MTF测试用于光学的图像质量测定

调制传递函数（MTF）是对光学系统图像形成能力的客观评估的重要辅助。不仅如此，MTF还提供了一种方法，可以客观地和定量地表达光学系统的成像质量，但可以根据镜头设计数据进行计算。这样，它允许光学和系统设计人员可靠地预测光学系统的性能。制造商可以将制造镜头的图像质量与设计期望进行比较。

描述光学系统的分辨率和性能的调制传输函数（MTF）是相对图像对比度除以相对对象对比度的比率。

MTF =相对图像对比/相对对象对比。

当使用光学系统观察到物体（照明的目标或标线）时，由于不可避免的畸变和衍射现象，所得图像将在某种程度上降解。此外，真实的镜头不会完全符合设计数据。光学元件中的制造错误，组装和对齐误差将使系统的整体成像性能恶化。

结果，在图像中，明亮的亮点不会像在物体中那样明亮，黑暗或阴影区域将不会像原始图案中观察到的那样黑色。通常，可以通过其空间频率（每毫米明亮和黑暗区域的数量）和对比度（图像的明亮和黑暗区域之间的明显差异）来定义一个照明目标。

按照惯例，调制传输函数在零空间频率下归一化为统一。对于低空间频率，调制传递函数接近1（或100％），通常随着空间频率的增加而下降，直到达到零为止。如上所示，对于较高的空间频率，对比度值较低。随着空间频率的增加，MTF曲线下降直到达到零。这是给定光学系统或所谓的切断频率的分辨率限制（请参见下图）。当对比值达到零时，图像变成了灰色的均匀阴影。

图1：实际上不再使用图中显示的网格来测量MTF。

像TheImageMaster®这样的现代MTF测试仪在不透明的背景上使用单个照明缝隙作为对象。从数学角度来看，单个缝隙可以被视为所有空间频率（傅立叶合成）的总和。所有频率都以相同的幅度（= 1）贡献了此缝隙，而不是考虑到有限的缝隙宽度。该单个缝隙将成像到样品的图像平面中。由于衍射和畸变，该平面中不会有完美的缝隙图像，而是宽阔的缝隙图像被拓宽了。它表示线扩展函数（LSF）。

每个空间频率对LSF的贡献可以根据傅立叶分析来计算。实际上，每个空间频率的幅度等于在此频率下的对比度。线扩散函数的傅立叶分析对应于样品的MTF。拍摄单一图像LSF揭示了完整的MTF。

另外，也可以为目标使用一个十字（即两个垂直缝隙）。这使ImageMaster®能够同时在两个图像方向上测量MTF，但如果CCD摄像机用于图像分析仪。最后，针孔目标也可以用作对象。针孔目标的图像称为点扩散函数。此功能在所有图像方向中包含完整的MTF信息。ISO 9334标准中描述了用于MTF的基本术语和数学关系。

调制传输函数随空间频率以及视野中的位置而变化。沿光学系统对称轴的MTF测量称为轴上测量。

为了完全表征光学系统的成像性能，必须在视野内的不同位置测量MTF。视场中的MTF测量称为离轴测量。为了实现外轴测量，在所需对象位置的视野中移动目标，并将图像分析仪移至相应的图像位置。

MTF测量可以在覆盖有限波长带的光谱范围内或在光谱范围内完成。所得的测量数据分别称为单色或多色MTF值。

通常，MTF以其一维形式使用，该形式通过图像平面计算出一个方位角。当狭缝或对象通过参考轴时，对象图案的方位角（截面平面）称为矢状方位代码。当狭缝模式的延长垂直于参考轴时，方位角称为切向方位角。

在这种所谓的有限限定成像条件下，照明的缝隙或十字准目标直接在样品的对象平面中移动。在更常见的无限限定成像条件下，照明的缝隙或十字准线是直接射击目标的一部分。然后将准直仪以不同的外轴角定向，以表征相应图像字段的MTF。