據(jù)科技日報 張佳欣，于2025年11月09日報道，美國卡內基梅隆大學研究團隊開發(fā)出一種“計算鏡頭”，無論景物遠近，都能讓整個畫面保持清晰焦點。這項成果有望改變攝影、智能手機乃至顯微成像鏡頭的設計。相關論文在2025年國際計算機視覺大會（ICCV）上發(fā)表，并獲得最佳論文榮譽提名。
從眼前的花瓣到遠處的樹林，畫面中每個細節(jié)都同樣清晰，這樣的照片是人們多年來夢寐以求的理想。如今，這一愿景正變得可能。
傳統(tǒng)鏡頭只能在一個平面上精確對焦，前后景物會出現(xiàn)模糊。縮小光圈雖能增加景深，卻會使畫面變暗，并產生由衍射引起的“光學模糊”。于是，研究團隊想挑戰(zhàn)一個根本性問題：鏡頭是否必須聚焦在單一平面上？他們設想，如果鏡頭能“彎曲”焦點，使其適應眼前世界的形狀，會怎樣？
研究團隊提出的“計算鏡頭”融合了光學元件與算法控制，能夠讓畫面中不同區(qū)域獨立對焦。該設計基于一種名為“洛曼鏡”的光學結構，由兩片彎曲透鏡相對移動實現(xiàn)焦距調節(jié)。團隊進一步加入“相位空間光調制器”，可在像素級精確控制光線彎曲，使不同深度的景物同時清晰成像
這一系統(tǒng)采用了兩種自動對焦方法：第一種是對比度檢測自動對焦，它將圖像劃分為多個“超像素”區(qū)域，每個區(qū)域獨立尋找能讓自身最清晰的焦點位置；第二種是相位檢測自動對焦，利用“雙像素傳感器”檢測物體是否對焦，以及焦點應向哪個方向調整。改進后的系統(tǒng)可實現(xiàn)每秒21幀的快速對焦，即使在動態(tài)場景下也能保持清晰。這兩種方法相結合，相當于讓每個像素都擁有自己的微型可調鏡頭。
這項技術的應用前景廣闊。除攝影外，還能讓顯微鏡一次性捕捉生物樣本的完整層面，幫助自動駕駛車輛更清晰地識別環(huán)境，也可為增強現(xiàn)實和虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)帶來更逼真的深度體驗。研究人員表示，這一“計算鏡頭”代表了一種全新的光學設計理念，未來有望從根本上改變相機和機器“看世界”的方式。
