astigmatisme

L'astigmatisme se produit lorsqu'une lentille présente une courbure inégale le long de différents méridiens, ce qui fait converger les rayons lumineux à différentes distances selon leur orientation. Au lieu de former un point focal net, les rayons provenant d'un seul point objet se dispersent le long d'une ligne focale ou se propagent en une surface caustique floue. Le résultat est un flou directionnel : les lignes horizontales peuvent apparaître nettes tandis que les lignes verticales restent floues, ou vice versa, selon le méridien qui domine l'aberration.

Dans les systèmes optiques, l'astigmatisme provient de plusieurs sources. Les lentilles sphériques meulées avec une puissance cylindrique intentionnelle présentent un astigmatisme par conception. Les rayons hors axe traversant une lentille sphérique développent un astigmatisme en tant qu'aberration de champ, s'aggravant vers les bords de l'image. Les éléments optiques inclinés plutôt que perpendiculaires au trajet de la lumière l'introduisent involontairement. Un désalignement des éléments de lentilles composés, où les plans principaux ne coïncident pas pour différents méridiens, crée un astigmatisme systématique. Les erreurs de fabrication, telles qu'un meulage légèrement elliptique sur une surface nominalement sphérique, introduisent un astigmatisme aléatoire.

Mesure et correction

L'astigmatisme est quantifié en dioptries et spécifié par son amplitude et son angle d'axe. Une lentille avec 1,00 dioptrie d'astigmatisme à 90 degrés focalisera les rayons méridiens à différentes distances d'environ 1 mètre lorsqu'elle est mesurée dans l'air. La mesure dans les systèmes optiques utilise des techniques telles que l'imagerie à travers la mise au point, où le motif de flou change de forme à mesure que le plan focal se déplace, ou le profilage de faisceau laser pour cartographier la distribution d'intensité à travers le front d'onde. Dans la vision humaine, l'œil lui-même peut présenter une erreur astigmatique, où la cornée ou le cristallin a des rayons de courbure différents le long d'axes perpendiculaires.

La correction nécessite l'introduction d'un astigmatisme égal et opposé. En correction de la vision, cela signifie des lentilles cylindriques ou toriques orientées selon l'axe approprié. Dans la conception d'instruments, l'astigmatisme est géré en sélectionnant soigneusement les formes et l'espacement des lentilles, ou en introduisant des éléments cylindriques intentionnels qui annulent l'aberration hors axe. Les systèmes d'imagerie de haute précision utilisent souvent des paires de lentilles cylindriques pour contrôler l'astigmatisme indépendamment des autres aberrations.

Le terme dérive de racines grecques signifiant « sans point focal ». En photographie et en microscopie, l'astigmatisme apparaît généralement comme un artefact indésirable nécessitant une correction optique ou une optimisation de la mise au point. Dans des applications spécialisées telles que la cinématographie anamorphique ou la mise en forme de faisceau, l'astigmatisme délibérément introduit est un élément fonctionnel, façonnant la lumière pour produire des points non circulaires ou des images étirées avec des rapports d'aspect spécifiques.