工業用鏡頭規格 MTF 簡介

MTF ： Modulation Transfer Function 的縮寫，中文翻譯"調制轉換函數"、"調變轉換函數"，主要目的是用來評估鏡頭的對比(反差)與銳利度。

一顆鏡頭詳細的MTF特性圖可以表示如下：

圖片來源：Canon網站鏡頭資料

圖上有幾個重點要注意：

橫軸：表示距離鏡頭中心的位置，由上圖可以看出距離越靠近 0 (鏡頭中心) 的成像品質比較好。

圖片來源：Fotomen

縱軸：表示對比轉移率，100%為可完美呈現實物的，通常數值從 0~1 (0~100%)，數值越高鏡頭成像品質越好。

以資料最完整的Canon為例(如上圖)，MTF表上最多會有八條線，其中組合意義如下：

黑/藍分別表示光圈全開跟固定光圈F8.0的測試結果，因此若是可變光圈的鏡頭，通常會根據最大光圈跟減二級光圈，或者是"標準"光圈(如Canon的F8.0)來測量。

粗/細線表示 10/30 lp/mm 的轉移率，其中 10 lp/mm 以下(單位長度內線的數量較少，線的間距較大) 通常用來表示反差(對比)的表現，10~30 lp/mm用來表示銳利度。

圖面來源：Molecular Expressions website

實/虛線用來表示量測徑向/切向條紋的結果，如下圖 (b)。

圖面來源：Molecular Expressions website

三種組合成 8 條線，用來表示在兩種光圈大小下，從鏡頭從中心到邊緣的對比與銳利度。

很多時候，鏡頭廠商並沒有能力或不願意花時間/費用去進行量測這麼資料，或者是固定隱藏對自身產品不利的資料，在鏡頭規格上只會提供簡單的數字，例如 MTF 30lp/mm，80(%)，甚至連MTF的資料都沒有。

實務上檢測的圖形密度 lp/mm 轉換率會跟圖形方向、光圈大小、光波長(鏡片折射率)、焦距有關，那又是更複雜的狀況，但是有公式可以計算，因此有的廠商是使用計算值而不是測試值，造成不同廠商之間的鏡頭規格上在MTF僅適合自己產品作比較，若是要比較到其他家的鏡頭產品，同樣規格數字的參考價值其實就不高。

也有些鏡頭廠商則會提供比較簡單的 "CTF"，Contrast Transfer Function，相對MTF量測結果以正弦波轉換至頻率域，CTF使用方波轉換至頻率域，兩者之間有學者推導出以下關係：

圖片公式來源：Glenn D. Boreman, "Modulation Transfer Function in Optical and Electro-Optical Systems"

另外一種情況是比較不同鏡頭，首先必須固定其他條件，對不同鏡頭在不同空間頻率 (lp/mm)來表示的MTF，如下圖示：

圖片來源：光電新聞網

其中橫軸是空間頻率 (單位長度中出現的黑白條紋數量，lp/mm)，越往右表示黑白條紋越密，越往左表示越疏。
C鏡頭表示在低頻時，對比轉換率就不好，也就是黑白線條分辨不好，B鏡頭表示在中低頻對比轉換率最好，但是到了高頻變差，所以在絨毛細節的表現比不上A鏡頭，鏡頭A相對 B & C 算是兼顧高低頻的表現。

總之，對機械工程師來說，這個規格真的是雞肋，有看沒有懂，有懂也沒有用，一切還是要靠實測才準，真是麻煩，所以乖乖地跟廠商借測吧！