Autofocus

Le dispositif actif équipe les appareils photo compacts comme les réflex. C'est un dispositif de mise au point télémétrique : une cellule émettrice envoie sur le sujet un ou plusieurs faisceaux infrarouges et une cellule réceptrice reçoit le faisceau renvoyé par le sujet. La distance entre l'appareil et le sujet peut ainsi être déterminée ; la mise au point est alors commandée par un servomoteur.

Des autofocus actifs par ultrasons ont aussi existé. Le principe était de mesurer le temps pris par le son pour faire un aller retour entre l'appareil et le sujet.

Dispositifs passifs

Le dispositif passif équipe certains appareils photo reflex. Il utilise un dispositif télémétrique constitué de capteurs CCD positionnés au fond de la chambre noire. Il reçoit une fraction de la lumière réfléchie vers le bas par le miroir réflex. Son principe est basé sur la corrélation de phase ou de contraste. Néanmoins, afin d'en perfectionner le comportement, certains appareils comportent aussi une cellule émettrice rouge ou infrarouge qui sert à projeter une mire sur le sujet pour favoriser le travail de l'AF passif.

La plupart des marques de boîtiers reflex ont choisi de conserver des couplages mécaniques entre leurs boîtiers et les objectifs. Le moteur qui fait tourner la bague de mise au point est localisé soit à l'intérieur du boîtier soit dans l'optique. La première solution a permis aux fabricants de maintenir une compatibilité entre les objectifs non autofocus et les boîtiers autofocus, et réciproquement. Certains constructeurs, Canon surtout, après des essais infructueux de moteur dans le boîtier, ont choisi de créer une nouvelle monture pour leur boîtiers autofocus où le couplage avec le boîtier est entièrement électrique. Il y a par conséquent un moteur dans l'objectif pour la mise au point et un autre pour le réglage du diaphragme. Sigma, qui a commencé à fabriquer des boîtiers reflex dans les années 1990 a aussi suivi cette voie. Depuis, d'autres fabricants, Nikon surtout, ont choisi de mettre des moteurs dans leurs téléobjectifs haut de gamme pour accélérer la vitesse de mise au point.

Avantages et inconvénients

La mise au point automatique (ou autofocus) a été rapidement perçue par le public comme un progrès significatif en réduisant le nombre de photos ratées tout en ne demandant aucun effort du photographe lui-même.

Autofocus actifs

Ce type d'autofocus fonctionne bien sur des sujets peu contrastés : neige, mur blanc au centre de l'image. Son principal inconvénient est que si une vitre même particulièrement propre s'intercale entre l'appareil et le sujet, l'appareil tentera de faire la mise au point sur la vitre, ce qui donnera une photo particulièrement floue ! Pour remédier à ce problème, énormément d'appareils photo compacts disposent d'un mode «illimité paysage» qu'il ne faut pas oublier d'activer si on fait par exemple des photos depuis un véhicule.

Vu son mode de fonctionnement, l'autofocus actif est en particulier apte à mesurer de courtes distances, ce qui est suffisant pour les objectifs standards et grand angle mais le rend peu compatible avec l'emploi des téléobjectifs puissants.

Autofocus passifs

La première limitation tient à la vitesse de mise au point qui peut être limitée par la mécanique de l'appareil ou de l'optique. L'autofocus tend alors à introduire un délai entre la pression du déclencheur et la prise de l'image. Ce délai était spécifiquement sensible sur des appareils d'entrée de gamme dans les années 90. Aujourd'hui, les grands constructeurs d'appareils reflex équipent du même dispositif autofocus la quasi totalité de leur boîtiers. Seuls les boîtiers de niveau professionnel (à plus de 1 200 € en argentique, 2 500 € en numérique) ont des autofocus plus performants.

Deuxièmement, le dispositif de l'autofocus est limité par le contraste ou la luminosité du sujet photographié. Dans le cas des appareils reflex, on dit le plus souvent qu'un objectif qui n'ouvre pas à un diaphragme plus important que f/5.6 ne permet pas le bon fonctionnement de l'autofocus (la valeur exacte dépend néanmoins des caractéristiques exactes du dispositif complet). Dans le cas des zooms transtandards de forte amplitude, l'autofocus qui fonctionne bien à la majorité des focales peut avoir des ratées lors d'un réglage sur la focale maximale. Enfin, a moins d'avoir au départ un objectif particulièrement lumineux (f/2.8 ou mieux) l'utilisation d'un multiplicateur de focale est incompatible avec l'autofocus. C'est pourquoi de plus en plus de réflex recourent à l'autofocus actif qui peut fonctionner en l'absence totale de lumière. C'est par exemple le cas du Nikon D40 sorti fin 2006.

Par la suite, l'autofocus doit en particulier déterminer la position du sujet et on sait que ce choix n'est pas facile (une problématique identique existe pour le calcul de l'exposition selon le sujet). À l'instar des appareils disposant d'un autofocus actif qui considèrent que le sujet est toujours au centre de l'image, dans les années 1990 les reflex autofocus d'entrée de gamme ne disposaient que d'un seul capteur autofocus. Ceci conduisit énormément de photographes a cadrer leur sujet dans la zone centrale du viseur. Pour résoudre ce problème, la solution consista à mémoriser la distance au sujet en appuyant sur le déclencheur à mi-course. On peut alors recadrer le sujet différemment avant de prendre la photo. Mais ce mode opératoire s'accommode mal de prises de vues sur le vif : on devait alors revenir à la méthode manuelle.

Actuellement, même les reflex d'entrée de gamme disposent de plusieurs capteurs autofocus (cinq ou plus) répartis en divers lieux de l'image. Le dispositif vous sert à sélectionner l'une ou l'autre zone. Les appareils de milieu et haut de gamme incluent des options pour détecter automatiquement certaines attitudes du sujet à partir d'algorithmes reprenant les caractéristiques de milliers d'images réelles. Au milieu des années 90, Canon a développé pour ses boîtiers haut de gamme (EOS 5, 50E, 3 et 30) un dispositif de sélection du capteur autofocus par les mouvements de l'œil du photographe. Un rayon laser sert à détecter la position de la pupille du photographe dans le viseur. Ce dispositif nécessite au préalable une calibration par le photographe. Sur un boîtier EOS 3 (appareil semi-pro comportant 45 capteurs autofocus, nombre dépassé que particulièrement récemment avec les Nikon D3 et D300 qui en comporte 51), avec un téléobjectif lumineux, ce dispositif permet lors de photos de cirque de faire la mise au point sur les fauves et non sur les barreaux de la cage. Mais sur les autres boîtiers la sélection du capteur par l'œil est plus aléatoire. Elle serait d'ailleurs incompatible avec le port de lunettes. Et puis penser à regarder dans le viseur l'élément du sujet principal n'est pas forcément un réflexe instinctif.

Une autre solution qui a la faveur des professionnels et des amateurs éclairés consiste à autoriser la retouche du point. Elle est envisageable quand l'objectif est équipé d'un moteur haut de gamme (prévu pour ça), ou s'il y a un dispositif de déverrouillage automatique du moteur du boîtier. Dans le cas opposé, il faudra forcer sur la bague de mise au point, ce qui n'est pas conseillé.

Enfin, les sujets se déplaçant à partir de 50 km/h (14 m/sec soit un temps de réaction de 0.072 sec) forment des cibles complexes à suivre en matière d'autofocus car leur temps de réaction atteignent quelquefois une bonne fraction de seconde. On a pour cela développé de nombreuses technologies (dont l'autofocus prédictif qui essaye d'anticiper la position d'un sujet mobile dans le cadre) mais le plus souvent, le photographe désactive son autofocus et travaille en mode manuel (photographie sportive, macrophotograhie, etc)

Dans les cas extrêmes, un autofocus peu performant, utilisé avec un objectif peu lumineux peut empêcher de déclencher ou dérégler la mise au point d'une photo qui, sans autofocus, aurait été presque nette. À l'opposé, avec du matériel haut de gamme, il est envisageable de faire des images nettes en rafale d'objets en mouvements, tandis qu'une mise au point manuelle ne serait pas suffisament rapide. Quoi qu'il en soit, l'apport de l'autofocus est tel que l'immense majorité des appareils photographiques est actuellement équipée d'un tel système qui n'a pas longtemps été boudé par les professionnels qui ont appris à l'utiliser avec ses forces et ses faiblesses.

Notes et références

• Camera Technology : The Dark Side of the Lens, Norman Goldberg.
• Applied Photographic Optics, Sidney Ray.
• Manual of Photography : Photographic and Digital Imaging, Ralph Jacobson, Sidney Ray, Geoffrey G Attridge, Norman Axford.

Liens externes

• (fr) L'autofocus à contraste de phase
• (en) Comment fonctionne l'autofocus ?
• (en) Explication détaillée de la méthode de détection de contraste