Comme l’astigmatisme, la coma est une aberration dite hors axe et qui a pour origine le design optique de l’instrument. Bien sûr, comme l’astigmatisme, la coma peut provenir de défauts optiques ou de contraintes mécanique, et ce même dans l’axe.
Dans le cas de l’aberration de sphéricité, la surface du front d’onde après réflexion est une conique qui n’est pas une sphère parfaite avec une excentricité de 0.
Pour l’astigmatisme, elle devient une surface complexe dont les profils restent des arcs de cercle, mais de rayon variable selon leur orientation.
Dans le cas de la coma, les profils ne sont plus des arc de cercle mais des courbes qui présentent un profil asymétrique.
La forme de ce profil devient plus prononcée à mesure que l’on s’éloigne de l’axe optique car elle reflète la perspective de l’optique hors de l’axe.
Si l’on observe le front d’onde par rapport à une référence sphérique parfaite, voici la composante liée à la coma.
La coma revient à une modification de la position de l’axe optique en fonction de l’endroit d’où proviennent les rayons sur la surface du miroir ou de l’objectif. Ceci fait que les rayons marginaux (plus près du bord de l’optique) vont focaliser en une position plus écartée de l’axe optique que les rayons paraxiaux.
La surface créée par les intersections des différents rayons est une caustique.
Le plan de focalisation va également être perpendiculaire aux rayons incidents et non pas à l’axe optique de l’instrument. Il va donc y avoir une défocalisation d’autant plus importante que le rayon est éloigné de l’axe optique.
La forme de la tâche va présenter la forme caractéristique de queue de comète qui donne son nom à la coma. Plus nous seront hors de l’axe et plus la coma sera prononcée.
Dans le cas des réfracteurs, la coma est corrigée avec l’aberration de sphéricité avec les doublets aplanétiques. En revanche, l’augmentation des rayons de courbure des lentilles dans les doublets et triplets apochromatiques amène une coma d’ordre élevé.
Pour les réflecteurs, les formules les plus courantes comme les Newtons et les Schmidt Cassegrain présentent une coma qui peut être partiellement corrigée via des correcteurs basés sur un doublet de Ross ou des formules plus complexes (MPCC de Baader, Paracorr de Televue).