La courbure de champ n’est pas une aberration optique au sens propre, elle ne rentre pas dans le polynôme de Zernike car elle concerne le positionnement relatif des points qui composent l’ensemble du champ de l’instrument. De même elle n’impacte pas le ratio de Strehl, ni les critères de qualité.
Il s’avère que sur l’immense majorité des instruments d’astronomie, tous les points du champ ne sont pas focalisés dans le même plan. Les points de focalisation forment au contraire une surface courbe appelée surface de Petzval.
En visuel, cette courbure n’a pas vraiment d’importance car l’œil de l’observateur peut accommoder très rapidement sur l’image et compenser le petit écart de focus lorsqu’il change de point de vue.
En photographie, cette courbure de champ est plus gênante car les capteurs des APN et des CCD sont plans, et de plus en plus grands. La courbure de champ se traduit dans ce cas là par une défocalisation et donc une déformation en ovale des étoiles à mesure que l’on s’éloigne du centre optique. Il y a déformation à cause de l’inclinaison des rayons sur l’axe optique qui entraîne défocalisation différente selon que l’on soit sur le plan sagittal ou tangentiel.
Selon les instruments, cette courbure de champ peut être très significative. Dans le cas d’un doublet de lunette, le champ de Petzval a un rayon de courbure d’environ 1/3 de la focale.
Certains instruments sont moins sensibles à la courbure de champ.
Pour les réfracteurs, les triplets sont à peine mieux corrigés que les doublets, en revanche les quadruplets de type Petzval (deux groupes de deux lentilles) présentent un champ quasi plan ce qui en fait de redoutables astrographes. Il est aussi possible d’ajouter des correcteurs de champ qui corrigent cette courbure, parfois au prix de l’introduction d’autres aberrations (astigmatisme).
Courbures de champ en mm d’un doublet APO et d’un triplet APO de 125/1200
Concernant les réflecteurs, la courbure est là aussi très variable selon la formule optique. Comme pour les réfracteurs, des correcteurs viennent arranger les choses.
Courbures de champ jusqu’à 0,6° hors axe d’un Schmidt Cassegrain sphérique (200/1600), d’un Newton (200/1000) et d’un Ritchey Chretien (200/1600). Attention aux échelles différentes !!
Il est intéressant de noter qu’un instrument dit aplanétique (corrigé de l’aberration sphérique et de la coma comme le Ritchey Chretien) ne signifie pas qu’il est dépourvu de courbure de champ (ni d’astigmatisme).