全畫幅電荷耦合器件（CCD）具有高密度能夠產生數字圖像與當前可用的*高分辨率的像素陣列。 這種流行的CCD架構已經被廣泛由于設計簡單，可靠性和易于制造的采用。

在圖1中給出的全幀CCD圖紙所示的像素陣列由一個并行移位寄存器，其上的圖像由攝像機鏡頭的光學裝置投射或顯微鏡的光學系的。 在這種配置中，所有的像素陣列中的光電二極管的共同充當圖像平面中，并可在曝光期間內檢測到的光子。 總圖像的微型部分被包含在每個象素單元，它包括四個光電二極管被屏蔽用紅色，綠色和藍色的彩色濾光片。 在圖1的上部呈現的圖像是單個像素單元的一個實際的高倍率顯微照片。

后的光子組成圖像已收集由所述像素元件和轉換成電勢時，CCD通過一次以并行的方式，一排移的行圖像信息，到串行移位寄存器（圖示為一系列經歷讀出在像素陣列的底部灰度元素）。 串行寄存器然后依次移位的圖像信息中的每一行以一個輸出放大器作為一個串行數據流。 所有積分的電荷必須被同步輸出的串行寄存器之前的圖像數據的下一個平行線可以被轉移到水平陣列。 重復整個過程，直到圖像數據的所有行已被引導到輸出放大器和從芯片到一個模擬 - 數字信號轉換器的集成電路。 圖像以數字形式重建得到*終的照片或顯微照片。

全幀CCD結構具有什么被稱為100％的填充系數 ，這意味著在整個象素陣列被用來暴露于被成像的對象中檢測到傳入的光子。 全畫幅像素陣列的大小往往是基于2的冪（512×512，768×768或1024×1024像素）來簡化陣列和圖像處理算法的內存映射。 這種類型的CCD的一般有方形像素尺寸，以避免圖像失真，并制作與像素尺寸范圍從7到*多可包含600萬像素的陣列24微米。 由于該像素陣列用于兩個圖像的檢測和讀出時，機械快門或同步閃光燈照明方案的事實，必須使用以防止涂抹于大多數的曝光時間。 當光電二極管中并行讀出寄存器被連續照亮，并且將通過平行陣列被定向在電荷傳輸的方向發生污跡。 在Fluroescence顯微鏡，在圖像積分時間大大*過了寄存器讀出速率，涂片可能變得微不足道。

圖像數據的傳輸速率是由輸出放大器的帶寬和模擬 - 數字轉換器的轉換速度的限制。 讀出速率可以顯著地提高了細分的象素陣列成更小的，但相同的子陣列，然后可以同時讀取。 然后通過收集，進行解碼，并重新格式化原始圖像外部視頻處理器電路進行圖像重建。

前臺和后臺照明方案已與全畫幅的CCD架構已經成功運用，雖然從背照式設備通常提供更高的量子傳輸的產量。 入射的光子轉換為電荷（集成）以更高的效率，因為光從背面進入CCD硅襯底，繞過穿過該毛毯的光敏感的光電二極管的半導體柵極區的必要性。 *近，新的CCD技術已經引入了適用的材料，如銦錫氧化物柵的制造在努力使該門對光更敏感，從而有助于提高量子效率并省去了背面照明。