数码相机拆解全程.docx
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数码相机拆解全程
看着周围越来越多的朋友在使用数码相机，心里总是痒痒的。
但是对于一个囊中羞涩的学生，却一直难以实现自己的愿望。
终于，在一家二手上购买了一台东芝的PDR-M4数码相机。
对于数码相机，总觉得它很神秘，它里面到底是什么样的呢？
总想把它打开看个究竟。
也许许多朋友都会有相同的想法。
由于我一贯良好的购货记录加上老板对我DIY精神的支持我，他给我寄来了一些作为配件使用的坏相机。
于是我便有了机会敲开了数码相机的外壳，看看这个神秘的家伙里面到底有些什么。
下面就和大家一起分享这些经历。
下图是PDR-M4的正面和背面外观。
卸掉5颗固定螺丝，轻轻地打开了相机，如图1。
这台PDR-M4是镁铝合金的外壳，由前后两个壳体组成。
图1左侧是后壳，右侧是前壳。
可以看到SM卡插座和操作按钮电路板固定在后壳上，并通过一根数据排线连接在前壳中的一块控制电路板上。
在前壳里密密麻麻地隐藏着各种部件，最醒目地就是液晶显示器了和电池匣了。
大名鼎鼎的CCD镜头在那里？
图像处理器在那里？
别急，让我们从后壳开始一点一点的揭开数码相机的神秘面纱。
图1
图2所示为从后壳卸下的电路板，该电路板的正面是操作数码相机的一些按钮，如删除、菜单设置、近景、方向按钮等。
在电座路板的背面焊接一个SM卡的插槽。
此外，从图中还可以看到黑色的接近开关。
当放置SM卡的舱门打开，开关处于弹开状态；当舱门闭合时，开关处于压紧状态。
这样就可以监测SM卡的舱门是否关闭。
如果没有关闭舱门相机将提示用户并拒绝工作。
（这种设计考虑的真是周到）这块电路板上的所有信号都通过数据排线连接到前壳中的控制电路板上，从而实现键盘控制和SM卡的读写。
好了，现在开始解剖相机的前壳了。
首先摘下液晶屏幕。
（如：
图3）。
这块液晶是卡西欧的1.5寸彩色液晶。
图中的数据排线是由控制板提供的显示控制信号，液晶上显示的内容以及亮度调节等功能都是由这些信号控制的。
由于液晶需要背光支持才能显示鲜亮的色彩，而背光管需要高压电源才能工作，因此图中较粗的引线是连接电源的。
这个高压电源由电池夹旁边的电源控制转换电路提供。
图3
摘掉了液晶（如：
图4），我们就可更清楚地看到数码相机的内部结构了。
从图4可以看到左面有许多层控制电路板，它们之间通过特殊的插座及排线相连接。
在相机的中央就是数码相机的核心―CCD镜头组件了。
在镜头组件的右侧是电源控制转换电路。
最右边是一个电池匣子，用来放置专用的锂电池。
既然大家非常关心CCD镜头，那么就先把它摘出来亮亮象。
如图5，从外表只能看到镜头、连接排线以及贴片式的辅助电路。
在镜头中还可以看到里面的快门。
可惜找不到CCD芯片。
这是由于这个相机采用了集成的镜头组件，那个210万象素、1/2英寸的CCD芯片被封装在组件里面了。
一般的数码相机也是无法直接看到CCD芯片的,这是因为它要在镜头后面进行感光，所以大都进行了封装。
图5中的CCD数据排线能够将CCD芯片产生的图像信号传送给控制电路，并将CCD芯片需要的驱动信号传送给它。
由于这个相机是全自动对焦的，因此在镜头组件中还集成了一个自动对焦系统以及快门控制系统。
图5的金属挡板下面是一个微型步进电机，焦距的调节就是通过这个电机完成的。
旁边的贴片电路是该电机的控制驱动电路。
图5中的控制信号排线是用来连接快门控制、对焦指示、对焦控制等信号的。
当按下快门开关时，相机通过这些排线向镜头发出对焦、测光、曝光等指令从而完成一X数码照片的拍摄。
此外，该镜头组建中还集成了一个光学取景器，以方便那些习惯了传统相机取景方式的用户。
图5
接下来我们看看那一堆控制电路板（如：
图6）。
它们为什么要象搭积木一样堆放在一起呢？
这样的设计是为了更好的利用空间，减小数码相机的体积。
为了进一步减小体积，这些电路的两面都布有元件。
每一个电路板的功能相对独立，这给安装调试以及售后维修都提供了方便。
自上往下，这些电路板分别是：
CCD及液晶控制电路板、图像处理及存储控制电路板、外围接口控制电路板、测光及闪光灯控制电路板。
数码相机的功能就是依靠这些电路协同工作而实现的。
下面我们逐一看看他们的容颜。
图6
从图6中可以看到CCD及液晶控制电路板的正面。
这一面主要有同CCD镜头组件的接口插座以及和控制液晶显示的排线接口插座。
此外还有一些辅助的电阻、电容、晶体振荡器等元件。
图7所示为该电路板的背面。
该电路中有一个10位精度的单通道CCD信号处理器—AD9803，该芯片是AD公司出品的数码相机专用的CCD信号处理器。
电路中还配置了SHARP公司的CCD驱动控制器LR36685以及为CCD提供时序的时序控制芯片LR38616。
有关液晶显示的驱动电路是以SHARP的IR3Y29B为核心组成的。
图8和图9所示为图像处理及存储控制电路板。
图8中最惹人注目的就是一块176引脚LQFP封装的LR38563。
这个芯片就是图像处理的核心，它是SHARP公司的图像处理专用DSP。
你可能熟知CANON大力宣传的图像处理芯片DIGIC。
这个DSP的功能就和DIGIC一样，进行图像的压缩、转换、滤波、修正工作。
这个芯片在非日系的数码相机中是很少见的，不过它的性能相当不错，想当年也是SHARP公司的傲人之作。
众所周知，图像处理对存储器的需求是非常大的，因此电路中配置了16M的内存（两片Fujitsu的81F41642D），其中9M作为图像缓存。
因此即使不插SM卡，该相机也可以进行拍摄。
强大的处理器和充足的内存使得这台PDR-M4在图像处理的速度上非常优秀。
曾经做过对比，在连续拍摄时，该机器要比三星的Digimax210SE快许多。
比起SONY的P51也毫不逊色。
而且还可以支持16画面、自动连续拍摄、动画拍摄等多种特技。
图8
图9中可以找到与后壳中的键盘以及SM卡座相连接的排线插座。
在插座的旁边就是东芝专门为该相机设计的专用控制器－TC200E。
该控制器管理用户通过按键对相机的操作，并完成SM卡的读写功能，以及文件系统的管理功能。
对于拍摄参数的设定；拍摄照片的浏览；照片的删除、编辑、转换；与计算机的通信控制；以及相机工作状态的设定都是在该芯片的控制之下完成的。
在图9中还有一片EEPROM－29LV400，该芯片中保存着这台相机的firmware，就相当于计算机主板的BIOS芯片。
通过TC200E的控制，用户可以改写其中的内容，从而实现数码相机功能的软件升级。
在图9的电路中还集成了USB接口电路和串行通信接口电路。
其中USB接口电路就是现在比较热门的Philips公司的PDIUSBD12。
串行接口电路是基于MAXIM公司的MAX3226设计的。
虽然这个芯片的成本不低，但是其功耗控制和智能收发控制性能绰越不凡。
这些电路使该数码相机可以通过串行通信方式和USB接口将保存的照片传送到电脑中。
如今的数码相机已经摒弃了串行通信方式，而都采用USB接口来传送照片了。
看来这台机器的确有年头了。
图9在图像处理电路板下面就是外围接口控制电路板了（如：
图10、图11）。
从两个图中可以看出，这块电路板上有许多排线的连接插座以及接口插座。
图10中从左往右分别是：
直流电源输入插座、视频输出插座、USB以及串行通信接口插座。
从图10中还可以看到一块电池，这块电池是用来维持机器内部时钟以及保存一些用户设定参数的。
以保证在没有外界供电的时候机器的时钟可以照常运行，设定的参数不丢失。
这和主板上的电池功能差不多。
图10
同绝大多数的数码相机一样，这台相机也配置一块段码式的辅助液晶模块（如图11所示）。
这个液晶模块同模拟相机的液晶指示板功能相似，主要显示相机的工作情况，如：
照片X数、电池情况、拍摄模式、闪光功能状态等。
此外，该模块上还又3个按钮，分别可以调节画质、设定闪光模式、设定自拍模式。
对这个模块的控制是通过图11中那个80引脚，LQFP封装的芯片完成的。
这个芯片是Fujitu公司的8位单片机MB89165。
除了完成液晶以及按键的控制，它还要管理这块电路板上的各种接口电路，并完成辅助的电源管理。
图11
再下面就是最后一块电路板了。
如图12，这块电路板主要是闪光灯控制和测光电路。
图12左侧的硕大电解电容是不是让你感到奇怪。
这么小巧的机器配置这样大体积的电容岂不是败笔，为什么不用小型封装的电容呢？
这主要是出于容量的设计，其他类型的电容很难做到这样的容量。
这颗电容容量140uF，耐压高达310V。
数码相机里有这么高的电压？
真是吓人。
这主要是为满足闪光灯的工作需要。
大家都知道，卤素闪光灯是依靠瞬间高压放电来实现的，因此这么夸X的电容就不难理解了。
此外图13中由高压MOS管和脉冲变压器组成的直流变换电路也是为闪光灯服务的。
图12
由于该电路板是最接近外壳的电路板，因此测光传感器和自拍提示灯都被安排在了这块电路板上（如图12）。
测光传感器发出的信号以及闪光灯控制信号都连接到接口控制电路板上，由接口控制电路指挥控制。
图13
现在，我们该看看相机右边那个电源控制及转换电路了。
这个电路是和电池夹子连接在一起的。
如图14、15。
图14
由于各种数码相机采用不同类型的电池以及供电方式，因此数码相机的电源控制转换电路有很大的差别。
这台PDR-M4使用专用的锂离子电池，而且可以通过外接的5V直流电源直接对电池充电。
因此电源控制电路比较复杂，主要集成了一个电池充电管理电路、电池放电保护电路。
从图14中的各种电容以及电感线圈可见这部分电路相当复杂。
同手机一样，对于采用锂电池而且可以待机充电的相机大都具有这些电路。
那些仅依靠普通电池供电的相机，其电源控制电路就没有这么复杂了。
由于数码相机内部有多种器件，它们对电压和电流的需求各有不同，因此电源转换电路还要完成电压的转换和电流的分配控制。
比如前面提到的液晶屏幕的背光管的电源就是由这套电路提供的。
就像计算机的ATX电源一样可以提供多组电源输出。
另外，相机的快门控制按钮，以及工作模式旋钮的信号也是通过这个电路转接到接口控制板上的。
图15中的信号排线中就是用来传送这些信号以及电源工作状态信号的。
图15中的塑封软线是连接电源的，这些线相对粗一点，有利于电流的传输。
图15
图15是电池匣一面。
摘掉了另一侧的挡板，大家可以更清楚的看到电池匣的结构和内置的电池了。
这台PDR-M4使用的是东芝的PDR-BT1锂电池，该电池的容量为1200mAh，电压为3.6V。
许多数码相机都和这台机器一样使用特殊结构的锂电池，这类电池的性能一般都很好，而且针对数码相机放电特性设计，无论待机时间还是对相机的稳定性都有很好的保证。
但是这类电池价格都比较高，而且需要特殊的充电器才能充电。
相对与使用5号或7号电池的数码相机，这类电池的通用性比较差。
一旦备用电池告罄，机器就无法工作了。
电池对于DC发烧友来说是一个热门话题，究竟是通用电池好还是专用电池好就见仁见智了。
拿掉了电源控制器和电池匣子，前壳体里就剩下一个镜头盖以及波段控制旋钮了（如：
图16）。
这下可算是把数码相机给挖空了。
镜头盖是固定在一个金属支架上（如：
图17），利用弹簧和拨杆控制其运动。
当波段旋钮旋到拍摄档时镜头盖就打开；当处于联机或浏览照片档，镜头盖就被关闭。
图16
图17右侧显示了波段旋钮的外形。
波段旋钮是用来控制数码相机工作状态的。
这台PDR-M4一共有5中工作状态：
手动拍摄、自动拍摄、照片浏览、联机、系统设定。
此外该旋钮还可以关闭相机并通过拨杆控制镜头盖的开关。
在波段旋钮的正中间，那个圆按钮就是对焦和快门控制按钮。
波段旋钮上的各种控制信号是通过如图16中那样的数据排线连接到控制电路板上的。
图17
到此为止，数码相机已经被彻底解剖。
虽然不同品牌的数码在结构上各有不同，但是基本的部件类型都相似。
希望通过这次拆机，让大家能更多的了解数码相机的内部结构，揭开数码相机神秘的面纱。
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