相机小述
内容提要
本文介绍相机的基本结构，涵盖传感器类型（线阵与面阵）、快门机制（滚动与全局）、光学尺寸、镜头接口、分辨率、焦距、光圈及缓存功能等。内容侧重工业相机，强调技术原理与选型要点，如镜头匹配、分辨率限制及帧存差异，语言简洁，适合入门参考。
延伸解读
传感器选型：线阵与面阵的权衡
线阵传感器以CCD为主，行数可达几K甚至几十K，但高度仅几个像素，行频高，适合高精度宽画幅扫描；面阵传感器（CCD和CMOS）成像快、开发简单、价格便宜，应用更广泛。选型时需根据应用场景权衡：高精度扫描选线阵，通用成像选面阵。
快门机制对运动成像的影响
CMOS滚动快门逐行曝光，拍摄高速运动物体会产生图像变形（非拖影），而全局快门通过在每个像素增加采样保持单元或模数转换器实现，但会增加面积和噪声。CCD天然具备全局快门，所有像素同时曝光，但帧率受限于单个模数转换器的数字化速率和像素数量。
镜头匹配：光学尺寸与接口
光学尺寸指感光区域对角线，单位英寸（1英寸=16mm）。镜头靶面需匹配芯片尺寸，否则可能出现暗角或浪费。常见C口和CS口法兰距不同（17.526mm vs 12.5mm），可通过转接环转换；卡口如尼康F口和佳能EF口法兰距也不同。
分辨率与帧存：实际性能的制约
相机标称分辨率是上限，实际受镜头分辨率限制，可用每毫米线对数或可解析的百万像素数衡量，MTF曲线描述性能。帧存相机能缓存完整一帧，传输不稳定时可断点续传；缓存相机只能缓存部分数据，可能丢帧。工业相机一般带缓存，帧存相机价格更高。
Q&A
图像传感器主要分为哪两种类型？它们各自有什么特点？
图像传感器主要分为线阵和面阵两种。线阵传感器以CCD为主，一行数据可达几K甚至几十K，但高度只有几个像素，行频很高，适合高精度、宽画幅的扫描。面阵传感器包含CCD和CMOS，单行数据宽度远小于线阵，但成像快，一次可成像多行，开发简单，价格便宜，应用更广泛。
滚动快门和全局快门有什么区别？为什么滚动快门拍摄高速运动物体会产生变形？
滚动快门是逐行曝光，每行曝光时间点不同，导致高速运动物体图像变形；全局快门所有像素同时曝光，避免变形。滚动快门变形是时间不同步造成的，图像清晰度不受影响。全局快门通过在每个像素处增加采样保持单元或模数转换器实现，但会增加面积和噪声。
CCD传感器为什么具有全局快门的优点？它的帧率受什么限制？
CCD传感器所有像素同时曝光，因此具有全局快门的优点。但其帧率受限于单个模数转换器的数字化速率和传感器中的像素数量，因为所有像素串行传输到单个模数转换器。
光学尺寸是什么？选择镜头时为什么要匹配靶面尺寸？
光学尺寸指感光区域大小，通常用对角线表示，单位英寸（1英寸=16mm）。选择镜头时需匹配靶面尺寸，否则若镜头靶面小于芯片，会出现暗角或晕影；若镜头靶面大于芯片，则浪费部分靶面，但图像中心到边缘锐度一致。
C口和CS口镜头接口有什么区别？如何转换？
C口和CS口都是螺纹接口，直径和螺纹间距相同，但法兰距不同：C口为17.526mm，CS口为12.5mm。转换时使用约5mm的转接环（垫圈）即可。
相机的分辨率受什么限制？镜头分辨率如何衡量？
相机分辨率通常用像素数目表示，但实际受镜头分辨率限制。镜头分辨率用每毫米线对数衡量，线对数越多分辨率越高。也可用可解析的百万像素数表示，MTF曲线描述从中心到边缘的分辨率性能。
焦距和光圈对成像有什么影响？
焦距影响视场大小，长焦适合远景但视场小，短焦适合广角。光圈用F值表示，影响进光量和景深：F值越高光圈越小，进光量越少；减小光圈可减少光晕、增大景深，但过小会产生衍射模糊。
帧存相机和缓存相机有什么区别？
帧存相机能缓存完整一帧图像，传输不稳定时可断点续传重建图像；缓存相机只能缓存部分数据，可能造成丢帧。工业相机一般带缓存，帧存相机价格更高。
