尝试查看传感器灰尘时,为什么要使用小孔径?


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我到处都读到有人在测试传感器清洁度时将其镜头设置为小光圈,以期获得最佳的灰尘斑点图像。但是,据我所知,传感器上灰尘颗粒的图像不应受到镜头设置引起的清晰度的影响。透镜元件本身上的灰尘颗粒也是如此。这让我感到奇怪-这些人是否误解了光学系统工作原理,还是我错过了一些东西?


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也许这个问题可以扩展到其他方面:使用广角镜还是远摄镜是否重要?变焦还是素数?散焦到无限远还是很近?(至少在我进行了一些快速实验之后,在所有其他条件都相同的情况下,较短的焦距更容易发现灰尘-但是,较短的焦距和小光圈的结合意味着背景散焦不足。) 。)
Jukka Suomela 2011年

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@JukkaSuomela-我想这就是为什么最好的方法就是针对晴朗的蓝天进行测试。
ysap 2011年

Answers:


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如果灰尘确实在传感器上,那是绝对正确的。

至少在正常情况下,灰尘几乎不可能进入传感器本身的表面,因为传感器正前方有几毫米左右的过滤器。这些文件的最前面是(至少在通常情况下)AA过滤器。

重要的是所有这些透明玻璃。因此,光圈越宽,从各个角度射入传感器的光越多。由于光可以以任何角度传播通过这些滤镜(因为它们至少都是大部分透明的玻璃),因此尘点通常不会阻挡所有光。光圈越小,光线几乎从光圈直射回来,因此任何灰尘点的边缘都清晰可见。

实际上,差异非常明显。这是f / 1.7的照片,然后是f / 22的照片(相同的相机,相同的镜头等。只是改变了光圈和快门速度):

f / 1.7: 在此处输入图片说明

f / 22: 在此处输入图片说明

像往常一样,在这种情况下,我还增强了对比度以使灰尘更清晰可见-由于它是一个普通的,低对比度的对象,因此直方图如下所示:

在此处输入图片说明

为了使灰尘更明显,您可以调整以下级别:

在此处输入图片说明

如果将其应用于f / 1.7图片(如我在上面所做的那样,为了保持公平),这也将过分强调图片四角的光线衰减。尽管有一些问题,但它通常还不如上面的第一张照片那样糟糕。

请注意,这是一个非常严格的测试。该传感器非常干净,以至于在典型的拍摄中完全没有灰尘的迹象。在拍摄对象完全没有对比度/细节,光圈很小以及对比度得到极大增强之间,我们看到了很多我们在任何正常情况下都从未见过的东西(更不用说这里附近的两个最差点)框架的底部,几乎总是至少有一些细节来隐藏这些问题)。如果您在自己的相机上进行测试,如果它看上去(可能很多)比上述相机差很多,请不要感到惊讶。从我所看到的情况来看,我猜想大多数 dSLR(以及相当多的P&S相机)都比这差一点,而且经常很多。


我的情况比这糟得多。:P我一直不敢做湿式清洁...但也许我必须这样做。您有一个CLEAN传感器的地狱!
jrista

您在这两张照片中拍摄了什么?
Lazer

@Lazer:我办公室的墙上,大多没有聚焦。在f / 22处有足够的DoF,您可以看到墙壁的一些纹理(尽管它仍然没有聚焦,并且像2s曝光一样,手持拍摄,所以离锐利还有很长的路要走)。较常见的主题是晴朗的蓝天。
杰里·科芬

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如果我正确理解了您的问题,将光圈减小到最窄可以确保光线尽可能紧密地聚焦。如果您在更大的光圈下拍摄照片,过量的非入射光仍将其射入传感器,并减轻了传感器灰尘的影响。

用更精确的技术术语来表示...具有狭窄的孔径,入射到传感器的光来自尽可能窄的视野,并尽可能接近垂直方向(与传感器平面成90°)。这会导致灰尘颗粒在传感器上产生“尖锐的阴影”。在较大的孔径下,入射到传感器的光是从较宽的视野来看的,并且光可能并不总是垂直的(可能在90°到70°之间的任何位置),因为整个透镜表面都在focusing光中起作用。这些离轴的光线会导致灰尘颗粒在传感器上产生“柔和的阴影”。

在此处输入图片说明

如果需要视觉示例,则可以从宏观角度演示效果。将您的手从墙壁上抬起一两英尺,然后将明亮但狭窄的光束对准它……例如从约10英尺远的手电筒中射出。您手上的阴影应该清晰锐利。再次执行相同的实验,但是这一次,设置了几盏阴影灯,这些灯在与10英尺远的墙壁平行的直线上的广阔视野中发光。如果完全看不到,则来自手部的阴影应该柔和且暗淡(除非进行更仔细的检查。)缩小光圈类似于使用手电筒,而变宽则类似于设置更宽的灯光。


好的,这里有两个概念。首先,入射角仅在传感器中心垂直。这不受孔的影响,而仅受问题的普通几何形状影响。不过,的确,宽孔径的光线比窄孔径的光线的入射角更大。其次,根据定义,传感器位于聚焦平面上,因此所有光线都应会聚在灰尘颗粒上。第三,与阴影实验假设手指远离壁,但是,灰尘的传感器(给予或采取IR滤光片)。
ysap 2011年

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@ysap:灰尘在传感器前部的过滤器上,而不是传感器上。鉴于比例是用现代DSLR讨论的,我的宏示例(公认非常粗糙)正在尝试将其考虑在内。还应注意的是,使用此技术时,它最好在传感器的中心散发出灰尘,而在传感器的边缘散开灰尘则最差……这是因为在这些区域光不是完全“垂直” 。因此,我们并不完全不同意,但是也许要进行宏观测试,请将您的手放在离墙壁仅半英尺的地方。;)
jrista

另外请记住,对于现代数码单反相机,传感器前面的过滤器组件和传感器本身之间存在气隙,以允许通过振动自动清洁传感器(至少,对于大多数人...我认为那些具有可能无法减少相机的震动。)这会增加灰尘和传感器之间的距离。另一个注意事项...通常通过停下来获得的“清晰度”在这里不起作用...通常,我将镜头散焦到无穷远,因此通过的光不包含任何相关的“细节” ...它只是平坦的,未聚焦的并且在很大程度上是“垂直”的光。
jrista

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有用的词:“准直”。en.wikipedia.org/wiki/Collimated_light
mattdm

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因为从受试者到透镜的距离通常大得多比从透镜到传感器的距离,在传感器的前面的小距离是更关键的。当它们入射到物镜时几乎彼此平行的边缘光线在将透镜投射到传感器上时会成高度的角度(尤其是如果物镜的面积明显大于它在传感器平面上投射的光圈的面积)。
Michael C
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