iPhone拍照鬼影详解
先来一个iPhone鬼影赏析：
(photo credit to: Feynman)
另外，如果手机照片中有太阳，那也一定会有一个小绿点，其它的强光源如夜晚的灯泡等，也会有类似的现象，它们共有一个显著的特征：参照画幅中心对称，且清晰成像——记住这一点，后面会成为破案的关键。
平心而论，手机对着强光源拍照的鬼影问题是不分品牌普遍存在的，然而在iPhone上格外强烈，并且成为了多轮的群嘲对象。本文从技术角度解析这种鬼影产生的根因。
我们先来回顾一下什么是鬼影，以及鬼影是如何产生的。
鬼影(ghost) 也叫鬼像，是摄影中杂散光的一种。光在镜片表面不会完全透射，而是会有少量的反射（不镀膜~4%，镀膜后~1%），如果二次或偶次镜片表面的部分反射光能够到达像面，就会形成一个莫名奇妙幽灵一样的光点，我们叫它ghost，鬼影。
下面这个一连串的就是典型的镜头鬼影：
有人认为鬼影还挺好看的，甚至会人为P一串上去。
但是这样的鬼影，是没有办法保障和光源严格中心对称的！且不同镜片间的二次反射往往都是会形成一串并不清晰成像，形态色泽各异的鬼影。
那么怎样的光路才能产生严格与原像中心对称的鬼影呢？且不论被摄物体在哪个角度入射，鬼影全部与之中心对称。
要满足这样的光路，唯一的可能是：光线在某处先原路返回，然后再次经过平面镜反射，并且到达成像面。【请仔细体会一下这句话再往下看】
此处我以随便做的一颗手机镜头的设计档案为例：
其实中心对称鬼影光路中的第二次平面镜反射是很好找的，一定是镜头保护玻璃干的好事。事实上iPhone用的还不是一般的保护玻璃，而是蓝宝石盖板。蓝宝石质地坚硬，很难划伤，这有效得保护了镜头。根据广泛的传言：蓝宝石折射率较高，一般的镀膜效果不好，iPhone至少前几代的产品都是直接选择——蓝宝石盖板不镀膜，所以它就有了不可忽略的较高反射率。
而且在实验上，容易把摄像模组上的蓝宝石盖板拆除，据可靠消息，拆除盖板后，那个典型的鬼影确实会消失的。
这个问题的难点在于，找到光路原路返回的机理。
我曾以为，原路返回的机理来自于某个镜片表面垂直入射的位置，如下图。
但是根据多轮仿真，无法保障不同的入射角都能找到垂直入射且原路返回的光路，对于不同视场不具备普适性。
那么除了垂直入射之外，还有什么机理可以做到光路原路返回？经过思考，答案就呼之欲出了：如果在某个面上的反射其实是散射的话，光会射向空间各个角度，其中自然有一小部分是符合原路返回的要求的。
而在上述这个光路里，能够发生足量散射的位置，有且仅有一个：CMOS，其它都是足够光洁的镜片表面，散射量不足的。
所以它的鬼影光路其实是这样的：
在像面上，发生散射之后，一定是有一部分光可以沿着原路返回的！这部分原路返回的光，和前盖板的的平面镜反射一起，刚刚好构成了这个与原像严格中心对称的光路！而那些非原路返回的散射光则会被挡住，无法再次通过整个镜头系统成像。
至此，这个问题核心答案就结束了。但还有一些细节问题需要处理。
1、 为何CMOS能产生足量的散射？未实锤验证，但一定和CMOS复杂的结构相关。尤其是CMOS像素前的微透镜，它聚焦光束，减小光的入射角，尤其对于大视场角，大大增加了CMOS的集光能力，同时作为副作用，散射问题也被加重了。
2、 光阑在该光路中的作用。如果光阑与盖板反射面重合，则光阑不会对鬼影光路产生额外的拦光，不重合时则有额外拦光，如下图。手机镜头往往时光阑前置的光学设计，因此光阑对鬼影光路的拦截作用微乎其微。对于光阑中置系统，比如绝大多数摄影镜头，光阑对于大视场角的鬼影光路拦光不可忽略。因此，在摄影镜头中，如果装上了镀膜质量一般的UV镜（造成平面镜反射），在靠近画幅中心的视场中若是有强光源，其实也是会出现这种中心对称鬼影的，但到大视场下中心对称的鬼影的衰减很快。这个效应不难通过实验验证（我做过）。
3、 另外由于sensor带来的杂散光还有一种很典型的形态：在强光源附近的花瓣形杂散光，这是由于sensor pixel光栅衍射造成的。与本题中的中心对称鬼影不是同一个问题，此处暂不讨论。
(pic from: Imatest)
4、 为啥太阳的鬼影是个小绿点？未实锤，但猜想是有2方面的原因。1、CMOS拜尔阵列RGGB本身绿色偏多；2、增透膜对绿色中心波长效果更好。
【后记】：
关注本作者的老读者应该对这个主题并不陌生，早在2019年就在知乎上发过这篇文章，当时应该是全网第一个论述本主题的帖子：
手机逆光拍照鬼影原理详解 - 知乎
https://zhuanlan.zhihu.com/p/55559389
现在整理重发一边主要为了修正部分过去不严谨的观点，把图也弄好看点，在本号上进行一个归档。
话说回来，本文依旧是笔者作为一个外行人的猜测，想必手机终端厂和镜头厂的工程师早很多年就对这个主题研究透彻了，只是碍于身份不方便出来科普罢了。如果文章有说错的地方，还请指正。