Histoire de l’autofocus

L’autofocus, l’AF pour les intimes, est, selon moi, une excellente invention. Mais elle est parfois assez obscure quant à son fonctionnement. Avant d’essayer de comprendre comment il fonctionne, intéressons-nous un peu à son histoire. De son apparition dans les années 1930 à aujourd’hui, près d’un siècle plus tard, comment l’autofocus a-t-il évolué ? Ce que l’on connaît aujourd’hui chez certaines marques n’est pas apparu comme cela, comme une génération spontanée.

Alors, avant de comprendre l’autofocus et en tirer le meilleur parti, petit cours d’histoire…

Au commencement de l’autofocus était…

Il y a presque un siècle

Contrairement à la légende, ce n’est pas Leica avec son SL-2, qui a inventé l’autofocus. Historiquement, le premier brevet date de 1932, déposé par un inventeur américain d’origine arménienne, LG Smijian. Ce dernier a quelques inventions à son actif, dont le téléprompteur, les guichets automatiques bancaires distributeurs d’espèces (les fameux ATM ou DAB), le simulateur de vol. Et donc, l’autofocus, suite à sa création d’un appareil photo pour les portraits, le photoreflex.

Dès les années 1940, d’autres brevets vont émerger. Les premiers prototypes apparaissent, eux, dans les années 1950 et suivantes, chez Canon, Nikon et Leitz. Ce dernier va commencer à breveter sur la technologie de mise au point automatique à partir de 1960. Pendant 15 ans, ils ne cesseront de travailler sur ce sujet, jusqu’à l’année 1976 où Leica proposera son fameux SL-2, un prototype utilisant le système correfot. Fonctionnel, y compris en basse lumière, mais doté d’un moteur à 6 vitesses peu véloce, il n’a jamais été commercialisé. Trop gourmand en énergie !

1970, je me souviens…

Dès l’année suivante, en 1977, Konica proposa le C35-F, un petit compact argentique utilisant le procédé Honeywell Visitronic AF. Il s’agissait d’un système de mise au point automatique mécanique, utilisant des détecteurs sensibles à la lumière pour comparer deux images dans son télémètre. Pour l’anecdote, la conception de l’autofocus à détection de phase est venue des travaux Honeywell et des brevets déposés dans les années 1970. Ce qui a permis à cette société de poursuivre Minolta pour violation de brevet. Et de gagner ! Avec comme conséquence que tous les fabricants d’appareils photo ont dû payer Honeywell pour les droits d’utilisation de l’autofocus à détection de phase !

Tout va ensuite s’enchaîner très vite. En 1978, Polaroïd sort le SX-70, un reflex mono-objectif (SLR) AF, doté d’un système de mise au point automatique à sonar actif inclus dans le boîtier. En 1979, Canon débute sa longue domination avec le système CAF qui offrait la mise au point automatique, l’exposition automatique et le rembobinage automatique. Rien que cela ! Le premier appareil à en bénéficier fut un compact, le AF35M.

L’accélération au début de la décennie 1980

Pentax et son reflex ME-F

En 1981, Pentax dégaine son ME argentique, modifié pour intégrer un système AF basé sur la détection de contraste à travers l’objectif (TTL). Pour fonctionner, il est associé au zoom autofocus AF 35-70. Encore une fois, la mise au point n’était pas excellente.

La même année, Chinon a lancé le CE-5, un reflex à monture K, utilisant l’infrarouge avec de gros objectifs lourds équipés de moteurs montés sur l’objectif. Il suffisait d’appuyer sur le bouton de l’obturateur du CE-5 pour activer l’objectif AF 35-70 mm. Ce système ingénieux faisait instantanément pivoter le barillet de l’objectif jusqu’à obtenir la mise au point précise, empêchant même le déclenchement accidentel de l’obturateur tant que la mise au point n’était pas terminée.

Des acteurs s’engagent

Olympus se lance dans la bataille avec l’OM-30, un compact doté d’un zoom 35-70. Il offre alors de vraies nouveautés en matière d’AF, avec trois modes de mise au point :

• Un mode autofocus électronique permettant par pression sur le bouton de déclenchement de faire la mise au point instantanément. Il s’agit là du fameux « one touch autofocus » installé dans nos habitudes.
• Un mode d’aide à la mise au point électronique, l’utilisateur tournant la bague de mise au point en s’appuyant sur un dispositif de LED et de signaux sonores.
• Un mode optique, une mise au point manuelle via un télémètre à microprisme/image divisée et une zone mate.

Malheureusement, cet autofocus n’a pas été une grande réussite, péchant lui aussi par sa lenteur et son imprécision.

Durant la période 1981-85, Nikon fourbit ses armes et propose enfin un compact AF 35 mm. Le L35AF fut bien accueilli en raison de son excellent objectif 35/2.8 et surtout de sa mise au point automatique précise. Enfin ! Comble du raffinement, des icônes dans le viseur indiquent où la mise au point est faite pendant que vous photographiez. Ce compact a tout pour plaire.

Après Nikon, Minolta puis Canon

Avec son modèle 7000, Minolta a décidé d’intégrer les capteurs AF et le moteur au boîtier. Une réussite puisqu’il était en mesure d’effectuer une mise au point assez rapide tout en étant précise, même dans des conditions de faible luminosité. L’autofocus était de type détection de phase (PD).

De fait, les objectifs ne nécessitant plus de moteurs, ils étaient moins lourds et plus simples à concevoir. Petite anedectote, c’est avec ce boîtier qu’apparaît la monture A qui allait perdurer au delà du rachat de Minolta par Sony (son remplacement par la monture E n’intervenant que quelque temps après).

En 1985, Canon se lance aussi avec le T80, premier appareil photo reflex mono-objectif 35 mm autofocus de cette marque. Pour réussir, Canon a dû modifier sa monture FD en lui apportant la possibilité de transmettre des signaux et en incluant une matrice CCD linéaire pour la détection de contraste d’image TTL. Malgré trois objectifs dédiés proposés, le T80 n’a pas rencontré un grand succès. Par contre, son développement a surtout convaincu Canon de repenser tout depuis zéro (voir ci-dessous).

1986, année de début de la bascule ?

Nikon, ne restant pas inactif, introduit en 1986 le F-501, un reflex avec autofocus passif à détection de phase TTL et de nouveaux objectifs autofocus (AF). Au programme, de nombreuses améliorations entrevues ici et là, avec le chargement et l’avance automatiques du film, l’entraînement par moteur intégré, une communication électronique entre boîtier et objectifs, un AF mode simple ou continu et une vitesse d’avance du film de 2,5 images par seconde (image/s) en mode continu. Les nouveaux objectifs s’appuyaient, eux, sur le moteur autofocus du boîtier de l’appareil photo, qui pilotait le mécanisme de mise au point via une vis sans fin dans la monture de l’objectif.

Ce F-501 fut le premier succès grand public d’un reflex à mise au point automatique.

À partir de son expérience T80, Canon a décidé dès 1985 de redéfinir entièrement l’autofocus. Une démarche qui aboutit au système EOS, toujours en vigueur aujourd’hui, 40 années plus tard. Au départ de la feuille blanche, des concepts qui sont devenus la norme ou presque :

• Une monture devait être entièrement électronique.
• L’intégration des moteurs dans l’objectif, à l’instar de ce qu’avait proposé Pentax, seule façon de permettre une mise au point à grande vitesse.
• Créer un mécanisme permettant la coordination entre la commande d’ouverture et la mise au point AF.

Des principes qui régissent aujourd’hui le monde des objectifs.

En 1988, Nikon proposa le F4, premier Nikon professionnel à être doté d’un système de mise au point automatique pratique. Petit bonus pour certains, ce F4 offrait une compatibilité ascendante, comme pour Pentax avec sa monture K. Il pouvait utiliser n’importe quel objectif à monture F sorti depuis 1959, qu’il soit manuel ou AF. Une idée qui perdurera jusqu’à l’abandon de la monture F.
Cette année là a vu apparaître d’autres modèles, comme les Minolta 7000i ou le Nikon F-801.

En route vers les systèmes actuels d’autofocus

Switch Nikon / Canon

Avec son système EOS, argentique tout d’abord, numérique ensuite, Canon pris la première place à Nikon qui dominait jusqu’alors le marché des reflex à mise au point manuelle. Une place qu’elle gardera, ne se laissant détrôner qu’à de rares reprises par la suite.

Sur le marché des reflex, les moteurs intégrés à l’objectif sont devenus la norme pour la mise au point automatique. Si, aux débuts, les moteurs se montraient peu rapides et extrêmement bruyants, les marques n’ont eu de cesse de les améliorer. Il convenait de gagner en rapidité et en bruit. Entendre le moteur « pomper » n’était certes pas chose agréable. Mais surtout, gagner en rapidité est synonyme de gain de temps pour permettre le suivi du focus. Car après la mise au point automatique, la nouvelle bataille allait se jouer sur le suivi AF.

Un concept assez simple du temps de l’argentique où il fallait disposer d’un mécanisme d’entraînement motorisé du film, lequel laissait le temps de suivre des déplacements. Avec l’avènement du numérique et la possibilité de faire un grand nombre de clichés en 1 seconde, il en allait autrement.

L’arrivée de l’ultrason

Sans surprise, Canon, Minolta (avant le rachat par Sony) et Nikon furent les pionniers dans ce domaine. Et c’est ainsi que les moteurs à ultrasons firent leur apparition. Il s’agit de moteurs de type piézoélectriques, mus par la vibration ultrasonore d’un composant placé en face d’un autre composant. Les appellations sont nombreuses selon les marques, comme :

• Canon : USM, UltraSonic Motor
• Minolta, Konica Minolta, Sony : SSM, Super Sonic wave Motor (moteur annulaire)
• Sony : DDSSM, Direct Drive Super Sonic wave Motor (moteur linéaire)
• Nikon : SWM, Silent Wave Motor
• Pentax : SDM, Supersonic Dynamic Motor
• Sigma : HSM, Hyper Sonic Motor
• Tamron : USD, Ultrasonic Silent Drive
• Autre…

Nikon bénéficiait de la rétrocompatibilité, mais Canon avait déjà plus d’une décennie d’expérience avec l’EOS et avait acquis un avantage considérable. Les deux titans allaient continuer à se battre dans une compétition qui allait bientôt entrer dans l’ère numérique, mais ils allaient être rejoints par le géant de l’électronique Sony, qui avait acquis Minolta et sa technologie de mise au point automatique…

Toujours à la recherche d’une plus grande vitesse et précision, les constructeurs s’intéressent à diverses solutions techniques. Certaines pistes sont explorées, comme les moteurs utilisant la force magnétique pour entraîner la mise au point des objectifs.

Et depuis ?

Les AF ont continué à s’améliorer, devenant de plus en plus précis, de plus en plus rapides dans l’acquisition et le suivi. Désormais, certains systèmes sont capables de détecter l’œil d’un chien qui fonce vers le photographe, lequel prend des clichés en rafale à 15 i/s, ou plus. Le tout, avec extrêmement peu de déchets, voire aucun.

D’autres technologies commencent aussi à envahir l’autofocus, comme le LIDAR. Il s’agit d’une technologie de télédétection qui utilise des faisceaux laser pour mesurer des distances et des mouvements précis en temps réel. Apple a ainsi intégré des LIDAR pour l’AF de son iPhone. Et, en 2025, Panasonic va en faire de même. Les avantages sont assez intéressants, pour peu de désavantages :

• La rapidité : Le LIDAR mesure instantanément la distance et ajuste la mise au point sans attendre le contraste de l’image.
• Meilleur en basse lumière : Le LIDAR fonctionne dans l’obscurité, comme en plein jour puisqu’il n’utilise pas la lumière, contrairement à l’AF traditionnel qui dépend des conditions de lumière.
• Meilleure séparation des plans : Il permet une meilleure séparation entre le sujet et l’arrière-plan en floutant avec plus de précision.

 

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Difficile de résumer cette riche histoire, pleine d’avancées technologiques. Aujourd’hui l’AF a envahi la prise de vue. Mais comment l’autofocus fonctionne-t-il ? La suite au prochain chapitre…