I begyndelsen af 1970'erne udvikledes CCD'en (Charge Coupled Device) i et forsøg på at skabe en ny type hukommelse til computere; men man opdagede hurtigt at kredsen havde ret formidable evner til at registrere lys. CCD'en er opdelt i en række lysfølsomme celler, pixels, hvis antal varierer efter typen.
De første CCD'ere var meget dyre og blev i begyndelsen af 80'erne hovedsagelig brugt på professionelle observatorier, men efterhånden faldt prisen, så i dag kan almindelige mennesker være med, ihvertfald når det drejer sig om de mindre kredse.
I de første kameraer benyttedes en CCD med 192x165 pixels (ST-4); ca. 3 gange dyrere er storebroderen ST-6 med 375x242 pixels, begges pixler er lagt ud i et kvadrat. Professionelle og avancerede amatører bruger i dag CCD'ere på 2¹⁰x2¹⁰ og op til 2¹²x2¹² pixels, på Brorfeldeobservatoriets Schmidt-kamera sidder i dag en CCD af den første størrelse. De helt små bruges også professionelt, men kun til guiding; det er en ST-4 som automat-guider på Mt. Palomar's 5 m spejlkikkert.
Grunden til at man bruger CCD'en er at den er så utrolig lysfølsom; hvor kun ca. en procent af det indfaldne lys registreres af en hurtig film vil en CCD registrere ca 50%-95%; det kan også udtrykkes i fotosprog: en CCD svarer til en film på ca. 20000 ASA.

Lys kan på den ene side opfattes som bølger, det gør man når man skal forklare afbøjningen i et optisk gitter, men også opfattes som partikler, det gør man når den fotoelektriske effekt skal forklares. Den dybere forklaring må overlades til en kvantemekanikker, men ligger i at når noget er meget småt kan vore forudfattede mening om hvad der er ikke bruges.
Da CCD'en virker fotoelektrisk vil vi opfatte lys som partikler (fotoner), de kommer med energien E = h*v (hvor h er Plank's konstant (6,63×10^-34J*sek.) og v (det græske bogstav ny) er lys "bølgens" frekvens); fotonerne rammer CCD'ens pixler ovenfra og giver anledning til at elektroner løsrives i halvledermaterialet, disse fastholdes af det elektriske felt der ligger over pixlen, derved opsamles de i den potential"brønd" der ses.

Når cellen har været belyst et stykke tid kan den udlæses som vist ved siden af; ved at styre spændingerne på de enkelte pixels kan man formå de opsamlede elektroner til at hoppe fra pixel til pixel. I praksis udlæser man ved at rykke hele billedet en række ned ad gangen, derpå udlæse den nederste række gennem en A/D (analog til digital converter) og så rykke næste række ned.
Effektiviteten ved nedrykningen må være meget høj, hvis vi kikker på en ST-4, hvor der skal rykkes 165 rækker ned før hele billedet er ude, og regner med en effektivitet på 99% ved flytning fra en pixel til den næste, får vi at af de oprindelige elektroner i en pixel i øverste række vil kun 0,99¹⁶⁵ = 19% være tilbage; problemet er selvfølgelig større i store CCD'ere, og i en ST-4 kræves en overførselseffektivitet på 99,994%.
Signalet kommer ud af den nederste række og bliver i A/D converteren lavet om til en talværdi (binær), derved kvantiseres signalet og det man får ud afhænger derfor af hvor mange bit den ret dyre A/D'er arbejder med. ST-4'eren har en 8-bit converter og opdeler altså pixelspændingerne i 2⁸=256 forskellige talværdier, et noget grovkornet billede, men til gengæld ét der ikke fylder så meget i hukommelsen samt overføres hurtigt. ST-6 eren har en 16-bit converter, og opdeler spændingerne i 65536(=2¹⁶) forskellige niveauer, hvilket selvfølgelig giver et billede der er bedre at måle på. Det skal understreges at talværdierne ikke er antallet af opsamlede fotoner.
Der findes forskellige måder at udforme CCD'ere på, det hænger især sammen med A/D konverteringen, som nødvendigvis tager nogen tid. I den tid udlæsningen varer vil lysstærke objekter kunne "sværte" de pixels de rammer og give anledning til lyse striber, i nogle CCD'ere er der en mekanisk lukker der stopper belysningen mens udlæsningen foregår. I ST-6 er der mellem den lysfølsomme del og udlæsningsrækken en overdækket (med Al-folie) CCD på størrelse med den lysfølsomme del, hertil overføres billedet lynhurtigt (da der ikke skal konverteres), derpå foretages konverteringen stille og roligt fra den afdækkede CCD, det bevirker at halvdelen af den dyre CCD'en ikke benyttes til at opfange lys, metoden kaldes frametransfer. I ST-4 benyttes kun halvdelen af CCD'en til lysstærke objekter, den anden halvdel bruges til frametransfer. På de typer der bruges i videokameraer foregår udlæsningen lidt anderledes; hver anden pixelsøjle er dækket med folie, derfor kan billedet meget hurtigt føres et trin til højre og udlæses, samtidig med at chipsen med det samme kan danne næste billede, det er nødvendigt fordi man skal opfange mange billeder per sekund for at lave levende billeder, metoden kaldes interleaved transfer. Derved bliver kun halvdelen af lyset der rammer opfanget hvilket er uacceptabelt til astronomisk brug.
Der kunne fremstilles farve CCD'ere også til astronomisk brug, her består hver pixel af tre dækket med hver sit farvefilter, men der ville være alt for meget lys der ramte de forkerte steder og derfor ikke blev fanget, så det bruger man ikke.