Yakın ve uzak her ayrıntının mükemmel netlikte olduğu bir fotoğraf çekildiğini hayal edin. Bir asırdan fazla bir süredir, kamera tasarımcıları bu netlik seviyesine ulaşmayı hayal ediyordu. Carnegie Mellon Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, sahnenin farklı kısımları ne kadar uzakta veya yakın olursa olsun, tüm sahneyi aynı anda net bir şekilde odaklayabilen yeni bir tür lens geliştirerek bu hayali gerçeğe dönüştürdü.
Elektrik ve bilgisayar mühendisliği alanında doktora öğrencisi Yingsi Qin, profesör Aswin Sankaranarayanan ve doçent Matthew O'Toole'dan oluşan ekip, bulgularını yakın zamanda 2025 Uluslararası Bilgisayar Görüntüsü Konferansı'nda sundu ve En İyi Makale kategorisinde Mansiyon Ödülü'ne layık görüldü.
Geleneksel kamera lensleri, bir sahnenin yalnızca tek bir düz katmanını tek seferde mükemmel netliğe getirebilir. Bu katmanın önündeki veya arkasındaki her şey yumuşak ve bulanık görünür.
HESAPLAMALI MERCEK
Araştırmacılar, bir sahnenin her bölümü için odağını farklı şekilde ayarlayabilen, optik ve algoritmanın bir karışımı olan "hesaplamalı bir mercek" geliştirdi. Ekip üyesi Qin, "Bir lensin tek bir düzleme odaklanması gerekmeseydi ne olurdu? Ya önündeki dünyanın şekline uyum sağlayacak şekilde odağını değiştirebilseydi?" sorusunu sorarak yola çıktıklarını ifade etti.
Sistem, odağı ayarlamak için birbirine göre kayan iki kavisli, kübik mercek kullanan Lohmann mercek olarak bilinen bir tasarıma dayanıyor. Bu düzeneği, ışığın her pikselde nasıl büküldüğünü kontrol eden bir cihaz olan yalnızca fazlı bir uzaysal ışık modülatörüyle birleştirerek, görüntünün farklı bölgelerinin aynı anda farklı derinliklerde odaklanmasını sağlayabildiler.
HIZLI ODAK TEKNİĞİ
Sistem iki otomatik odaklama yöntemi kullanıyor. İlki, görüntüyü bölgelere ayıran kontrast algılamalı otomatik odaklama (CDAF). Her bölge, keskinliğini en üst düzeye çıkaran odak ayarını bağımsız olarak buluyor. İkincisi ise, çift pikselli bir sensör kullanarak yalnızca bir şeyin odakta olup olmadığını değil, aynı zamanda hangi yönün ayarlanacağını da algılayan faz algılamalı otomatik odaklama (PDAF). Bu, sistemi hareketli sahneler için daha hızlı ve daha uygun hale getiriyor ve ekip, modifiye edilmiş sensörüyle saniyede 21 kareye ulaştı.
O'Toole, bu iki yöntemin birlikte, kameranın görüntünün hangi kısımlarının keskin olması gerektiğine karar vermesine izin verdiğini; temelde her piksele kendi küçük, ayarlanabilir lensini verdiğini açıkladı.
UYGULAMA ALANLARI
Fotoğrafçılar için bariz çekiciliğinin ötesinde, bu teknoloji kapsamlı uygulamalara da sahip olabilir. Mikroskoplar, biyolojik bir numunenin her katmanını aynı anda odakta yakalayabilirken, otonom araçlar çevrelerini benzeri görülmemiş bir netlikle görebilir. Artırılmış ve sanal gerçeklik sistemleri bile, daha gerçekçi bir derinlik algısı yaratmak için benzer optikler kullanarak bundan faydalanabilir.
Profesör Sankaranarayanan, geliştirdikleri sistemin optik tasarımda yeni bir kategoriyi temsil ettiğini ve kameraların dünyayı görme biçimini kökten değiştirebileceğini sözlerine ekledi.
