本文介紹了攝像頭中抗反射涂層，有助于攝像頭減少炫光和鬼影形成。你能拍出美麗景色和漂亮小姐姐全靠它……
大約在80年前，位于德國耶拿的蔡司發明了影響全世界現代光學一項技術，這項技術可以讓鏡頭玻璃在光學中隱身。這項技術就是大名鼎鼎的T鍍膜技術，可以有效減少光線在鏡頭表面的反射，特殊的光學材料均勻的涂敷在鏡頭鏡片表面也可以極大程度的增強攝像頭的成像質量，使得各種多鏡片、高品質、retrofocus和變焦鏡頭成為可能。所以在鏡頭制造領域，這項技術可以說是近一個世紀以來最杰出的發明之一。
這種抗反射涂層又稱增透膜，最早可追溯到1886年瑞利男爵發明的簡單在復雜的光學系統中，可以通過減少系統中的砸散光反射來提高對比度，此外在天文學望遠鏡、日常帶的矯正視力鏡片、甚至芯片領域的光刻中，都需要抗反射涂層來提高光學質量。
抗反射涂層和圖像質量
在Zeiss官方發表的論文中我們可以看到，一個有趣的例子，Zeiss準備了兩組鏡頭(2,8/80mm)，一組鏡頭涂敷了T鍍膜，另一組沒有任何鍍膜，并且這兩組鏡頭是Zeiss采用distagon結構擁有29個光學折射面，并且其中有26面都直接接觸空氣。
Zeiss準備兩組鏡頭結構和實拍，左邊沒涂層，右邊有T涂層(圖源：Zeiss)
當我們斜視鏡頭時，帶有抗反射涂層的可以明顯感覺出反射回來的顏色不一樣，看起來像是紫綠色的能夠抵消絕大多數反射光，可以說帶有T涂層的鏡頭在夜間或者黑暗環境中幾乎“隱身”。而這也是軍用的一大特性，戰場用望遠鏡潛望鏡可以極大程度上減少被敵方發現的機率。
Zeiss用兩個鏡頭拍同樣一個畫面，左圖有鍍層，右圖無鍍層(圖源：Zeiss)
使用有鍍層和沒有鍍層的鏡頭拍攝同一個場景可以很直觀的看出沒有鍍層的攝像鏡頭幾乎不可以使用，在黑暗環境中蠟燭的雜散光線經過多次反射和折射，在最終的圖像傳感器上成像造成“鬼影”，可以說在較暗環境中，沒有T涂層的攝像頭近乎不可用。
光學系統中的點擴散函數——points pread function
對于一張人像和景物圖來說，蠟燭的光源所占據的像素不大，可以看作為一個點光源，并且在特殊的角度看起來這個點光源的光線會在鏡頭內部多次反射，這里有一個概念叫做PSF(pointspreadfunction，點擴散函數)：點擴展函數(PSF)描述了成像系統對點源或點對象的響應。對光學系統來講，點光源可用δ函數(點脈沖)代表，輸出像的光場分布就叫做脈沖響應。在傅立葉光學、天文成像、醫學成像、電子顯微鏡和其他成像技術如三維顯微鏡(如共聚焦激光掃描顯微鏡)和熒光顯微鏡中是一個有用的概念，點目標的擴散/模糊程度是衡量成像系統質量的一個指標。也就是說，在非相干光學成像系統來說，最終圖像的形成是多個圖像成像的疊加，假設最終圖像為一個像素，這一個像素是由兩個點公共作用的，那么我們可以按照如下公式：
并且由于光子的非相互作用性質可以得出，當A和B一同成像時，兩者并不相互影響并且在最終成像時共同作用在最終圖像上。我們看回攝像頭成像的多層lens上，一個點光源發出的光經過數個(n)反射面的共同作用最后達到感光芯片上，其光學系統上最終作用的參數為(n^2+n)/2,再加上我們還要考量這個點光源的形狀、色彩和亮度等因素。
在現代光學設計中，光學系統一般都會在各個lens面鍍上抗反射的鍍層--AR增透膜，從而減少炫光和鬼影的產生，而現實中沒有理想的光學材料(理想材料：在光線射入到鏡頭面時，只會發生投射和折射，不會發生任何發射)，所以還要在光學設計時要特殊計算光線的角度，讓反射光落在成像區域外部。
并且由于拍攝光源的角度不同，多次反射的光產生的鬼影和炫光形狀也是不盡相同，如下圖Zeiss還對不同位置和距離的點光源進行測試，隨著入射光的角度變化，所產生的鬼影的亮度大小和位置均不同，我們可以理解為最終成像是一個復雜的傳遞函數:F(object1+object2+object3+object4+...)當其中一個object發生變化時，不僅會影響其他的object，還會對于每個面反射光線的焦點產生影響。
相較于中心場不同距離和位置的點光源所拍攝到的鬼影圖(圖源：Zeiss)
光圈設計不同會對鬼影產生巨大影響
另外攝像頭多面lens中還有一個很重要的結構--光圈，攝像頭設計時會在lens之間開各種大小的光圈，不同的光圈對于鬼影光線的反射路徑有著阻擋作用。并且不同形貌的lens和光源位置會造成虛焦，最終成像時圖案也會變成多邊形，不再是圓形。并且很多時候鬼影所成像亮度還會疊加，可能會比原本光源的亮度還要高(盡管像是虛假的)。
不同F#對應的鬼影圖像也不盡相同(圖源：Zeiss)
在光學系統中，成像質量的高低影響因素太多了，各種焦距、光圈和光源亮度都會有著不同的影響，隨著材料的發展各種鍍膜材料的發展也日新月異，但是回看多年前T鍍膜還是有著舉足輕重的地位。
參考：
Technical-article-about-the-reduction-of-reflectionZeiss
GhostImage/Flare/TCoating--Wikepedia
PSF點擴散傳遞函數--CSDN
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