NIR波长成像的反射/暗场照明/杂光

因为我这阵子在弄红外线拍摄所以写了点东西。

首先，有一种简单的看法：通常我们看见的光电传感器（CIS）和硅光电池是近乎黑色的。这是因为光电二极管本身的任务是将光转换为电，这意味着光被转换成了不可见的形式，于是这些光就不能反射回来。于是这些光电转换就会显示出深色的表面，并且你可以想象到，效率越高的转换看起来就会越深，如果存在100%效率的光电转换，那他一定是看起来纯黑的。类似的，他也不能是透明的东西，透过的光越多就意味着被反射或者吸收的光越少，自然他也不能是透明。

在使用相机拍摄红外线之前，首先要意识到，CIS本身就是硅芯片，在硅的红外窗口拍摄是一件非常矛盾的事：你需要在这个拍摄波长，硅是透明的，同时作为传感器，你需要在这个波长硅是不透明的。
硅的光电二极管通常在红外效率较低，尤其是在接近硅的红外窗口。同时在1.2微米以上就进入了硅的红外窗口。

我们可以的简单的想象传感器在这个区间的感光效率是这样的，它能够有效的感光的波长在硅从不透射光线到1.2微米进入红外窗口中的狭小的区间。此时硅的透射率大约只有35%，几乎65%的光都会反射回来。

这意味着此时的硅接近镜子一样反光。一丝的杂光就和在夜晚隔着窗户从明亮的屋内拍摄外面里的反射一样，而高反射率意味着这种折磨的现象会比我前面说的强10倍以上。

暗场照明

尽管前面说了此时的反射率多高，但是作为长工作距离的微距/显微系统，首先镜头是长焦的（同时长焦的FOV小，意味着镜头画质更好）。同时对于一个平整的反射面，这意味着此时非常容易达成暗场照明的条件（首先，高反射率就意味着不可能做反射式的明场照明）

红的点光源发出的光线无法反射在蓝色的区间（可以进入镜头），这意味着在蓝色的成像范围内，红色的光源的光并不会反射进入镜头，所以视场本身会是黑色的。顾名思义的暗场。

用一种简单的方法来说就是在拍镜子的过程中，光源的灯并不会出现在镜子的反射里。
而实际在拍摄过程中，你可以看到这种强烈的反射光：

可以看到红圈外的部分偏亮。

从图上可以看到这种反射的来源，在镜头附近的部分也会被反射，而这部分我并没有做处理，中心是暗的正是因为镜身已经做过简单的消光处理。

消杂光

这些杂光的来源可能是天花板的反射，同时芯片附近和平台不平滑的反射面意味着一定程度的漫反射会反射到正面的镜身，然后镜身漫反射的杂光会再次进入可以射入镜头的范围，成为杂散光。

所以要消除这样的杂光，需要一个消杂光的罩子，类似的设计就是客机上夜拍所使用的遮光罩。不同的是这里需要保证光源的光仍然可以射入照明，同时需要消除杂散光。

同时就同前面的图一样，本身镜头视场小意味着，这种遮光罩并不需要那么夸张，大角度的光并不会成为污染画面的杂光，反而能够作为照明。
所以最后做出来的东西就是这样：

在处理红外的另一个重要的部分是需要使用高反射率的材质，这里使用的是较厚的铝箔。因为红外灯主要的热辐射形式是光辐射，尤其是这里光源有250W。这意味着反射率低吸收率高的材质会在短时间内上升到一百度以上，FDM 3D打印的材料会在短时间内就开始软化甚至熔化。所以一方面需要使用能够耐相对高温的材料，另一方面需要使用高反射率的材料尽可能使得能量反射出去而并非被吸收转化成热量。所以消光处理只能做在背光的遮光罩内侧。

在去掉了调整的拍摄时的过曝一档曝光倾向以后，可以看到杂散光的问题被解决了。
但是上面的纹理没有解决（