Apprendre la photo

Comprendre l’autofocus à détection de phase

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Bien que pour la plupart des gens, ce sujet ne soit pas d’un grand intérêt, si vous vous demandez comment et pourquoi un appareil photo peut avoir un problème de mise au point automatique, cet article vous éclairera sur ce qui se passe à l’intérieur de l’appareil en termes de mise au point automatique lorsqu’une photo est prise.

Il existe une quantité impressionnante de réactions négatives aux problèmes d’autofocus sur des appareils aussi performants que le Canon 5D Mark III, le Nikon D800, le Pentax K-5 et d’autres appareils réflex numériques et il semble que la plupart des photographes ne comprennent pas que le problème sous-jacent ne concerne pas nécessairement un modèle ou un type d’appareil spécifique, mais plutôt la manière dont ces appareils acquièrent la mise au point.

Les problèmes de mise au point que nous observons dans les appareils photo modernes ne sont pas nouveaux — ils existent depuis la création du premier DSLR équipé d’un capteur à détection de phase.

Comment fonctionnent les DSLRs

Pour comprendre cette question plus en détail, il est important de connaître d’abord le fonctionnement d’un appareil photo numérique. Les illustrations typiques d’un DSLR ne montrent qu’un seul miroir positionné à un angle de 45 degrés. Ce qu’elles ne montrent pas, c’est qu’il y a un miroir secondaire derrière le miroir réflex qui réfléchit une partie de la lumière dans un capteur à détection de phase.

Regardez l’illustration simplifiée ci-dessous :

Comment-fonctionne-l-autofocus-a-detection-de-phase

Voici la description de chaque numéro figurant dans l’illustration ci-dessus :

  1. Rayon de lumière
  2. Miroir principal/réflex
  3. Miroir secondaire
  4. Obturateur et capteur d’images
  5. Capteur de détection de phase
  6. Pentaprisme
  7. Viseur

Voyons ce qui se passe à l’intérieur de l’appareil photo lorsqu’une photo est prise.

La lumière pénètre dans l’objectif (1) et entre dans l’appareil photo. Un miroir principal partiellement transparent (2) est placé à un angle de 45 degrés, de sorte qu’il réfléchit la plupart de la lumière verticalement dans le pentaprisme (6). Le pentaprisme convertit comme par magie la lumière verticale en lumière horizontale et la renvoie, de sorte que vous voyez exactement ce que vous obtenez lorsque vous regardez dans le viseur (7). Une petite partie de la lumière traverse le miroir principal et est réfléchie par le miroir secondaire (3) qui est également incliné selon un certain angle. Ensuite, la lumière atteint le capteur de détection de phase/AF (5), qui la redirige vers un groupe de capteurs (deux capteurs par point AF). L’appareil photo analyse et compare alors les images de ces capteurs et si elles ne semblent pas identiques, il demande à l’objectif d’effectuer les réglages appropriés.

Comment fonctionne le capteur de détection de phase

La lumière qui rebondit sur le miroir secondaire est reçue par deux ou plusieurs petits capteurs d’images (selon le nombre de collimateurs d’un système AF). Pour chaque collimateur que vous voyez dans votre viseur, il y a deux minuscules capteurs de détection de phase.

En fait, il y a bien plus de capteurs que deux sur un appareil moderne de détection de phase, et ces capteurs sont situés très près les uns des autres.

Lorsque la lumière atteint ces deux capteurs, si un objet est au point, les rayons lumineux convergent au centre de chaque capteur. Les deux capteurs auraient des images identiques, ce qui indique que l’objet est effectivement parfaitement mis au point. Si un objet est hors focus, la lumière ne convergera plus et frappera différents côtés du capteur, comme illustré ci-dessous :

Autofocus à détection de phase

Les figures 1 à 4 représentent les conditions dans lesquelles l’objectif est mis au point (1) trop près (2) correctement (3) trop loin et (4) beaucoup trop loin.

On peut voir sur les graphiques que la différence de phase entre les deux profils peut être utilisée pour déterminer non seulement dans quelle direction, mais aussi dans quelle mesure il faut modifier la mise au point pour obtenir une mise au point optimale.

Comme le système de détection de phase sait si un objet est mis au point de trop prêt ou trop loin, il peut envoyer des instructions exactes à l’objectif de l’appareil sur la manière de faire la mise au point. Voici ce qui se passe lorsqu’un appareil photo fait la mise au point sur un sujet :

  1. La lumière qui passe par l’objectif est évaluée par deux capteurs d’images
  2. En fonction de la façon dont la lumière atteint les capteurs d’images, le système AF peut déterminer si un objet est trop prêt ou trop loin.
  3. Le système AF demande ensuite à l’objectif de régler sa mise au point
  4. Ce qui précède est répété autant de fois que nécessaire jusqu’à ce que la mise au point soit parfaite. Si la mise au point ne peut pas être obtenue, l’objectif se réinitialise et commence à ré essayer de trouver la mise au point, ce qui entraîne une « chasse » de la mise au point.
  5. Une fois la mise au point parfaite effectuée, le système AF envoie une confirmation que l’objet est bien net (un point vert dans le viseur, un bip, etc.)

Tout cela se produit très rapidement, c’est pourquoi le système de détection de phase est beaucoup plus rapide que le système de détection de contraste (qui repose sur le changement de mise au point dans les deux sens jusqu’à ce que la mise au point soit atteinte, avec beaucoup d’analyse de données d’image se produisant au niveau du capteur d’image).

Le système de détection de phase/AF est un système très complexe qui s’améliore pratiquement à chaque fois qu’un nouvel appareil haut de gamme est annoncé. Au fil des ans, le nombre de collimateurs a augmenté, ainsi que le nombre de collimateurs de type croisé plus fiables. Par exemple, le Canon 1D X et le Canon 5D Mark III ont un nombre impressionnant de 61 collimateurs, dont 41 sont de type croisé. Regardez cette matrice complexe de capteurs autofocus sur l’appareil photo :

Canon-EOS-1D-X-Autofocus-disposition

Non seulement le nombre de points AF a augmenté, mais aussi leur fiabilité. La plupart des appareils photo professionnels modernes sont aujourd’hui équipés de systèmes autofocus extrêmement rapides et hautement configurables, capables de suivre les sujets en continu et d’acquérir la mise au point.

Les problèmes d’autofocus

Comme vous pouvez le voir ci-dessus, le système autofocus de détection de phase est très complexe et nécessite une grande précision pour obtenir des résultats précis. Plus important encore, le système de détection de phase/AF doit être correctement installé et aligné pendant le processus de fabrication. S’il y a ne serait-ce qu’une légère déviation, ce qui arrive parfois lors de la fabrication, l’autofocus est désactivé. C’est la principale raison pour laquelle la détection de phase a été la source de problèmes pratiquement depuis la sortie du premier DSLR équipé d’un capteur de détection de phase. Conscients de ces écarts possibles, tous les fabricants de DSLR ont mis au point un système de calibrage de haute précision qui en tient compte et qui permet de calibrer chaque appareil pendant le processus d’inspection et d’assurance qualité. Si un problème d’alignement du capteur de détection de phase est détecté, le système effectue un test automatique informatisé qui passe par chaque collimateur et l’ajuste manuellement dans l’appareil. Les points qui sont hors service sont recalibrés et réajustés, puis les valeurs de compensation sont inscrites dans le microprogramme de l’appareil.