攝像機的結構原理

摘要：本文結合專業攝像機的結構原理，強調故障初步檢查的必要性，針對故障現象進行化區域分析，分步淺談各部分的維修思路與方法，注意檢修的常規要領。
　　攝像機是集光學、電子、機械為一體的高技術產品，因此它的維修比錄像機維修更要複雜細致。它的記錄和重放原理與錄像機基本相同，隻是在結構組成上多了光學鏡頭係統，光電轉換及相應視頻處理電路（即構造上講機頭部）。談起維修並非容易，如果機器原理搞得不十分清楚，分析電路就十分繞人費解。維修時必須真正弄懂攝像機基本原理，碰到故障應從理論上進行分析，針對故障現象能結合原理依照電路圖（或維修手冊）測量分析、推斷劃分出故障大區域小區域。當然還應具有一定經驗，僅憑經驗或死記硬背一些維修實例，隻能維修一些常規故障，遇到特殊故障或電路稍變就無從下手。因此做為一個維修者不但要有較強理論基礎，熟練掌握攝像機原理，掌握一定的維修技巧，同時還必須具有正確的維修思路。

　　1 初步檢查

　　11 盡可能地向用戶詳細詢問機器故障出現的全過程，例如，出現故障的時間、過程、現象。又例如無彩色或彩色失真，那就要詢問機器使用環境怎樣？比如溫度、濕度、照度和色溫等。還要弄清機器新舊程度，是否摔過，又是否修過、何故障而修、修了哪些部位等。

　　12 外觀檢查：檢查機器是否摔過，功能開關是否鬆動等，造成何影響。例如鏡頭部分聚焦環、變焦環、光圈環、後焦環可能發生變形，如果是這樣定會影響拍攝清晰度，嚴重摔傷可能使電路板斷裂，造成信號中斷電源開路。

　　13 通電檢查：通電檢查是初步檢查的更一步，是查明確定故障大致範圍的前提線索，避免人為故障或盲目維修。故而開機後細致觀察拍攝與放像狀態下的圖像情況，例如彩條以及測試卡圖像。因為任何故障現象最終總要表現為圖像有無或好壞。通電檢查還應查看各種功能開關是否到位，是否正確。例如鏡頭增益開關常態下處於0dB，否則在正常光線下拍攝畫麵噪波大，光圈控製開關應置於自動（A）的位置，快門開關應處於OFF位置等。依照說明書還應對攝像機功能菜單進行標準值恢複，菜單中的每項功能都以代碼指數顯示在尋像器屏幕上，便於對其功能技術指標進行量的調整，使之在不同環境場合下都能拍出最佳畫麵。拍攝場合不同調整數量級則不同，否則就會影響其畫質，例如影響信噪比的有：（1）增益開關（GAIN）；（2）對比度（CONTRAST）；（3）輪廓信號（DTC）；（4）電子快門（SHUTTER）；（5）伽瑪校正（Y）。影響圖像清晰度有：（1）總黑電平（M，BLK）；（2）輪廓信號；（3）電子快門；（4）幀存儲(FRM)方式；（5）自動 拐 點。影響視頻信號幅度的有：

（1）光圈；（2）增益；（3）電子快門；（4）對比度。影響彩色的有：（1）Y校正；（2）彩色矩陣。檢查相關因素多一些維修思路就寬一些。專業攝影像機還設有自診斷功能，能顯示出常見故障代碼，幫助維修查找故障範圍。

　　2　641檢修法

　　什麼是“641”檢修法呢？“6”指將攝像機分成視頻信號部分；係統控製部分；同步發生器；電源部分；機械部分；伺服電路等6大部分（區域）。“4”是指機頭的視頻信號部分再分割成4小段，即（1）光學係統；（2）CCD光電轉換及預視放器；（3）視頻處理放大器；（4）編碼器。所謂“1”就是比較法，即充分利用每個區域每個小段的特點，圍繞故障現象的蛛絲馬跡巧妙地進行比較，通過儀器的測量分析比較，將故障從大區域化成小段，又由小段查到某一元件。

　　21 視頻信號部分檢修（即機頭部分）
按照上述將視頻信號部分割4段進行檢修，該部分原理是：將攝入鏡頭的光圖像進行變焦、聚焦，濾色分光處理，然後再將光信號轉換成電信號，再對紅、綠、藍三基色電信號進行一係列處理，最後編碼成全電視信號。紅綠藍信號在光學係統和編碼器中是3路合一處理，但在CCD預放器和視頻處理放大器中卻又分開3路獨自處理。假如出現缺少某一種色或單色拉道故障時，著重就要在預放器和視頻處理器中查找。若是出現無圖像拉黑道，就要在視頻信號部分4段內查找，（1）首先檢查預視放器和視頻處理器，還要查找與此相關的公共部分——電源、時鍾脈衝發生器電路以及係統控製電路。（2）查找光學係統和編碼器電路，還要檢查它的電源及同步發生器電路。在三基色獨立處理電路中，除綠色信號經過輪廓校正對它進行延遲外，它們3路信號的電路對應相同，3路電路中每一小段輸出分別設有測試點，一旦1路信號的波形有異常，可以借用其它2路測試數據進行比較，可懷疑元件用其它2路對應元件來替代確認。

　　22 係統控製部分檢修

　　係統控製電路的因果關係比較直觀，在確定微處理器工作正常後，應用比較法對各功能有關電路進行比較，查找入口出口故障的原因。

　　1）確認微處理器工作狀態：最直觀方法就是把快門開關置於ON，尋象器就能直接顯示出結果，因為它的輸入信號僅是一個開關信號，不經任何處理直接送入CPU。最容易辦法是將視頻輸出開關置於彩條位置，如光圈能自動閉合，圖像又能變為彩條圖像，則說明微處理器自身正常。

　　2）微處理器入口出口電路的檢查：確認微處理工作正常後，才能對其入口出口電路進行檢查。有的出入口電路直接與微處理相連電路簡單，有的輸入電路隻是一些操作開關（值得注意是開關觸點容易氧化）。比較複雜的是黑白平衡調整出入口電路，但它們之間有其特點，入口電路是共用的，且都采用差分相減、取樣保持放大，A/D轉換電路。如果黑白平衡調整不好，就要找其入口電路，如果其中一個調整是好的，而另一個調整不行，那就要找各自出口電路。出入口電路另一特點是微處理器輸出控製視頻處理器，視頻處理器的輸出又返送給微處理器輸入做為取樣信號。假如，當白平衡開關置在預置位置，光圈不能自動閉合或打開，此故障範圍定在出口和視頻處理器之間，如何確定或縮小故障區域，最快辦法是換板來試，因為它們之間存在著相互影響的信號環路。

　　23 同步發生器部分：同步發生器是產生行推動脈衝，場推動脈衝，複合同步脈衝，複合消隱脈衝、副載波振蕩、色同步旗脈衝、色成幀脈衝。該電路占用體積小精度高性能穩定可靠，它的自身電路故障少見，不要盲目檢查維修，一般隻檢查它的供電回路。同步發生器內的壓控振蕩器，行相位，副載波相位和比較電路工作穩定性是至關重要的。一旦有問題直接影響同步信號的穩定。

　　24 電源部分檢修

　　電源檢修比較直觀，隻要有電路圖再掌握其電路的四個特點，就能做到快速維修。第1)專業機都采用了DC-DC轉換器（組件板）易更換，第2)它的供電方式有兩種，一種是先將＋12V穩壓到＋95V，然後再分兩路；＋9V穩壓和DC—DC轉換器,再由轉換器變成各種電壓。另一種是直接將＋12V分兩路送；＋9V穩壓和DC—DC器,再由轉換器變成各種電壓。第3)DC—DC轉換器的輸出電壓有一定的主從關係；一般以＋9V和－5V為主電壓，其它電壓為輔，當主電壓沒有時，其它電壓則無，反過來當輔電壓沒有時，則不影響主電壓存在。第4)±5V電壓的反作用關係；電源首先提供給微處理器＋5V工作電壓，微處理器又去控製其它的電壓輸出。
例如：DXC—M7的電源電路中，當±5V過高時，就會影響95V穩壓，甚至95V停止保護。電源電路故障的判斷思路檢修方法與專業錄像機相同。

　　25 伺服電路的檢修

　　攝像機伺服電路原理與錄像機伺服原理相同，主軸伺服、鼓伺服同樣到了係統控製電路對它們的控製，其電路的輸出分別控製了各自的主軸電機、鼓電機、使用磁頭與磁帶以恒定的速度和正確的相位運行，確保視頻磁頭對磁跡的嚴格跟蹤。主軸速度伺服有故障時，圖像出現規律性滾動噪波帶，相位伺服有故障時，圖像出現固定不動噪波帶。如果鼓速度伺服有故障，圖像出現垂直方向抖動，相位伺服有問題，則圖像的上部或下部邊緣有扭曲。另外主軸、鼓伺服輸出電路功耗大易損壞，如主軸驅動集成塊損壞短路時，會造成電源自動保護，同樣由某種原因使的電機卡死不轉或機械負荷過重時也如此。因此判斷伺服電路的故障時還必須和機械故障聯係起來，先機械後電路。必要時還要與係統控製和電源聯係起來，有了寬闊的維修思路，分析故障才能有理有據。伺服電路維修和錄像機伺服維修一樣，還是根據故障現象大致判斷出故障範圍，再對電路進行分段、分片地測量其電壓和波形，逐步縮小故障範圍。

　　26 機械部分檢修

　　攝像機的機械受到了係統控製和伺服電路的雙控製，在係統控製作用下完成對磁帶加載與卸載，又在伺服電路的控製下牽引磁帶以恒定速度和正確磁跡運行，使用視頻、音頻以及控製信號等按一定的錄像格式記錄與重放。它的機械機構與錄像機的機械結構完全相同，維修方法也相同。其機械故障高於電路故障(故障率約占70%)。常見故障有：部件磨損(如視頻磁頭、主軸電機軸套間隙)、老化(壓帶輪橡膠老化)、變形、機械動作不協調或機械部件裝置未能按時準確到位，卡帶絞帶、機械過髒阻力增大、磁頭髒堵等。維修時必須了解機芯的機構組成與功能，正確熟練按照程序進行拆卸與安裝，否則安裝有誤或亂調會自造故障。特別是磁帶通路導軸高低誤差，磁頭安裝傾斜誤差，A/C磁頭水平位置與X值關係等出廠時已全部精調細校過。一旦有裝配誤差，用手工是無法恢複的。隻能用相關工具儀器一步步進行統綢。

　　因此機械部件拆卸與安裝就是一個“照貓畫虎”的過程。無論機械出現何種故障，應首先對它清洗再加油保養，保養過程就對機械每個部件進行詳細檢查過程。特別是出現絞帶、卡帶、機械卡死，要注意檢查加載齒條，齒輪，看是否有“牙齒”扣壞，檢查機械狀態是否錯位。對於這類故障檢修一定要手動加載輪進行加載或卸載，切勿盲目通電試機，否則造成更多機械部件損壞，例如齒輪、加載電機或其它驅動電路的損壞。總之機械維修沒有更多經驗可談，靠死記硬背維修實例是不能解決問題。隻有靠自己能應用大量力學原理去分析、觀察和想象，頭腦中始終存在著每個部件在各種機械狀態下受力的三維感，分析故障時還必須注意與係統控製和伺服電路三者間相互關聯的邏輯關係。

　　3 攝像機檢修基本要領

　　攝像機的檢修是一項精細、複雜而又耐心的工作，它的原理應用到了光學，機械力學，電子學專業基礎知識。在熟練掌握機器基本原理基礎上，還要不斷學習查閱資料積累大量數據，熟練準確應用工具儀表，具備一定的實踐能力和豐富想像力。掌握基本的維修思路，還必須注意維修的常規要領，即先調查、後動手，先機外、後機內，先機械、後電氣，先清洗、後檢修，先電源、後機器，先機頭、後機身，先靜態、後動態，先通病、後特殊，先外圍、後內部，好心情，出成果。