Çok Odaklı Görüntüleme: Split-Lohmann Lens ile Aynı Karede Birden Fazla Derinlik
Geleneksel lens sistemleri, sahnede yalnızca bir odak düzlemini aynı anda netleyebilir. Bu, ön plan, orta alan veya arka planlardan birinin seçilmesi gerektiği anlamına gelir. Diyaframı kısıp alan derinliğini artırmak bazı durumlarda yararlı olsa da ışık kaybı ve görüntü kalitesinde istenmeyen sonuçlar doğurabilir. Ancak yeni bir kamera teknolojisi bu sınırlamayı aşmayı hedefliyor.
Tek karede birden fazla odak sağlayan hesaplamalı lens yaklaşımı, fotoğrafçının sahnedeki farklı mesafelerdeki nesneleri bağımsız olarak odaklamasına ihtiyaç duymadan aynı anda net görüntüler elde edilmesini mümkün kılar. Bu sistem, daha önce bağımsız olarak incelenen teknolojilerin bir araya getirilmesiyle oluşturuldu ve sahnedeki nesneleri ayni kare içinde farklı mesafelerde eşzamanlı olarak netleyebiliyor. Böylece sahnenin tümü doğal bir görünüm korunarak keskin biçimde kaydediliyor.
Geleneksel lenslerde odak dışındaki alanların bulanık görünmesinin temel nedeni, tek bir odak düzlemiyle çalışılmasıdır. Odak noktası ve kamera açısının fotoğrafçılıkta bu kadar kritik olmasının arkasında bu fiziksel sınırlama yatıyor. Araştırmacılar, bu sorunun temelini Lohmann lensi olarak bilinen kavramla açıklıyorlar. Lohmann lensi, konumları birbirinden bağımsız olarak değiştirilebilen iki eğimli kübik lens sayesinde odak düzlemini ayarlayabiliyor. Ekip, bu yapıyı yalnızca faz bilgisiyle çalışan bir uzamsal ışık modülatörüyle birleştirdi. Modülatör, ışığı her pikselde farklı biçimde kırarak sahnenin farklı bölgelerinin farklı derinliklerde odaklanmasına olanak tanıyor. Sonuç olarak ortaya çıkan yapı Split-Lohmann lens adını taşıyor.
Sistemin çalışmasında iki farklı otomatik odaklama yöntemi birlikte kullanılıyor. İlk aşamada kontrast odaklamalı otomatik odaklama (CAF), görüntüyü süperpiksel adı verilen bölgelere ayırıyor ve her bir süperpiksel için en uygun odak derinliğini bağımsız olarak belirliyor. Ardından faz algılamalı otomatik odaklama (PDAF) devreye giriyor. Çift pikselli sensör yardımıyla hangi alanın net olduğu ve odağın hangi yönde ayarlanması gerektiği tespit ediliyor. Paylaşılan bilgilere göre PDAF kullanımı, hesaplamalı lens yaklaşımını hareketli sahneler için de uygulanabilir kılıyor. Yapılan testlerde sistem, saniyede 21 kareye kadar tamamen net görüntüler kaydedebildi.
Fotoğrafçılığın ötesinde bu yaklaşım mikroskopi ve otonom kamera sistemleri gibi alanlarda da önemli kazanımlar vaat ediyor. Mikroskoplarda bir örneğin farklı derinliklerdeki katmanlarını aynı anda netleyebilmek mümkün hale geliyor. Ayrıca otonom ve otomatik kamera sistemlerinde de sahnenin tamamında daha tutarlı ve yüksek kaliteli görüntüler elde edilmesi sağlanıyor.
