如何阅读MTF图

了解MTF图的目的，以及如何阅读MTF图，对于任何参与光学产品开发的人来说都是一项基本技能。

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，子午线和矢状图和衍射受限光学系统。

MTF代表调制传递函数，即通过光学系统传递不同的光学空间频率。

“理想”光学系统是指无任何偏差地从物体上传输光波前的光学系统。但在任何实际的光学系统中，孔径都是有限制的，孔径产生的衍射会降低MTF。随着衍射空间频率的增加，系统的MTF减小。电子学中的模拟是用设备过滤临时频率。理想系统的MTF有公式。

下面是Zemax的MTF图的例子，在左边的图像中，x轴是空间的，单位是每毫米的线对，Y轴是振幅，也可以称为对比度。不同的颜色线代表不同的视场。黑线表示理想系统。

在右边的图像中，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

在下图中，上半部分是正弦测试对象，下半部分是由真实光学系统成像的对象。上半部分有完美的对比，下半部分因衍射而收缩。

理想光学系统的MTF公式，其中MTF由衍射极限定义。如下图所示为公式，并绘制在第二幅图的MTF图上

根据这个公式，你可以确定一些基本的关系，包括。

• 截止频率越大，系统分辨率越高

• 在理想的MTF计算中，孔径是主要值

• 孔径越大，截止频率越大

• λ(波长)越小，截止频率越大，系统分辨率越高

MTF的经向和矢状图

通常MTF图包括两幅被选择的视场离轴点图。由于子午面和矢状面光圈值的不同，光圈值的差异很小。，这是由于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图来自Zemax模型，非常接近理想

但由于残余像差的存在，其分辨率略低。残余像差的大小取决于光学性能、透镜元件的数量和眼镜的种类。

与理想系统相比，剩余像差使波阵面偏离目标。然而，将真实的光学系统视为理想的光学系统是有标准的。它类似于提供这一点的宽容。该标准被称为瑞利λ/4。这意味着光学系统的波前偏差绝对值必须不超过波长值的四分之一(四分之一)。在这个例子中，理想的MTF是黑色的，真实的是蓝色的。

注意，截止频率仍为理想系统。在“中间”的空间频率下，MTF基本减小。

MTF计算的极限。

当光学系统存在较大的残差时，MTF的计算精度会降低。合理的极限是1的波前偏差。

像差大时，MTF无法计算。