coma

La coma est une aberration optique qui transforme une source lumineuse ponctuelle en une image diffuse et asymétrique ressemblant à une comète ou à une larme, d'où son nom. Contrairement à l'aberration sphérique, qui affecte uniformément tout le champ, la coma varie avec l'angle par rapport à l'axe optique et s'aggrave vers les bords du champ de vision. Elle apparaît le plus souvent dans les systèmes à grande ouverture et devient de plus en plus problématique à mesure que l'on s'éloigne du centre de l'image.

Le défaut provient de la géométrie des surfaces courbes des lentilles. Les rayons lumineux entrant dans la lentille à différentes hauteurs de l'axe optique convergent en des points légèrement différents, et ce faisant, les rayons hors axe forment un petit cône plutôt que de se rencontrer en un seul point. Cela produit le flou caractéristique en forme de poire, la queue pointant à l'opposé de l'axe optique. La coma est particulièrement tenace dans les optiques rapides, où les grandes ouvertures et les courtes focales amplifient l'effet.

Pourquoi la coma est importante en pratique

Dans des applications comme la microscopie, l'imagerie astronomique et la photographie grand-angle, une coma non corrigée dégrade considérablement la qualité de l'image sur tout le cadre. Un système optique de 50 microns peut présenter une coma de plusieurs longueurs d'onde au bord du champ. Les objectifs d'appareil photo utilisent plusieurs éléments de lentille avec des courbures et des séparations soigneusement choisies pour annuler la coma sur le champ prévu; obtenir une performance sans coma sur un champ de vision de 70 degrés nécessite une conception délibérée, et non un hasard. C'est pourquoi les lentilles simples à un seul élément présentent une coma sévère sur les bords, tandis que les conceptions multi-éléments n'en présentent pas.

La coma interagit avec d'autres aberrations. Une lentille corrigée pour la coma à une longueur d'onde peut encore présenter de la coma à une autre, surtout en imagerie à large spectre. Dans les télescopes visuels, la coma devient visible lorsque l'œil de l'observateur s'éloigne d'un centrage parfait; les observateurs la perçoivent comme un flou subtil mais indubitable qui tourne autour du champ lorsqu'ils font pivoter l'oculaire. La coma hors axe dans une mauvaise conception de télescope peut rendre même des objets brillants inutilisables au bord du champ.

Le terme vient du grec kome, signifiant cheveu, car l'image ressemble à une comète avec une queue. Les concepteurs optiques distinguent la coma primaire, qui varie avec l'ouverture et l'angle de champ, de la coma secondaire, un effet d'ordre supérieur qui apparaît dans les systèmes déjà corrigés pour la coma primaire. Le test de la coma implique traditionnellement l'examen d'étoiles juste en dehors du centre du champ à travers un oculaire focalisé; les ateliers d'optique modernes utilisent l'interférométrie pour mesurer quantitativement la coma en longueurs d'onde de lumière sur tout le plan de l'image.