Les aberrations optiques sont des défauts observés sur l'image à cause de la configuration optique utilisée, ou de la mauvaise fabrication des composants optiques ou encore des problèmes d'alignements opto-mécaniques des composants.
Ludwig von Seidel au courant du 19ème siècle a fait un classement assez simple à retenir. Nous prendrons principalement le cas d'un instrument d'optique qui regarde une étoile (donc une source quasiment ponctuelle au loin). Résumons-les rapidement.
L'aberration sphérique est un défaut qui agrandit fortement les étoiles sous la forme d'un point arrondi et flou. On arrive jamais à vraiment focaliser l'étoile, c'est à dire à obtenir un point assez ponctuel proche de la forme théorique donnée par la diffraction. La mise au point n'arrive jamais vraiment à bien se faire et le problème est valable dans tous le champ. En imagerie de jour, la netteté est difficile à trouver.
L'aberration de coma, que nous avons déjà vue dans un autre billet, crée des étoiles sous forme de comète. Elle est assez facile à distinguer. Elle peut provenir de la configuration ou d'un problème d'alignement des composants optiques. Elle s'observe principalement en bord de champ avec une source ponctuelle (voir Figure 1).
Figure 1 : allure d'une étoile observée en bords de champ avec un système optique dont la coma est forte. Ceci est un dessin à main levée.
L'astigmatisme est une conséquence du plan focal dans deux directions perpendiculaires. Le rayon lumineux ne focalise pas au même endroit suivant qu'il provient d'un plan dit sagittal ou d'un plan dit tangentiel. En clair, le rayon lumineux ne focalise pas au même endroit suivant les plans d'incidence.
L'étoile devient donc allongée, mais à la différence de la coma, l'allongement de l'étoile change en fonction de la mise au point. En imagerie de jour, elle est difficile à voir : elle peut se voir éventuellement sur des mires. Elle dépend aussi dans quelle zone du champ on l'observe.
La courbure de champ est simple à comprendre. Le plan de focalisation n'est pas un plan mais un morceau de sphère. La netteté en bord du champ n'est pas donc parfaitement réalisée. En imagerie standard de jour, elle est très facile à détecter à la différence des 3 précédentes : le bord de l'image n'est pas net si on fait la mise au point sur le centre de l'image.
La distorsion est un défaut plus facile à détecter en imagerie de jour : les lignes droites deviennent courbes. Des logiciels permettent aujourd'hui de corriger la distorsion, car certains instruments d'optique possèdent par construction une importante distorsion (comme les objectifs dits "fisheye").
Ils existent évidemment l'aberration chromatique dont on a déjà bien discuté et qui se détecte très facilement sur les images.
Nous reviendrons dans un autre billet comment on peut caractériser un système optique avec des moyens très simples aujourd'hui.