高速相機鏡頭是用以成像的光學係統，由一係列光學鏡片和鏡筒所組成，每個鏡頭都有焦距和相對口徑兩個特征數據；取景器是用來選取景物和構圖的裝置，通過取景器看到的景物，凡能落在畫麵框內的部分，均能拍攝在膠片上；測距器可以測量出景物的距離，它常與取景器組合在一起，通過連動機構可將測距和鏡頭調焦聯係起來，在測距的同時完成調焦。
光學透視或單鏡頭反光式取景測距器都須手動操作，並用肉眼判斷。此外還有光電測距、聲納測距、紅外線測距等方法，可免除手動操作，又能避免肉眼判斷帶來的誤差，以實現自動測距。光圈又叫光闌，是限製光束通過的機構，裝在鏡頭中間或後方。光圈能改變光路口徑，並與快門一起控製曝光量。常見的光圈有連續可變式和非連續可變式兩種。
快門是控製曝光量的主要部件，見的高速攝像機快門有鏡頭快門和焦平麵快門兩類。鏡頭快門是由一組很薄的金屬葉片組成，在主彈簧的作用下，連杆和撥圈的動作使葉片迅速地開啟和關閉；焦平麵快門是由兩組部分重疊的簾幕(前簾和後簾)構成，裝在焦平麵前方附近。兩簾幕按先後次序啟動，以便形成一個縫隙。縫隙在膠片前方掃過，以實現曝光。
自拍機構是在攝影過程中起延時作用，以供攝影者自拍的裝置。使用高速攝像機自拍機構時，首先釋放延時器，經延時後再自動釋放快門。自拍機構有機械式和電子式兩種，機械式自拍機構是一種齒輪傳動的延時機構，一般可延時8～12秒；高速攝像機自拍機構利用一個電子延時線路控製快門釋放。
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