的應用取得了令人矚目的發(fā)展，已成為現(xiàn)代光電及現(xiàn)代測試技術(shù)中最活躍、最富有成果的新興領(lǐng)域。

CCD圖像傳感器因具有圖像識別、圖像獲取等功能及其像元尺寸小(低費用)、低噪聲、低暗電流、高靈敏度、寬光譜響應等優(yōu)點，使其迅速并廣泛應用于各個領(lǐng)域，在軍事應用方面，如用于目標定位、空間遙感、精確制導、衛(wèi)星偵察、軍事電子對抗等;在天文物理學方面，用于對行星的觀察和對宇宙射線的探測;在民用方面，如氣象衛(wèi)星、資源衛(wèi)星利用CCD來獲取資源、氣象信息，還可以用于工業(yè)檢測和監(jiān)控、醫(yī)學診斷，目前幾乎所有的市售視頻攝像機都是基于CCD的，如CCD相機等。

而且CCD應用技術(shù)已成為集光學、電子學、精密機械與計算機技術(shù)為一體的綜合性技術(shù)，在現(xiàn)代光子學，光電檢測技術(shù)和現(xiàn)代測試技術(shù)領(lǐng)域中，成果累累，方興未艾。

1、用CCD相機拍攝景物時，景物反射的光線通過CCD相機的鏡頭透射到CCD上。

2、當CCD曝光后，光電二極管受到光線的激發(fā)釋放出電荷，感光元件的電信號便由此產(chǎn)生。

3、CCD控制芯片利用感光元件中的控制信號線路對光電二極管產(chǎn)生的電流進行控制，由電流傳輸電路輸出，CCD相機會將一次成像產(chǎn)生的電信號收集起來，統(tǒng)一輸出到放大器。

4、經(jīng)過放大和濾波后的電信號被送到A/D，由A/D將電信號(此時為模擬信號)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，數(shù)值的大小和電信號的強度即電壓的高低成正比。這些數(shù)值其實就是圖像的數(shù)據(jù)了。

5、不過單依靠上一步所得到的圖像數(shù)據(jù)還不能直接生成圖像，還要輸出到數(shù)字信號處理器(DSP)。在DSP中，這些圖像數(shù)據(jù)被進行色彩校正、白平衡處理(視用戶在CCD相機中的設(shè)定而定)等后期處理，編碼為相機所支持的圖像格式、分辨率等數(shù)據(jù)格式，然后才會被存儲為圖像文件。

6、最后，圖像文件就被寫入到CCD相機的存儲器上(內(nèi)置或外置存儲器)。

CCD相機是指包含CCD芯片和AD前端處理部分的電路和結(jié)構(gòu)。主要由CCD芯片、驅(qū)動電路、信號處理電路、電子接口電路、光學機械接口等構(gòu)成。CCD相機各部分的功能如下：

CCD芯片：CCD芯片是CCD相機的核心元件，主要在驅(qū)動脈沖的作用下，實現(xiàn)光電荷的轉(zhuǎn)換、存儲、轉(zhuǎn)移及輸出等功能。

驅(qū)動電路：CCD相機的驅(qū)動電路一般由晶振、時序信號發(fā)生器、垂直驅(qū)動器等構(gòu)成，主要為CCD提供所需的脈沖驅(qū)動信號。同時，還為信號處理電路提供鉗位、復合同步、復合消隱、采樣/保持等脈沖信號。

信號處理電路：主要完成CCD相機輸出信號的AGC、視頻信號的合成、A/D轉(zhuǎn)換等功能。CCD相機的輸出信號輸入至信號處理電路、經(jīng)信號處理后轉(zhuǎn)換為所需要的信號輸出。

接口電路：CCD相機的接口電路主要將來自外部的控制信號轉(zhuǎn)換為相應的相機控制信號，并反饋至時序發(fā)生電路、信號處理電路，從而對相機的工作狀態(tài)進行有效的控制。同時。接口電路還可將時序發(fā)生器所產(chǎn)生的各種驅(qū)動時序輸出，從而可被圖像采集系統(tǒng)用于對圖像采集的控制。

機械光學接口：主要提供與CCD相機各種光學鏡頭的機械連接，從而實現(xiàn)光學系統(tǒng)與CCD的耦合。

光學鏡頭通過相機的機械光學接口，將目標成像在CCD的光敏面上，在驅(qū)動電路所提供的驅(qū)動脈沖的作用下，CCD完成光電荷的轉(zhuǎn)換、存儲、轉(zhuǎn)移和讀取過程，從而將二維的光學信息轉(zhuǎn)換為一維的電信號輸出;信號處理電路主要接收來自CCD的一維電信號，并進行采樣保持、CDS(相關(guān)雙采樣)、AGC、A/D轉(zhuǎn)換等處理，而后進行視頻信號的合成，即將CCD所輸出的電信號轉(zhuǎn)換為所需要的視頻格式輸出;高端CCD相機均提供了相應的接口電路，允許用戶對相機的工作過程進行有效的控制。

CCD傳感器工作時輸出的圖象信號為模擬信號，可以通過監(jiān)視器直接觀看。當今各種圖象處理都是以數(shù)字圖象信號為基礎(chǔ)，因此相機內(nèi)部包含了模數(shù)轉(zhuǎn)換單元將CCD模擬輸出的每個像元的灰度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字式的象素值輸出。CCD相機數(shù)字圖像可以直接傳輸?shù)絇C機、DSP或FPGA等系統(tǒng)進行處理和顯示等。