aplanétisme

L'aplanatisme est la correction de l'aberration sphérique dans un système de lentilles ou de miroirs, ce qui signifie que les rayons lumineux entrant parallèlement à l'axe optique convergent en un seul point sans la distorsion de flou qui se produit dans des surfaces courbes plus simples. Dans les travaux d'imagerie pratiques, un système aplanétique produit une image nette sur tout le champ de vision car tous les rayons, quelle que soit leur distance par rapport à l'axe, atteignent le plan focal au même endroit.

Le terme vient du grec a-planatos, signifiant « qui ne s'égare pas », et reflète le problème fondamental qu'il résout : dans une surface sphérique simple, les rayons frappant près du bord se focalisent à une distance différente de ceux frappant près du centre, ce qui provoque un flou de l'image. Une surface aplanétique est généralement asphérique, ce qui signifie que son profil s'écarte mathématiquement d'une sphère parfaite. Le degré de déviation est calculé pour courber les rayons périphériques vers l'intérieur juste assez pour qu'ils convergent avec les rayons axiaux.

L'aplanatisme apparaît dans plusieurs configurations optiques. Un objectif de microscope corrigé utilise plusieurs éléments de lentille, chacun contribuant à l'annulation de l'aberration sur le champ visuel. Les miroirs de télescope de haute qualité, en particulier dans les réflecteurs newtoniens, emploient des profils paraboliques plutôt que sphériques pour obtenir l'aplanatisme pour les rayons axiaux. Dans les objectifs photographiques, les éléments asphériques réduisent l'aberration sphérique et améliorent la netteté des bords sans nécessiter un nombre excessif d'éléments en verre simples.

Aplanatisme dans la fabrication et la tolérance

La production de surfaces aplanétiques exige de la précision. Les éléments asphériques sont meulés ou polis avec des tolérances souvent inférieures à 1 micromètre; un écart par rapport au profil calculé introduit une aberration résiduelle qui dégrade la qualité de l'image. Le moulage du verre et le meulage de précision sont les principales voies de fabrication; le polissage seul ne peut pas produire de manière fiable la précision requise sur toute la surface. Les bancs d'essai optiques mesurent la distorsion du front d'onde à l'aide de l'interférométrie pour vérifier que l'aplanatisme répond aux spécifications.

Le compromis dans le choix des conceptions aplanétiques implique le coût et la complexité. Une lentille sphérique simple est moins chère et plus facile à produire, mais souffre d'aberrations visibles à des ouvertures plus grandes ou des champs plus larges. Un système aplanétique coûte plus cher à concevoir et à fabriquer, mais offre la netteté exigée dans les instruments scientifiques, les appareils photo de précision et l'optique d'inspection. Dans la microscopie et l'astronomie haut de gamme, l'aplanatisme est non négociable; dans les appareils grand public, des corrections plus simples via le post-traitement logiciel ou des ouvertures plus petites peuvent être acceptables.