主要由收集器、探测器、处理器和输出器等部分组成。收集器采用透镜系统；探测器由多个电荷耦合器件（charge coupled device，CCD）组成，这些CCD合起来组成一个平面传感器；处理器和输出器接收CCD获取的地面影像，处理后输出一幅完整的影像。框幅式成像传感器获取图像的方式与框幅式摄影机类似，相机在拍摄时开启快门，CCD传感器接收光照，输出拍摄区域的光照信息，经过处理后即形成一幅完整的地面影像，此影像为单中心投影影像。框幅式成像传感器一般应用于航空摄影。框幅式成像传感器生成的影像比常规航空相机胶片的影像清晰，而且无须扫描，直接获得的就是数字影像，因此在航空摄影领域越来越受到重视。

现有的框幅式数字航摄仪由于技术上的原因，直接生产像幅为230毫米×230毫米的大幅面的面阵CCD相机还有困难，因此现有的框幅式数字航摄仪的CCD组件都是由几个小面阵CCD构成，商业化的框幅式数字航摄仪主要有DMC、UltraCam-D和SWDC系列航摄仪等。

DMC数字航摄仪由美国Z/I Imaging公司研制开发，它是基于面阵CCD技术的框幅式数字航摄仪。DMC的镜头系统由8个镜头组合而成。4个全色镜头为7KB×4KB像素的CCD传感器，4个多光谱镜头为3KB×2KB像素的CCD传感器。在航摄飞行中，DMC数字航摄仪的8个镜头同步曝光，一次飞行可同步获取黑白、真彩色和彩红外像片数据。镜头的设计和安装使得4个全色镜头所获得的数字影像有部分的重叠，然后可以将所获得的4幅中心投影影像拼接成一幅具有虚拟投影中心、固定虚拟焦距的虚拟中心投影合成影像，影像大小为7680像素×13824像素。同样，4个多光谱镜头能获得覆盖4个全色镜头所获得影像范围的影像，通过影像匹配和融合技术，可将4个多光谱镜头所获得的影像与全色的合成影像进行融合，进而获得高分辨率的真彩色影像数据或彩红外影像数据。

UltraCam-D数字航摄仪由奥地利Vexcel公司开发生产，也是属于多镜头组成的框幅式数字航摄仪，一次摄影可同时获取黑白、彩色和彩红外影像。与DMC数字航摄仪一样，UltraCam-D也采用了由8个小型镜头组成的镜头组，共有13块大小为4008像素×2672像素的CCD面阵传感器担负感光的责任，其中9个为全色波段，另外4个为R、G、B和近红外波段。执行航摄任务时，全色波段相机镜头的安置方向与航线方向保持一致，当相机拍摄时，由计算机控制4个镜头的快门在同一地点上方依次开启曝光，最后利用9个CCD面阵影像之间的同名点，利用内插法生成11500像素×7500像素的全色波段影像。

SWDC系列数字航空摄影仪是由中国测绘科学研究院和北京四维远见信息技术有限公司等单位联合开发研制的。它的系列产品包括单镜头、双镜头、四镜头几种类型，其中四镜头相机最适合航测生产使用。SWDC系列产品的制作原理是基于多台非量测型相机，经过精密相机检校和拼接，集成测量型全球定位系统接收机、航空摄影控制系统、地面后处理系统，经多相机高精度拼接生成虚拟影像，以提供数字摄影测量数据源，是一种能够满足航空摄影规范要求的大面阵数字航空摄影仪。SWDC系列产品的显著特点是：相机镜头可更换、幅面大、视场角大、基高比大、高程精度高，能实现空中摄影自动定点曝光；通过精密全球定位系统辅助，可使航摄外业控制的工作量大大减少；产品具有较强的数据处理软件功能，可实现对所获取影像的准实时、高精度纠正与拼接。