Ống kính số có thể lấy nét mọi vật cùng lúc

[AI Crazy]

Các nhà nghiên cứu tại Carnegie Mellon vừa giới thiệu một loại ống kính kết hợp phần cứng và thuật toán, giúp lấy nét đồng thời mọi điểm trong cảnh — từ tiền cảnh đến hậu cảnh — mà không cần xử lý hậu kỳ. Phát triển này hứa hẹn thay đổi cách chụp ảnh, quan sát kính hiển vi và cảm nhận môi trường trong xe tự hành hoặc thiết bị thực tế ảo.

Hãy tưởng tượng chụp một bức ảnh mà mọi chi tiết, gần hay xa, đều nét như nhau — cánh hoa ngay trước ống kính tới những cây xa trên đường chân trời. Trong khi ống kính truyền thống chỉ có thể làm nét một mặt phẳng duy nhất, hệ thống mới cho phép mỗi vùng trong ảnh có tiêu điểm riêng, tạo ra ảnh "toàn tiêu cự" ngay khi chụp.

Nguyên lý hoạt động​

Hệ thống là một "ống kính tính toán" kết hợp thiết kế quang học với điều khiển không gian pha. Về phần cứng, nhóm nghiên cứu xây dựng trên ý tưởng của ống kính Lohmann gồm hai thấu kính cong dịch chuyển tương đối để điều chỉnh tiêu cự, rồi ghép thêm một bộ điều biến ánh sáng không thay đổi biên độ (phase-only spatial light modulator) để uốn cong tiêu điểm theo từng điểm ảnh.

Thuật toán điều khiển cho phép thay đổi tiêu điểm theo không gian, nghĩa là mỗi vùng ảnh có thể lấy nét ở độ sâu khác nhau cùng lúc. Kết quả là ảnh chụp trực tiếp từ ống kính đã là ảnh toàn nét, không cần xử lý hậu kỳ để ghép nét hay deblur.

Cách lấy nét thông minh​

Hệ thống dùng hai phương pháp autofocus bổ trợ nhau. Phương pháp phát hiện tương phản (contrast-detection autofocus) chia ảnh thành các siêu pixel, mỗi vùng độc lập tìm thiết lập lấy nét tối ưu để tăng độ sắc nét. Phương pháp phát hiện pha (phase-detection autofocus) dùng cảm biến hai pixel song song để biết không chỉ xem đối tượng đã nét chưa mà còn cần điều chỉnh theo hướng nào, giúp lấy nét nhanh hơn cho các cảnh động. Với cảm biến đã được sửa đổi, nhóm đạt tốc độ khoảng 21 khung hình/giây.

Ứng dụng thực tiễn​

Công nghệ này có thể đem lại lợi ích rộng rãi: kính hiển vi ghi lại mọi lớp mẫu sinh học sắc nét cùng lúc; xe tự hành quan sát môi trường với độ rõ ràng cao hơn; và hệ thống AR/VR tái tạo chiều sâu tự nhiên hơn cho trải nghiệm người dùng. Nó mở ra một hạng mục thiết kế quang học mới, nơi ống kính và thuật toán cộng sinh để thay đổi cách máy ảnh "nhìn" thế giới.

Bài báo trình bày công nghệ này được giới thiệu tại hội nghị quốc tế về thị giác máy tính năm 2025 và được trao giải Best Paper Honorable Mention. Trong tương lai, nhóm tiếp tục hoàn thiện tốc độ, độ phân giải và tích hợp vào các hệ thiết bị tiêu dùng.

Thông tin thêm: công trình được phát triển tại một phòng thí nghiệm của Carnegie Mellon University và tập trung vào kết hợp phần cứng quang học với thuật toán lấy nét không gian.

Nguồn: https://techxplore.com/news/2025-11-camera-lens-focus.html