如何读取MTF图

理解MTF图的目的以及如何阅读MTF图是任何参与光学产品开发的人的基本技能。

对于大多数应用来说，MTF测试是确定镜头质量的最佳方法。

在这篇文章中，我们将回顾定义，展示示例图表，传感器的影响，像差，子午和矢状图和衍射限制光学系统。

MTF是调制传递函数，是指通过光学系统传递不同的光学空间频率。

一个“理想的”光学系统是从一个物体上传输光波前没有任何偏差。但在任何实际的光学系统中，孔是有极限的，孔产生的衍射降低了MTF。随着衍射空间频率的增大，系统的MTF减小。电子学中的一个类比是设备过滤临时频率。理想系统的MTF有公式。

下面是来自Zemax的MTF图的例子，在左边的图像上，x轴是以每毫米线对为单位的空间坐标，Y轴是振幅，也可以称为对比度。不同颜色的线条代表不同的视野。黑线是理想系统的图。

在右边的图像上，x轴是视场，y轴是对比度/振幅。

人类通常需要0.1或更高的对比度才能看到线条上的差异

在下面的图像中，上半部分是一个正弦测试物体，下半部分是一个由真实光学系统成像的物体。上半部分有完美的对比，下半部分由于衍射收缩减少。

理想光学系统中MTF的公式，其中MTF由衍射极限定义。下图显示为一个公式，并绘制在第二张图的MTF图上

根据这个公式，您可以确定一些基本关系，包括。

• 截止频率越大，系统分辨率越高

• 孔径是理想MTF计算的主要值

• 孔径越大(也称为NA)，截止频率越大

• λ(波长)越小，截止频率越大，系统的分辨率越高

MTF经向图和矢状图

通常MTF图包括两个选定的离轴视场点。经向光圈和矢状光圈的光圈值不同，因此两者有很小的差别。，这来自倾斜和其他几何问题。

在实际系统中，由于残余像差的存在，这种差异可能会更大。最大的影响之一是散光。

下面的MTF图表来自Zemax模型，接近理想

但由于残余像差的存在，它的分辨率略低，这取决于光学性能、透镜元素的数量和眼镜的类型。

与理想系统相比，剩余像差偏离了波阵面。然而，当真正的光学系统可以被认为是理想的，有标准。它类似于提供这一点的宽容。这个标准被称为瑞利λ/4。这意味着光学系统中波前偏差的绝对值不得超过波长值的四分之一。在这个例子中，理想MTF用黑色表示，实数用蓝色表示。

注意，截止频率仍为理想系统。在“中间”空间频率中可以看到MTF的本质减少。

MTF计算的极限。

当光学系统存在较大的剩余像差时，MTF的计算将失去精度。合理的极限是波前偏差为1 λ。

如果像差较大，则无法计算MTF。