1826年，法国人尼塞弗尔·尼埃普斯（Joseph Nicéphore Nièpce）借助暗箱绘画成像原理，“拍”出了世界上第一张永久性照片。从此，人类走上了用光影来记录场景的道路。

1969年，美国贝尔实验室（Bell Labs）的威拉德·博伊尔（Willard S.Boyle）和乔治·史密斯（George E.Smith）将影像电话和半导体气泡式内存这两种新技术结合起来后，得到一种装置，他们将其命名为“电荷‘气泡’元件”（Charge“Bubble”Devices）。这种装置的特性就是能沿着一片半导体的表面传递电荷。他们尝试用它来作为记忆装置，当时只能从暂存器用“注入”电荷的方式输入记忆。但随即发现光电效应能使此种元件表面产生电荷，而组成数位影像。到了20世纪70年代，贝尔实验室的研究人员已经能用简单的线性装置捕捉影像，从此电荷耦合元件（CCD）诞生。CCD的产生使得人们可以获得数字图像，可以把场景变为数据，这是场景记录技术的重大突破。威拉德·博伊尔和乔治·史密斯也因为这项发现获得2009年诺贝尔物理学奖。

CCD图像传感器可直接将光学信号转变为模拟电流信号，电流信号经过放大和模数转换，实现图像的获取、存储、传输、处理和复现。CCD从功能上可分为线阵CCD和面阵CCD两大类。线阵CCD通常将CCD内部电极分成数组，每组称为一相，并施加同样的时钟脉冲。其所需相数由CCD芯片内部结构决定，结构相异的CCD可满足不同场合的使用要求。线阵CCD有单沟道和双沟道之分，其光敏区是MOS电容或光敏二极管结构，生产工艺相对简单。它由光敏区阵列与移位寄存器扫描电路组成，特点是处理信息速度快，外围电路简单，易实现实时控制，但获取信息量小，不能处理复杂的图像。面阵CCD的结构要复杂得多，它由很多光敏区排列成一个方阵，并以一定的形式连接成一个器件，获取信息量大，能处理复杂的图像。(www.daowen.com)

评价一个CCD传感器好坏的指标有很多，如像素数、CCD尺寸、信噪比等。其中像素数以及CCD尺寸是较重要的指标。像素数是指CCD上感光元件的数量。人们可以把所拍摄到的画面理解为由很多个小的点组成，每个点就是一个像素。显然，像素数越多，画面就越清晰。如果CCD没有足够多的像素，则拍摄出来的画面的清晰度就会大受影响。因此，CCD的像素数越多，画面会越清晰。当然像素数越高，CCD制造成本也会越高。

在CCD被发明之前的20世纪60年代，美国宇航局（NASA）对月球表面进行勘测。然而由探测器传送回来的模拟信号被夹杂在宇宙里其他的射线中，显得十分微弱，地面上的接收器无法将信号转变成清晰的图像。当CCD被发明后，使用计算机对CCD得到的图像信息进行数字处理后，所有的干扰信息都被剔除了。后来“阿波罗”号登月飞船上就安装了使用CCD的装置。“在阿波罗”号登上月球的过程中，美国宇航局接收到的数字图像如水晶般清晰。