Klasik lens sistemleri, sahnenin sırf tek bir odak düzlemini birebir anda net biçimde yakalayabiliyor. Hasebiyle ön plan, orta plan ya da art plandan biri seçilmek zorunda kalıyor. Diyaframı kısmak alan derinliğini artırsa da bu prosedür, ışık kaybı ve manzara kalitesinde çeşitli ödünler üzere dezavantajlar doğuruyor. Artık ise araştırmacılar bu aşmayı hedefleyen yeni bir kamera teknolojisi geliştirdi.

Tek karede birden fazla odak

Araştırma takımının önerdiği hesaplamalı lens (computational lensing) yaklaşımı, fotoğrafçının ön, orta ve art plan ortasında seçim yapma zorunluluğunu ortadan kaldırıyor. Daha evvel farklı ayrı incelenmiş teknolojilerin bir ortaya getirilmesiyle geliştirilen bu sistem, birebir kare içinde farklı aralıklarda bulunan objeleri eş vakitli olarak netleyebiliyor. Böylelikle sahnenin tamamı, doğal bir görünüm korunarak keskin biçimde görüntülenebiliyor.

Klâsik lenslerde, odak noktasının dışındaki alanların bulanık görünmesinin temel nedeni, tek bir odak düzlemiyle çalışılması. Uzaklık ve kamera açısının fotoğrafçılıkta bu kadar kritik olmasının ardında da bu fizikî sınırlama yatıyor.

Araştırmacılar, tahlilin temelini Lohmann lensi olarak bilinen bir kavrama dayandırıyor. Lohmann lensi, birbirine nazaran pozisyonu değiştirilebilen iki kavisli ve kübik lens sayesinde odak düzlemini ayarlayabiliyor. Takım, bu yapıyı sırf faz bilgisiyle çalışan bir uzamsal ışık modülatörü ile birleştirdi. Bu modülatör, ışığı her pikselde farklı halde bükerek sahnenin çeşitli bölgelerinin farklı derinliklerde odaklanmasına imkan tanıyor. Ortaya çıkan yeni yapı Split-Lohmann lens olarak isimlendiriliyor.

Sistemin çalışmasında iki farklı otomatik odaklama tekniği birlikte kullanılıyor. Birinci etapta kontrast algılamalı otomatik odaklama, imgeyi “süperpiksel” ismi verilen bölgelere ayırıyor. Her bir süperpiksel, azamî netliği sağlayan odak derinliğini bağımsız olarak belirliyor. Akabinde faz algılamalı otomatik odaklama (PDAF) devreye giriyor. Çift pikselli sensör yardımıyla hangi alanın net olduğu ve odağın hangi istikamette ayarlanması gerektiği tespit ediliyor.

Paylaşılan bilgilere nazaran PDAF kullanımı, hesaplamalı lens yolunu hareketli sahneler için de uygulanabilir kılıyor. Yapılan testlerde sistem, saniyede 21 kareye kadar büsbütün net görüntüler kaydedebildi.

Fotoğrafçılığın ötesinde, bu yaklaşım farklı alanlarda da değerli avantajlar sunuyor. Mikroskoplarda, bir örneğin farklı derinliklerdeki katmanları eş vakitli olarak netlenebilirken, otonom ve otomatik kamera sistemlerinde ise sahnenin tamamında daha dengeli ve yüksek kaliteli imgeler elde edilmesi mümkün hale geliyor.