MTF

Acronyme pour « Modulation Tranfer Function » : pour Fonction de Transfert de Modulation. Cette courbe exprime la modulation (perte) de contraste entre l’objet et l’image formée par un système optique. Dans le cas de l’œil, la MTF permet de quantifier le degré d’atténuation du contraste de l’image rétinienne vis à vis du contraste de l’objet vu.

Une page est consacrée à la description plus détaillée de la MTF.

Représentation schématique de la modulation du contraste de l'objet par l’œil (ici pseudophake). Meilleure est la qualité optique de l’œil, meilleur est le contraste rétinien. Le rapport entre le contraste de l'image rétinienne et le contraste de l'objet vu est inférieur à 1 et exprime la modulation que subit le contraste. La courbe de MTF permet de représenter cette modulation en fonction des différentes fréquences spatiales.

La modulation du contraste est une valeur calculée comme un ratio, qui ne dépend pas du contraste présent au sein de l’objet (quelque soit ce contraste, il sera atténué de ce même ratio ou pourcentage au sein de l’image rétinienne).

Modulation du contraste pour une fréquence spatiale présente dans l'objet imagé. Le contraste est proportionnel à l'amplitude de luminance entre les portions les plus sombres (I min) et plus claires (I max) de la fréquence spatiale concernée. Après "transfert" (formation de l'image par le système optique), l'amplitude est réduite. Le contraste de l'image est une modulation du contraste de l'objet (ex : réduction de 60%).

Cette modulation est liée à la diffraction et aux aberrations optiques présentes dans le système.  Elle est plus ou moins marquée en fonction du type de « détails » présents dans l’image (détails fins, plus grossiers, etc.). La MTF est souvent représentée sur forme de courbe: la modulation du contraste est portée sur l’axe vertical (ordonnée) et la résolution concernée (fréquence spatiale, nombre de cycles/degré) sur l’axe horizontal (abscisse). La MTF d’un œil sans aberration, serait une droite de pente négative (l’incontournable diffraction implique l’impossibilité d’obtenir un transfert du contraste égal à 100%). Un tel œil n’existe pas (il existe généralement un taux non nul d’aberrations de bas et haut degré), et la courbe de MTF décroit plus vite que la courbe correspondant à la MTF d’un oeil purement affecté par la diffraction pupillaire.

La coubre MTF d'un système optique comporte en abcisse le nombre de cycle par degré de la fréquence spatiale concernée, et en ordonnée le pourcentage de modulation qu'elle subit (entre 0 et 1). A titre de comparaison, la MTF d'un oeil "parfait" (limité par la diffraction) est représentée en bleu. La réduction de la modulation du contraste est liée à la présence d'aberrations optiques de haut degré dans cet exemple (courbe MTF représentée ici de manière non logarithmique)

La MTF est parfois présentée en trois dimensions selon une surface délimitée par le pourtour de la pupille, elle comporte alors la valeur des modulations de contraste selon chaque fréquence spatiale et pour tous les méridiens ; ce type de graphique n’est pas très lisible. De fait, elle se présente plus souvent comme une courbe bi dimensionnelle dans un repère (X,Y). Dans ce cas, la courbe correspond à la moyenne des valeurs de MTF selon tous les méridiens. En abcisses figurent les fréquences spatiales, en cycles par degré, et en ordonnée le pourcentage de modulation du contraste. Une résolution correspondant à un angle minimum de résolution (MAR) de 1 mn (soit une acuité de 10/10) correspond à discerner une fréquence spatiale de 30 cycles par degré.

Pour une représentation plus pertinente, il est recommandé d’utiliser une échelle logarithmique, car la progression en fréquences (abcisses) et en modulation du contraste (ordonnées) subit une progression de nature géométrique.

La modulation correspond au rapport entre les contrastes respectifs de l’image projetée et de l’image formée pour chaque fréquence spatiale. La MTF traduit ainsi la fidélité de restitution du contraste et de la définition d’une image. Pour une fréquence spatiale donnée, plus la valeur de la modulation est proche de 1, plus le contraste est préservé.

Le calcul de la MTF permet ainsi de prédire l’effet sur le contraste de l’image rétinienne d’une ou plusieurs aberrations optiques de bas et haut degré. Ceci est particulièrement intéressant pour les aberrations dont le type et le taux sont insuffisants pour induire une diminution de la meilleure acuité visuelle corrigée, mais provoquent une réduction de la sensibilité aux contrastes d’origine optique pour certaines fréquences spatiales, comme le coma et l’aberration sphérique. Cette dernière induit par exemple une réduction de la MTF prédominant pour les fréquences spatiales moyennes.

La présence d’un taux élevé d’aberrations optiques a des conséquences délétères pour la MTF. Si la MTF est étroitement liée à fonction de la sensibilité aux contrastes, la mesure de cette dernière en pratique clinique dépend également de facteurs neurologiques et se limite essentiellement aux fréquences spatiales basses et moyennes. D’une manière générale, le cortex visuel effectue un « traitement » particulier de l’information transmise par le récepteur (œil) et les voies visuelles, et pourrait « compenser »ou au contraire « accentuer » l’effet de certaines aberrations d’origine optique sur la perception visuelle.