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Stigmatisme

La définition de la justesse de la formation d'image s'appelle le stigmatisme. Le stigmatisme idéal est atteint lorsque tous les rayons issus d'un point de l'objet convergent en un seul point de l'image.

Cette situation idéale n'est pas opérationnelle : il faut en pratique définir les conditions dans lesquelles la convergence est suffisante (p.ex. avec une précision dans le plan focal meilleure que la taille d'un pixel). Ces conditions sont d'autant mieux réalisées que l'on est proche de l'axe optique du système.

Aberrations primaires

Les aberrations primaires correspondent à la décomposition des aberrations dans le champ image. Elles proviennent des écarts au stigmatisme lié d'une part aux rayons inclinés sur l'axe optique, d'autre part aux rayons ayant traversé le système optique loin de l'axe optique.

Les aberrations dépendent alors de 2 variables : la distance angulaire entre un point de l'objet et le point de l'objet centré sur l'axe optique ; la distance , sur la pupille d'entrée entre les traces du rayon et de l'axe optique sur la pupille d'entrée.

• L'aberration sphérique ne dépend que de la distance . Elle est d'autant plus grande que l'ouverture de l'optique est grande.
• La coma ne dépend que de , indépendamment de la taille de l'optique. La coma peut s'observer pour tout objet hors de l'axe optique.
• L'astigmatisme et la courbure de champ dépendent du nombre d'ouverture et de la distance angulaire .
• La distorsion déforme l'image sans défaut de netteté. Elle transforme une grille rectangulaire en une grille en forme de barillet ou de coussinet.

Aberrations chromatiques

L'aberration chromatique apparaît pour une lentille simple : comme l'indice du matériau varie avec la longueur d'onde, la focale varie également. En règle générale, l'indice bleu, plus élevé donne une distance focale bleue plus courte.

Cette aberration est corrigée par l'utilisation de systèmes de lentilles (doublet, triplet...), avec des verres d'indices différents pour obtenir une focale équivalent quasiment identique pour toutes les longueurs d'onde considérées.

Les miroirs présentent l'avantage de ne pas induire d'aberrations chromatiques (la lumière ne traverse pas le miroir). Leur coefficient de réflexion, qui dépend intimement du traitement de surface, est néanmoins chromatique.