來自未來的相片　可調整景深的無鏡頭相機

編譯／高晟鈞

相信許多人都喜歡透過鏡頭來記錄生活，那麼相機是如何運作的呢?

相機的結構主要分為四個：光圈、快門、鏡頭與底片。我們在現實生活中看到的所有影像，包括風景、人物、物體等等，都是由不同「光信息」所組成。而相機便是利用光作為信息載體，以能量的形式，透過「光圈」與「快門」來控制進入的光線量與時間；「鏡頭」調整透鏡與底片的距離，藉此使不同遠近的物體，可以最終成像在「底片」上。

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傳統相機的困境

隨著科技的進步，相機的設計也逐漸走向輕量化，其中影響相機大小的最主要因素便是鏡頭。這是因為鏡頭通常需要具備一定的尺寸、形狀，並需要與影像感測器保持一定的距離才能將光線聚焦。

而近期，來自大阪大學的研究人員開發出了一款「無鏡頭相機」，有望克服傳統鏡頭相機面臨的尺寸問題，並同時具備深淺景深的優點，可以銳化影像前景和背景中的物體。

無鏡頭相機

無鏡頭相機的影像感測器前方，有一個類似「光罩」的元件，搭配著「影像重建軟體」，取代了鏡頭在相機中的作用。透過無鏡頭相機拍攝的照片，一開始是模糊的，隨後才由「影像重建軟體」完成聚焦的工作。之所以能做到這點，是因為提取影像所需的資訊被編碼在了光與光罩的相互作用之中，被稱為「點擴散函數」。

大景深的無鏡頭相機

透過改變光罩，便可以改變無鏡頭相機的特性，更準確來說便是「景深」。在傳統的無鏡頭相機中，點擴散函數會根據主體的距離而變化，相機在單次重建過程中只能清楚捕捉一定距離處的主體。

研究人員希望創造一種無鏡頭相機，可以更好地聚焦前景和背景物體，換句話來說，他們希望開發一台可以拍攝同時具有「深與淺」景深照片的相機。透過不斷的實驗，他們發現光罩的數量與厚度都會對成像細節產生影響，並最終透過演算找到了最佳化的組合。

無鏡頭相機比傳統相機更小、更薄、更輕，增加相機景深的能力，對於開發醫學和工業檢測等實際應用相當重要。期待有朝一日，無鏡頭相機在未來可以成為實用且常見的設備。

資料來源:TechXplore

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