眩光和鬼影产生的原因分析 |
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眩光和鬼影产生的原因分析
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目录 1、概述 2、Lens 与 Cover glass之间的反射 3、Lens之间的反射 4、IR filter 与 Lens 之间的反射 5、 sensor 与 IR filter 之间的反射 1、概述鬼影：成像系统中，像点附近有一个或者多个与像点相似的像的存在，这个除了像点之外的其他的像点统称为鬼影。产生鬼影的原因是镜片的透过率不能做到100%，这样光线经过二次反射，成像于Sensor之上，所以一般形态近似。
眩光：眩光(glare)指逆光拍摄的图片由于强光直接摄入镜头，造成光源四周过于明亮，或有一圈光晕及雾化的现象。
眩光和鬼影是一样的原因造成的，只是表现出的效果有所不同，理论上不可以消除，只能通过镀膜减弱。其实无论是眩光还是鬼影，一般都是入射光线进入摄像头模组后进行多次反射造成的，下面我们先来看看摄像头模组内部哪些地方容易发生这种反射呢？ 
如上图简易示意图所示，光线进入摄像模组内部，主要有以下 4 部位的反射：
①、 Lens 和 Cover 间的反射；
②、 Lens 之间的反射；
③、 IR filter 与 Lens 之间的反射；
④、 Sensor 与 IR filter 之间的反射
下面我们就分别从上述 4 部分分别进行分析
2、Lens 与 Cover glass之间的反射
此种情况是目前手机上比较常见的一种鬼影形成原因。 Cover 反射形成的鬼影有如下特点：
—— 颜色以白色或蓝绿色比较常见，并且形状与原物体相似（cover造成的鬼影一般以可见光部分为主）；
—— 在点光源，强光灯环境比较容易出现：比如路灯、车灯等；
—— 目前常用的解决方法是镀AR增透膜，减少反射的发生；
Cover 反射形成的鬼影较典型的图片如下所示：
一般 Cover 增镀一层 AR 增透膜之后，这种鬼影现象会大大减轻，如下图：
3、Lens之间的反射
Lens 之间反射形成鬼影的较典型图片如下所示
这种现象在单反镜头中比较常见，利用的好有时会带来意想不到的艺术效果。比如下图：
——
单反镜头焦距比较长，镜片间间距比较大，比较容易在多组镜片反射后，在 sensor 上成一串的
光斑形式的像。但是在手机镜头上却很少出现，其中的原因，主要是手机镜头一般焦距都比较短，镜
片都比较小，镜片间的间距也比较短，所以不容易出现一整串的光斑图像。
—— 针对此问题，一般通过 Lens 镀膜和光路设计两方面去解决。一方面， Lens 镀膜可以减少反射的
发生，从而减轻 Flare 问题；另一方面，通过 lens 的光路设计使得反射光线不能在 sensor 上成像（或
成虚像）。
—— 像这种 lens 间的反射或者上面 cover 反射造成的眩光鬼影，一般都很难通过下面的 IR 滤光片去
改善，因为形成上面眩光鬼影的反射光线都是可见光部分， IR 滤光片对此部分基本上无能为力。
4、IR filter 与 Lens 之间的反射
IR filter 与 Lens 之间的反射，比较典型的是角落红光，如下图所示
通常情况，我们使用的 IR filter 上一般会进行 IR 镀膜，而由于光学薄膜的物理特性，对于不同角度入射的光线，镀膜曲线会出现偏移现象，入射角度越大，偏移也就越大；而偏移这部分波长光线（如
下图红色区域部分），就是上述角落红光形成的主要原因。
角落红光形成简单的示意图如下所示：当大角度入射的光线（我们假设为 30°），经过 IR filter和 lens 的反射后，有可能会以小角度（＜30°）重新经过 IR filter 入射到 sensor 上，此时就形成了鬼影。我们可以发现，形成鬼影的这部分光线波长大部分就是大角度与小角度偏移部分波长，这也是为什么这种鬼影通常呈红色的主要原因（偏移部分波长一般集中在 600~700nm 波段）。
通常这种角落红光鬼影，使用
蓝玻璃 IR filter 可以改善，因为形成鬼影这段波长正好是蓝玻璃的吸收区域，所以经过蓝玻璃 IRfilter 之后这部分反射光线将大大减弱甚至消除。
5、 sensor 与 IR filter 之间的反射
sensor 与 IR filter 之间的反射，比较典型的就是花瓣状的鬼影，如下图所示：
花瓣状鬼影一般都是 sensor 上的 microlens 与 IR filter 之间多次反射后形成的，这种现象在使用普通白玻璃 IR filter 的模组上面很常见，通常使用蓝玻璃也可以减轻此现象。同上述角落红光形成原因类似，造成花瓣状鬼影形成的简单示意图如下所示：入射光线经过microlens 反射之后，可能会以大角度反射回 IR filter，同样大角度入射的光线会反射偏移波段部分光
线到 sensor 形成鬼影，多次反射后就形成了这种花瓣式的红色鬼影。
这种花瓣式的鬼影一般可以通过使用蓝玻璃并且 AR 面面向 sensor 来减弱甚至消除。
蓝玻璃可以解决这种花瓣式鬼影的原因就是因为蓝玻璃对在 IR 面发生反射的偏移部分光线有吸收特性，所以经过蓝玻璃吸收后再进入 sensor 的光线强度将会很微弱，从而鬼影现象得到缓减
通过上述分析，可以看到 IR filter 和镀膜在解决眩光鬼影问题中有着至关重要的作用；
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