CCD kamera je katera koli vrsta digitalnega fotoaparata s slikovnim senzorjem naprave z napolnjeno napravo (CCD). To vključuje veliko večino potrošniških in profesionalnih fotoaparatov, video kamer, varnostnih kamer, kamer za mobilne telefone in medicinskih kamer. CCD-ji so zelo učinkoviti, na splošno zajamejo približno 70 odstotkov vpadne svetlobe, za razliko od fotografskega filma, ki se odzove le na približno dva odstotka vpadne svetlobe. CCD-ji so občutljivi tudi na infrardečo svetlobo, zaradi česar so idealni za nadzorne kamere za nočno opazovanje in astronomske aplikacije. Medtem ko nekatere kamere uporabljajo komplementarni slikovni senzor iz kovinskih oksidnih polprevodnikov (CMOS), je CCD najpogostejši tip.
Večina kamer CCD za zbiranje slikovnih podatkov uporablja napravo z enim polnjenjem, ne glede na to, ali je kamera zasnovana za monokromatsko, barvno ali infrardečo delovanje. V tem primeru svetloba vstopi skozi lečo, se filtrira in nato usmeri na površino enega samega fotoelektričnega slikovnega senzorja. Številne profesionalne video kamere, znane kot “treh-CCD” ali “treh-chip” kamere, vsebujejo tri CCD nize. Pri tem je vhodna svetloba s prizmom razdeljena na rdeče, zelene in modre komponente, od katerih je vsaka osredotočena na svoj senzor CCD. To izboljša ločevanje barv in poveča občutljivost na svetlobo, kar ima za posledico natančnejše senčenje barv na splošno in več podrobnosti v situacijah s šibko svetlobo.
Telefaksi, skenerji in druge vrste kamer z linearnim skeniranjem uporabljajo enodimenzionalni slikovni senzor CCD za zbiranje podatkov, pri čemer premikajo senzor ali skenirani objekt, da zajamejo celotno sliko. Vsaka druga vrsta CCD kamere uporablja fiksno dvodimenzionalno matriko območja. CCD senzor je niz povezanih fotoaktivnih kondenzatorjev, ki nabirajo naboje glede na intenzivnost, trajanje in valovno dolžino svetlobe, ki je usmerjena nanje. Ko je izpostavljen sliki, krmilnik senzorja premakne naboj vsakega kondenzatorja na sosednjega v nizu. To ustvari učinek valovanja po celotni matriki, s čimer se zadnji niz nabojev iz čipa premakne v ločen digitalizator; ta digitalizator jih pretvori v številske vrednosti, ki se shranijo v pomnilnik fotoaparata.
Način, kako CCD kamera shranjuje in pridobiva slikovne podatke, običajno vpliva na zasnovo sistema. Metoda polnega formata uporablja celoten CCD za zbiranje svetlobe in zahteva mehanski zaklop, ki preprečuje razmazanje, ko se slikovni podatki prenašajo izven čipa. Ta zasnova je idealna pri zbiranju največ svetlobe, najboljša slika pa je pomembnejša od stroškov, časa in porabe energije. Interline metoda uporablja vse druge stolpce CCD za hitro shranjevanje podatkov o polnjenju slike s premikom za eno slikovno piko, kar preprečuje razmazanje in odpravlja potrebo po mehanskem zaklopu za ceno učinkovitosti. Druga možnost je, da se metoda prenosa okvirja izvede s sprejemljivo količino razmazanja in brez mehanskega zaklopa. Prenos okvirja uporablja polovico CCD-ja za shranjevanje in pridobivanje naboja, medtem ko druga polovica kopiči novo sliko, zato potrebuje dvakratno količino silicija za obdelavo slike enake velikosti.
Specializirane CCD kamere se uporabljajo v astronomiji, ker so občutljive na svetlobne valovne dolžine, od ultravijoličnih do infrardečih. Pravzaprav so tako občutljivi, da je treba narediti veliko dodatnih korakov za zmanjšanje količine “šuma”, ki popači sliko, vključno s hlajenjem CCD-ja na temperature tekočega dušika. S pravo mero kompenzacije in obdelave slike je astrofotografija opazovalne kakovosti postala dostopna resnim, predanim amaterjem, oboroženim z opremo CCD kamer.