Vous avez un reflex. Vous lui offrez une bonne optique... et les photos sont à côté de la plaque ; le point n'est pas fait là où on l'attendait. Vous visez un point précis, et la netteté est soit devant, soit derrière ce point. La situation est banale, sinon fréquente, malheureusement. Au début, on remet en question la stabilité du photographe, puis avec le temps et l'accumulation des erreurs, on en vient à la conclusion que le problème est certainement matériel, et non humain. C'est la plupart du temps l'autofocus qui fait défaut. Il fait la mise au point trop près (front focus) ou trop loin (back focus). Ces problèmes fréquents sont faciles à détecter, et à corriger... dans une certaine mesure.

L'autofocus, comment ça marche ?

Sur les boîtiers modernes, deux types de systèmes d'autofocus existent : la détection de contraste et la corrélation de phase. La détection de contraste a pour principal mérite d'être une méthode très précise, mais lente. À l'inverse, la corrélation de phase fonctionne très vite, et est potentiellement aussi précise... sauf si l'ensemble est mal calibré. Sur un reflex, on utilise la détection de contraste quand on utilise le mode Live View (la visée sur écran), et la corrélation de phase quand on vise par l'œilleton.

La détection de contraste : très fiable, mais lente

La détection de contraste utilise le capteur du boîtier. Il va procéder par phases successives de test / affinage afin de parvenir à un contraste optimal autour de la zone de mise au point choisie par l'utilisateur. Et pour peu que la zone choisie bénéficie d'assez de contraste, la méthode est extrêmement efficace. Mais elle nécessite une bonne lumière, et les boîtiers utilisant la seule détection de phase ont souvent de gros problèmes quand la lumière vient à faiblir. Le plus symptomatique étant le "patinage" (l'AF ne parvient pas à une mise au point sur la zone et essaie en boucle).

La corrélation de phase : rapide et (presque toujours) fiable

Sur les reflex on a souvent besoin de plus de vitesse. La chose est rendue possible par la corrélation de phase. Cette méthode n'utilise pas le capteur du boîtier, mais un capteur dédié. Lorsque la lumière entre par l'objectif, elle vient frapper un premier miroir, qui la renvoie vers le pentaprisme... et vers notre œil.


Le capteur de détection de phase du Canon EOS 1D-X.

Une infime partie de cette lumière passe à travers le miroir, et vient frapper un second miroir, qui la redirige vers le module AF à détection de phase. Sur ce dernier sont regroupés des petits capteurs surmontés de microlentilles, assignés chacun à un collimateur. Lorsque la lumière les frappe, ses rayons passent par les lentilles vers chaque capteur. Si la mise au point est bonne, les deux capteurs reçoivent la même image, en leur plein centre. Si la mise au point n'est pas bonne, l'image est différente sur les deux capteurs, c'est le déphasage. 


Détection de phase d'un autofocus.
Schéma
par Cmglee (travail personnel) [CC-BY-SA-3.0 ou GFDL], via Wikimedia Commons
, tiré de Wikipédia.

L'avantage de la méthode est que le déphasage est facilement mesurable. Il est donc tout aussi facile d'indiquer à l'optique comment bouger ses éléments, et dans quel sens (avant ou arrière), pour que la corrélation soit opérée et que l'image reçue par les deux capteurs soit identique.  

La plupart des collimateurs sont "droits", c'est-à-dire que chaque collimateur est associé à deux minuscules capteurs chargés d'analyser la réponse des rayons lumineux. Pour affiner la mesure, on peut ajouter deux autres capteurs, positionnés à 90° par rapport aux précédents... d'où le nom de capteur en croix. Ces derniers sont plus précis, mais plus complexes à déployer. On comprend facilement pourquoi. 


Fonctionnement de la corrélation de phase :
la lumière passe par un condenseur (1), puis par des lentilles de focalisation (2) avant de frapper les capteurs (3). 

L'AF par détection de phase est un système complexe à l'origine, et qui se complexifie avec le temps ; l'EOS 1D-X par exemple affiche 61 collimateurs, dont 41 en croix... ça fait beaucoup de mini capteurs à assembler !

Sur le schéma ci-dessous, on peut voir la répartition des collimateurs du 1D-X, et leur conception : 20 droits (principalement sur les bords), 41 en croix, dont les 5 centraux en double croix. Pour chaque "trait" sur le schéma, comptez deux capteurs et autant de microlentilles.



Et si tout ceci est à la fois rapide et précis, la complexité de l'ensemble nécessite un assemblage parfait et une calibration aux petits oignons en sortie d'usine pour fonctionner de manière optimale. Or ce n'est pas toujours le cas. Et dans certains cas, c'est à l'usage que l'ensemble se dérègle : chutes, vibrations répétées peuvent perturber l'ensemble. 

Jusque-là, nous avons essentiellement parlé boîtier. Mais dans les erreurs de mise au point, il se peut que le problème vienne aussi de l'optique. L'AF marche en effet de concert avec la motorisation de l'objectif, qui est lui-même un assemblage complexe de verre, de métal et de plastique. Là encore, la plus grande précision est requise à l'assemblage, et en opération.

Le sauveur : le micro-ajustement de l'autofocus. 

Si le point n'est jamais là où il faut, on peut corriger les problèmes, pour peu qu'ils soient raisonnables. 
Pour cela, il "suffit" d'avoir un reflex offrant la fonction de micro-ajustement de l'autofocus.
Nikon, Canon, Sony, Pentax, Olympus, Fuji... tous ont leur version de cet outil indispensable, surtout si vous comptez investir dans des optiques de qualité, et rendu plus impérieux encore par la montée en définition des capteurs récents. Un défaut à 12 Mpx pouvait passer inaperçu. Il ne l'est plus à 36 Mpx. 

Micro-ajustement de l'autofocus Canon
Le micro-ajustement de l'AF vu par Canon.

Repérer les problèmes éventuels

Dans la pratique, on ne se rend pas toujours compte tout de suite que son AF donne du mou. Ce sont souvent les images au développement qui déçoivent, qui ne sont pas conformes à ce que l'on en attend. Surtout quand on photographie à grande ouverture. Dans ces cas-là la zone de netteté étant restreinte, il faut impérativement qu'elle soit pile où on l'attendait pour que la photo soit réussie. Le moindre décalage et c'est foutu !
Pour mettre rapidement en évidence les éventuels problèmes d'autofocus, on peut procéder assez simplement. Voici une petite manipulation facile et souvent révélatrice.

Comparer le rendu en Live View et en visée reflex

Voici une petite méthode toute simple, se basant sur le principe que l'AF par détection de contraste est presque toujours exact. Il faudra donc idéalement disposer d'un boîtier avec fonction Live View. On téléchargera et on imprimera une mire de test. Une petite recherche avec les termes "mire de test photo" sur Internet donnera très rapidement accès à ce type de document, parfait pour nos exercices :

Mire de test de résolution ISO 12233 , Stephen H. Westin, copyright Cornell University
Mire de test de résolution ISO 12233 par Stephen H. Westin © Cornell University.
(télécharger cette mire de test en PDF sur le site de Cornell University)

 
La mire ci-dessus est la mire de test de résolution ISO 12233. C'est un document A3 à l'origine. On pourra le redécouper au format A4, et on l'imprimera avec autant de finesse que possible. 

Une fois imprimée, on l'accroche au mur. On fixe le reflex sur un trépied, on le positionne face à la mire, bien perpendiculairement ; on utilisera un déclencheur filaire ou sans fil, afin d'éviter de faire bouger le boîtier en cours de test. Vu qu'on va chercher le flou, autant éviter le flou de bougé. 

À quelle distance placer son appareil ? Il n'y a pas de règle stricte. Canon par exemple recommande de  positionner le boîtier à 50 fois la focale. Pour un 50 mm, on sera donc autour des 2 mètres. Mais encore une fois, pour cette partie de la manipulation, la distance importe assez peu, puisque nous allons simplement comparer deux photos d'une même mire pour voir si elles sont également nettes, rien de plus. 

Dans un premier temps, on va faire une première photo en mode Live View, en utilisant donc la détection de contraste. Ce sera le fichier de référence.

Dans un second temps, on ne bouge pas l'appareil, on le bascule en mode "reflex" en éteignant le Live View. On va tourner la bague de mise au point de l'optique afin de perdre la mise au point acquise avec la première photo et forcer ainsi le boîtier et l'optique à refaire une mise au point complète. Puis on va refaire la photo sans Live View, en utilisant alors la corrélation de phase du boîtier. Idéalement on refera la manipulation deux ou trois fois, afin d'éviter l'erreur de mise au point, ou le flou de bougé. On veillera également à utiliser le collimateur central pour la mise au point. Ce dernier est presque toujours en croix, donc normalement l'un des plus précis. 

Test de précision de l'autofocus par détection de contraste / corrélation de phase

Ensuite il ne reste plus qu'à comparer la première photo (faite avec la détection de contrastes) et l'une des suivantes (issues de la corrélation de phase). Si les images diffèrent, si les suivantes ne sont pas aussi nettes que la première, alors il y a un problème de mise au point. 

Est-ce l'optique ou le boîtier ?

On sait qu'il y a un problème. Mais provient-il du boîtier ou de l'optique ? Si on ne teste qu'un seul objectif, c'est impossible à dire. Pour isoler l'un ou l'autre, il faudra tester plusieurs optiques sur le même boîtier. 
Par exemple, nous avons ici un D800 sur lequel aucune optique ne fonctionne sans ajustement. Et toutes doivent être ajustées sur -12 à -17. Montez-les sur un autre boîtier... et là elles fonctionnent parfaitement bien sans avoir besoin d'être ajustées. C'est donc que les optiques sont hors de cause, mais que le module AF du D800 est mal calibré, et souffre d'un sérieux "front focus". 

Erreur d'autofocus : back focus

Mise en évidence du problème : dans Capture NX2, on peut révéler le collimateur utilisé par notre D800 capricieux pour réaliser la mise au point. Il est identifié par les marquages rouges. Or on voit bien que la zone nette est située sur l'autre œil, quelques centimètres plus loin. Agaçant, pour le moins. 

Doit-on rapporter le boîtier au SAV ?

Idéalement, un reflex expert ou pro devrait sortir d'usine avec des spécifications optimales. Qu'un boîtier à plusieurs centaines ou milliers d'euros souffre de ce type de problèmes est à la limite de l'admissible. Si on détecte le problème assez tôt, on peut rapporter son boîtier au constructeur et demander une correction.

C'est la chose à faire si le problème est bien marqué, ou carrément impossible à corriger via les programmes de micro-ajustement de l'AF des boîtiers.

Mais si le problème est contenu, si le boîtier (ou l'optique) n'est plus sous garantie ou si vous l'achetez d'occasion, il est facile à corriger, à condition que le décalage reste dans la fourchette de liberté accordée par le programme de micro-ajustement de l'AF. 

Attention enfin à un phénomène assez classique. Le fait de faire ajuster l'AF par le SAV de la marque peut révéler d'autres problèmes. Dans le cas de notre D800, un 70-200 mm était la seule optique à fonctionner parfaitement sur le boîtier avant son étalonnage... après réglage, les focales fixes passent sans micro-ajustement, mais le zoom est à recalibrer. Pour un problème réglé, un autre apparaît. 

Calibrer

Le problème est mis en évidence, il ne reste plus qu'à y remédier. Plusieurs solutions s'offrent à nous, certaines gratuites, d'autres payantes. 

Le système D

Les solutions gratuites sont assez simples à mettre en œuvre. La plus simple des solutions improvisées consiste à photographier une page de journal, avec un angle d'à peu près 45°, en ouvrant au maximum pour minimiser la profondeur de champ. En fonction de la focale utilisée, on va se mettre plus ou moins loin, de telle sorte qu'une seule ligne de texte soit nette. Attention, pour ce faire, on veillera à passer son boîtier en mode AF-S et à limiter la zone à un seul collimateur, de préférence le central. On vise, et si la ligne visée est la seule nette, l'AF est bon. La méthode ne brille pas par sa précision, certes. Et si elle ne permet pas vraiment de procéder à un réglage précis du boîtier, elle permet au moins de mettre rapidement les problèmes en évidence. 

Le système LensAlign

Pour confirmer les problèmes, et surtout régler son boîtier, une méthode un peu plus précise s'impose. Il en existe plusieurs. La plus connue est le principe du "LensALign".
Elle se compose d'une règle graduée, d'un support parfaitement vertical d'un côté, et de votre reflex de l'autre. LensAlign recommande d'utiliser une distance d'au moins 25 fois la focale de l'optique montée sur le boîtier, et le boîtier devra être parfaitement aligné (horizontalement et verticalement) sur la cible. L'usage d'un niveau à bulle est donc fortement recommandé.
Ensuite c'est assez simple : on vise le 0, on fait une photo, et on voit immédiatement si la zone de netteté est là où elle doit être. Si elle ne l'est pas, on ajuste son AF en conséquence.

> En savoir plus sur LensAlign
Lens Align, méthode de correction de l'autofocus : mire et règle graduée

Reikan Focal

L'autre solution consiste à recourir à des logiciels de calibration. L'un des pionniers en la matière est Reikan Focal. Cette solution offre plusieurs avantages : une calibration automatique (Canon) ou semi-automatique (Nikon) de l'AF, et un mode de test assez poussé permettant d'obtenir une carte relativement détaillée de la précision de son AF, collimateur par collimateur. 

Reikan Focal, solution de calibrage d'autofocus : carte de précision de l'AF par collimateur

Très pratique, le logiciel permet de régler sa mise au point de plusieurs manières. Dans tous les cas, on part de mires, disponibles en PDF et imprimables en l'état. On positionne son boîtier face à la cible, entre 25 et 50 x la focale en millimètres (entre 1,25 et 2,50 m pour un 50 mm).

Reikan Focal, solution de calibrage d'autofocus : réglage de la mire

On utilise ensuite l'utilitaire de vérification du positionnement, et quand tout est bon, on passe à la calibration.

Reikan Focal, solution de calibrage d'autofocus : calibration

Si on utilise un boîtier Nikon, il faudra saisir les valeurs de micro-ajustement dans le boîtier à la main, alors que le processus est automatique chez Canon. 

Reikan Focal, solution de calibrage d'autofocus : saisie des valeurs de micro-ajustement

Le tout est assez rapide, et précis si on suit les instructions de l'éditeur à la lettre. Mais il reste difficile d'échapper à quelques erreurs ou plantages assez énervants – tout aussi horripilants que les restrictions liées au logiciel (achat via PayPal uniquement, limitation à 5 boîtiers par licence, etc.).

Reikan Focal, solution de calibrage d'autofocus : écran d'erreur

Reikan Focal est-il la solution ultime ? Non. En tout cas il ne doit pas être utilisé seul, et ses résultats seront bien entendu à mettre à l'épreuve du terrain.

CONCLUSION

Malheureusement, même haut de gamme, les reflex sont assez souvent frappés par des défauts de mise au point. Ceux-ci sont parfois légers et faciles à rectifier, parfois plus lourds et nécessitent alors un passage par la case SAV. Et ils sont toujours très énervants.

L'origine du problème est souvent liée à la complexité croissante des systèmes, à des processus industriels pas toujours optimaux en début de production. On se souviendra en l'occurrence des débuts erratiques de l'AF du D800 par exemple ; heureusement, ces problèmes qui nous affectent touchent aussi les constructeurs (réputation, ventes, frais liés à la prise en charge des boîtiers, etc.) qui rectifient en général assez vite le tir quand le problème est identifié. On pourrait en déduire que la prudence serait de commencer par ne pas se ruer sur un nouveau modèle dès sa sortie. Mais c'est plus facile à dire qu'à faire.

La solution à tous ces maux viendra sans doute de nouveaux AF hybrides, que l'on voit se généraliser sur les... hybrides justement. Ces modules associant la rapidité de la corrélation de phase, parfois greffée directement sur le capteur d'image lui-même, et la précision de la détection de contraste pour affiner le tout. On imagine assez facilement un reflex doté de technologies similaires qui, dans notre cas, auraient comme mérite d'éliminer presque totalement les erreurs de mise au point.

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