Aberration, dans les systèmes optiques, tels que les lentilles et les miroirs incurvés, la déviation des rayons lumineux à travers les lentilles, provoquant un flou des images des objets. Dans un système idéal, chaque point sur l'objet se concentrera sur un point de taille nulle sur l'image. En pratique, cependant, chaque point d'image occupe un volume de taille finie et de forme asymétrique, provoquant un flou de l'image entière. Contrairement à un miroir plan, qui produit des images exemptes d'aberrations, un objectif est un producteur d'images imparfait, ne devenant idéal que pour les rayons passant par son centre parallèlement à l'axe optique (une ligne passant par le centre, perpendiculaire aux surfaces de l'objectif). Les équations développées pour les relations objet-image dans une lentille ayant des surfaces sphériques ne sont qu'approximatives et ne traitent que des rayons paraxiaux, c'est-à-dire des rayons ne faisant que de petits angles avec l'axe optique. Lorsqu'une lumière d'une seule longueur d'onde est présente, il y a cinq aberrations à considérer, appelées aberration sphérique, coma, astigmatisme, courbure de champ et distorsion. Une sixième aberration trouvée dans les lentilles (mais pas dans les miroirs) - à savoir l'aberration chromatique - se produit lorsque la lumière n'est pas monochromatique (pas d'une longueur d'onde).
optique: aberrations de l'objectif
Si une lentille était parfaite et que l'objet n'était qu'un seul point de lumière monochromatique, alors, comme indiqué ci-dessus, l'onde lumineuse émergeant du
Dans l'aberration sphérique, les rayons lumineux d'un point sur l'axe optique d'une lentille ayant des surfaces sphériques ne se rencontrent pas tous au même point d'image. Les rayons passant à travers la lentille près de son centre sont focalisés plus loin que les rayons traversant une zone circulaire près de son bord. Pour chaque cône de rayons provenant d'un point d'objet axial rencontrant la lentille, il existe un cône de rayons qui converge pour former un point d'image, le cône étant de longueur différente selon le diamètre de la zone circulaire. Partout où un plan à angle droit par rapport à l'axe optique est fait pour couper un cône, les rayons formeront une section circulaire. L'aire de la section varie avec la distance le long de l'axe optique, la plus petite taille connue sous le nom de cercle de moindre confusion. L'image la plus exempte d'aberration sphérique se trouve à cette distance.
Le coma, ainsi appelé parce qu'une image ponctuelle est floue en forme de comète, est produit lorsque des rayons provenant d'un point d'objet hors axe sont imagés par différentes zones de la lentille. En aberration sphérique, les images d'un point d'objet sur l'axe qui tombent sur un plan perpendiculaire à l'axe optique sont de forme circulaire, de taille variable et superposées autour d'un centre commun; dans le coma, les images d'un point d'objet hors axe sont de forme circulaire, de taille variable, mais déplacées les unes par rapport aux autres. Le schéma ci-joint montre un cas exagéré de deux images, l'une résultant d'un cône central de rayons et l'autre d'un cône traversant le bord. La façon habituelle de réduire le coma est d'utiliser un diaphragme pour éliminer les cônes externes des rayons.
L'astigmatisme, contrairement à l'aberration sphérique et au coma, résulte de l'échec d'une seule zone d'une lentille à focaliser l'image d'un point hors axe en un seul point. Comme le montre le schéma tridimensionnel, les deux plans perpendiculaires l'un à l'autre passant par l'axe optique sont le plan méridien et le plan sagittal, le plan méridien étant celui contenant le point d'objet hors axe. Les rayons qui ne sont pas dans le plan méridien, appelés rayons obliques, sont focalisés plus loin de la lentille que ceux qui se trouvent dans le plan. Dans les deux cas, les rayons ne se rencontrent pas dans un foyer ponctuel mais sous forme de lignes perpendiculaires les unes aux autres. Intermédiaire entre ces deux positions, les images sont de forme elliptique.
La courbure de champ et la distorsion se réfèrent à l'emplacement des points d'image les uns par rapport aux autres. Même si les trois anciennes aberrations peuvent être corrigées dans la conception d'un objectif, ces deux aberrations pourraient subsister. En courbure de champ, l'image d'un objet plan perpendiculaire à l'axe optique reposera sur une surface paraboloïdale appelée la surface de Petzval (d'après József Petzval, un mathématicien hongrois). Les champs d'image plats sont souhaitables en photographie afin de faire correspondre le plan du film et la projection lorsque le papier agrandi ou l'écran de projection reposent sur une surface plane. La distorsion fait référence à la déformation d'une image. Il existe deux types de distorsion, qui peuvent être présentes dans un objectif: la distorsion en barillet, dans laquelle le grossissement diminue avec la distance de l'axe, et la distorsion en coussin, dans laquelle le grossissement augmente avec la distance de l'axe.
La dernière aberration, l'aberration chromatique, est l'échec d'un objectif à focaliser toutes les couleurs dans le même plan. Parce que l'indice de réfraction est au moins à l'extrémité rouge du spectre, la distance focale d'une lentille dans l'air sera plus grande pour le rouge et le vert que pour le bleu et le violet. Le grossissement est affecté par l'aberration chromatique, étant différent le long de l'axe optique et perpendiculaire à celui-ci. La première est appelée aberration chromatique longitudinale et la seconde, aberration chromatique latérale.
