摄像机的结构原理

摘要：本文结合专业摄像机的结构原理，强调故障初步检查的必要性，针对故障现象进行化区域分析，分步浅谈各部分的维修思路与方法，注意检修的常规要领。
　　摄像机是集光学、电子、机械为一体的高技术产品，因此它的维修比录像机维修更要复杂细致。它的记录和重放原理与录像机基本相同，只是在结构组成上多了光学镜头系统，光电转换及相应视频处理电路（即构造上讲机头部）。谈起维修并非容易，如果机器原理搞得不十分清楚，分析电路就十分绕人费解。维修时必须真正弄懂摄像机基本原理，碰到故障应从理论上进行分析，针对故障现象能结合原理依照电路图（或维修手册）测量分析、推断划分出故障大区域小区域。当然还应具有一定经验，仅凭经验或死记硬背一些维修实例，只能维修一些常规故障，遇到特殊故障或电路稍变就无从下手。因此做为一个维修者不但要有较强理论基础，熟练掌握摄像机原理，掌握一定的维修技巧，同时还必须具有正确的维修思路。

　　1 初步检查

　　11 尽可能地向用户详细询问机器故障出现的全过程，例如，出现故障的时间、过程、现象。又例如无彩色或彩色失真，那就要询问机器使用环境怎样？比如温度、湿度、照度和色温等。还要弄清机器新旧程度，是否摔过，又是否修过、何故障而修、修了哪些部位等。

　　12 外观检查：检查机器是否摔过，功能开关是否松动等，造成何影响。例如镜头部分聚焦环、变焦环、光圈环、后焦环可能发生变形，如果是这样定会影响拍摄清晰度，严重摔伤可能使电路板断裂，造成信号中断电源开路。

　　13 通电检查：通电检查是初步检查的更一步，是查明确定故障大致范围的前提线索，避免人为故障或盲目维修。故而开机后细致观察拍摄与放像状态下的图像情况，例如彩条以及测试卡图像。因为任何故障现象最终总要表现为图像有无或好坏。通电检查还应查看各种功能开关是否到位，是否正确。例如镜头增益开关常态下处于0dB，否则在正常光线下拍摄画面噪波大，光圈控制开关应置于自动（A）的位置，快门开关应处于OFF位置等。依照说明书还应对摄像机功能菜单进行标准值恢复，菜单中的每项功能都以代码指数显示在寻像器屏幕上，便于对其功能技术指标进行量的调整，使之在不同环境场合下都能拍出最佳画面。拍摄场合不同调整数量级则不同，否则就会影响其画质，例如影响信噪比的有：（1）增益开关（GAIN）；（2）对比度（CONTRAST）；（3）轮廓信号（DTC）；（4）电子快门（SHUTTER）；（5）伽玛校正（Y）。影响图像清晰度有：（1）总黑电平（M，BLK）；（2）轮廓信号；（3）电子快门；（4）帧存储(FRM)方式；（5）自动 拐 点。影响视频信号幅度的有：

（1）光圈；（2）增益；（3）电子快门；（4）对比度。影响彩色的有：（1）Y校正；（2）彩色矩阵。检查相关因素多一些维修思路就宽一些。专业摄影像机还设有自诊断功能，能显示出常见故障代码，帮助维修查找故障范围。

　　2　641检修法

　　什么是“641”检修法呢？“6”指将摄像机分成视频信号部分；系统控制部分；同步发生器；电源部分；机械部分；伺服电路等6大部分（区域）。“4”是指机头的视频信号部分再分割成4小段，即（1）光学系统；（2）CCD光电转换及预视放器；（3）视频处理放大器；（4）编码器。所谓“1”就是比较法，即充分利用每个区域每个小段的特点，围绕故障现象的蛛丝马迹巧妙地进行比较，通过仪器的测量分析比较，将故障从大区域化成小段，又由小段查到某一元件。

　　21 视频信号部分检修（即机头部分）
按照上述将视频信号部分割4段进行检修，该部分原理是：将摄入镜头的光图像进行变焦、聚焦，滤色分光处理，然后再将光信号转换成电信号，再对红、绿、蓝三基色电信号进行一系列处理，最后编码成全电视信号。红绿蓝信号在光学系统和编码器中是3路合一处理，但在CCD预放器和视频处理放大器中却又分开3路独自处理。假如出现缺少某一种色或单色拉道故障时，着重就要在预放器和视频处理器中查找。若是出现无图像拉黑道，就要在视频信号部分4段内查找，（1）首先检查预视放器和视频处理器，还要查找与此相关的公共部分——电源、时钟脉冲发生器电路以及系统控制电路。（2）查找光学系统和编码器电路，还要检查它的电源及同步发生器电路。在三基色独立处理电路中，除绿色信号经过轮廓校正对它进行延迟外，它们3路信号的电路对应相同，3路电路中每一小段输出分别设有测试点，一旦1路信号的波形有异常，可以借用其它2路测试数据进行比较，可怀疑元件用其它2路对应元件来替代确认。

　　22 系统控制部分检修

　　系统控制电路的因果关系比较直观，在确定微处理器工作正常后，应用比较法对各功能有关电路进行比较，查找入口出口故障的原因。

　　1）确认微处理器工作状态：最直观方法就是把快门开关置于ON，寻象器就能直接显示出结果，因为它的输入信号仅是一个开关信号，不经任何处理直接送入CPU。最容易办法是将视频输出开关置于彩条位置，如光圈能自动闭合，图像又能变为彩条图像，则说明微处理器自身正常。

　　2）微处理器入口出口电路的检查：确认微处理工作正常后，才能对其入口出口电路进行检查。有的出入口电路直接与微处理相连电路简单，有的输入电路只是一些操作开关（值得注意是开关触点容易氧化）。比较复杂的是黑白平衡调整出入口电路，但它们之间有其特点，入口电路是共用的，且都采用差分相减、取样保持放大，A/D转换电路。如果黑白平衡调整不好，就要找其入口电路，如果其中一个调整是好的，而另一个调整不行，那就要找各自出口电路。出入口电路另一特点是微处理器输出控制视频处理器，视频处理器的输出又返送给微处理器输入做为取样信号。假如，当白平衡开关置在预置位置，光圈不能自动闭合或打开，此故障范围定在出口和视频处理器之间，如何确定或缩小故障区域，最快办法是换板来试，因为它们之间存在着相互影响的信号环路。

　　23 同步发生器部分：同步发生器是产生行推动脉冲，场推动脉冲，复合同步脉冲，复合消隐脉冲、副载波振荡、色同步旗脉冲、色成帧脉冲。该电路占用体积小精度高性能稳定可靠，它的自身电路故障少见，不要盲目检查维修，一般只检查它的供电回路。同步发生器内的压控振荡器，行相位，副载波相位和比较电路工作稳定性是至关重要的。一旦有问题直接影响同步信号的稳定。

　　24 电源部分检修

　　电源检修比较直观，只要有电路图再掌握其电路的四个特点，就能做到快速维修。第1)专业机都采用了DC-DC转换器（组件板）易更换，第2)它的供电方式有两种，一种是先将＋12V稳压到＋95V，然后再分两路；＋9V稳压和DC—DC转换器,再由转换器变成各种电压。另一种是直接将＋12V分两路送；＋9V稳压和DC—DC器,再由转换器变成各种电压。第3)DC—DC转换器的输出电压有一定的主从关系；一般以＋9V和－5V为主电压，其它电压为辅，当主电压没有时，其它电压则无，反过来当辅电压没有时，则不影响主电压存在。第4)±5V电压的反作用关系；电源首先提供给微处理器＋5V工作电压，微处理器又去控制其它的电压输出。
例如：DXC—M7的电源电路中，当±5V过高时，就会影响95V稳压，甚至95V停止保护。电源电路故障的判断思路检修方法与专业录像机相同。

　　25 伺服电路的检修

　　摄像机伺服电路原理与录像机伺服原理相同，主轴伺服、鼓伺服同样到了系统控制电路对它们的控制，其电路的输出分别控制了各自的主轴电机、鼓电机、使用磁头与磁带以恒定的速度和正确的相位运行，确保视频磁头对磁迹的严格跟踪。主轴速度伺服有故障时，图像出现规律性滚动噪波带，相位伺服有故障时，图像出现固定不动噪波带。如果鼓速度伺服有故障，图像出现垂直方向抖动，相位伺服有问题，则图像的上部或下部边缘有扭曲。另外主轴、鼓伺服输出电路功耗大易损坏，如主轴驱动集成块损坏短路时，会造成电源自动保护，同样由某种原因使的电机卡死不转或机械负荷过重时也如此。因此判断伺服电路的故障时还必须和机械故障联系起来，先机械后电路。必要时还要与系统控制和电源联系起来，有了宽阔的维修思路，分析故障才能有理有据。伺服电路维修和录像机伺服维修一样，还是根据故障现象大致判断出故障范围，再对电路进行分段、分片地测量其电压和波形，逐步缩小故障范围。

　　26 机械部分检修

　　摄像机的机械受到了系统控制和伺服电路的双控制，在系统控制作用下完成对磁带加载与卸载，又在伺服电路的控制下牵引磁带以恒定速度和正确磁迹运行，使用视频、音频以及控制信号等按一定的录像格式记录与重放。它的机械机构与录像机的机械结构完全相同，维修方法也相同。其机械故障高于电路故障(故障率约占70%)。常见故障有：部件磨损(如视频磁头、主轴电机轴套间隙)、老化(压带轮橡胶老化)、变形、机械动作不协调或机械部件装置未能按时准确到位，卡带绞带、机械过脏阻力增大、磁头脏堵等。维修时必须了解机芯的机构组成与功能，正确熟练按照程序进行拆卸与安装，否则安装有误或乱调会自造故障。特别是磁带通路导轴高低误差，磁头安装倾斜误差，A/C磁头水平位置与X值关系等出厂时已全部精调细校过。一旦有装配误差，用手工是无法恢复的。只能用相关工具仪器一步步进行统绸。

　　因此机械部件拆卸与安装就是一个“照猫画虎”的过程。无论机械出现何种故障，应首先对它清洗再加油保养，保养过程就对机械每个部件进行详细检查过程。特别是出现绞带、卡带、机械卡死，要注意检查加载齿条，齿轮，看是否有“牙齿”扣坏，检查机械状态是否错位。对于这类故障检修一定要手动加载轮进行加载或卸载，切勿盲目通电试机，否则造成更多机械部件损坏，例如齿轮、加载电机或其它驱动电路的损坏。总之机械维修没有更多经验可谈，靠死记硬背维修实例是不能解决问题。只有靠自己能应用大量力学原理去分析、观察和想象，头脑中始终存在着每个部件在各种机械状态下受力的三维感，分析故障时还必须注意与系统控制和伺服电路三者间相互关联的逻辑关系。

　　3 摄像机检修基本要领

　　摄像机的检修是一项精细、复杂而又耐心的工作，它的原理应用到了光学，机械力学，电子学专业基础知识。在熟练掌握机器基本原理基础上，还要不断学习查阅资料积累大量数据，熟练准确应用工具仪表，具备一定的实践能力和丰富想像力。掌握基本的维修思路，还必须注意维修的常规要领，即先调查、后动手，先机外、后机内，先机械、后电气，先清洗、后检修，先电源、后机器，先机头、后机身，先静态、后动态，先通病、后特殊，先外围、后内部，好心情，出成果。