L’autofocus expliqué

Ou comment presque tout savoir sur l’autofocus ! Du moins nous l’espérons, car il est assez compliqué d’expliquer l’autofocus tout en étant exhaustif.

Je ne sais pas pour vous, mais, selon moi, l’autofocus, l’AF pour les intimes, est une des meilleures inventions en photographie. Sans doute parce que je suis fâché avec la mise au point manuelle ! Mais elle est parfois assez obscure quant à son fonctionnement. Pour nombre d’entre nous, débutants ou amateurs bien éclairés, ses différents modes et ses modes d’utilisation (oui, le pluriel est de mise) sont un vrai casse-tête. De son invention dans les années 1930 à aujourd’hui, près d’un siècle plus tard, en passant par les premiers prototypes des années 1950, l’histoire de l’autofocus a grandement été mouvementée !

Si certains appareils photo disposent d’un système assez simple, facile à mettre en œuvre, d’autres proposent de véritables usines à gaz. Entre les nombreux paramètres, personnalisations et options que proposent certaines marques en 2025, il y a de quoi devenir fou. Pourtant, quels que soient la marque ou le modèle d’appareil photo, l’autofocus ne devrait pas être si difficile à comprendre.

Alors, comment comprendre l’autofocus et en tirer le meilleur parti ? Peut-être en (re)fournissant certaines explications, le sujet ayant déjà été abordé dans le passé de PK.

De l’importance de l’autofocus

Un choix entre la mise au point manuelle et l’autofocus

Sauf cas particuliers où la photo doit être floue par volonté artistique, le sujet principal doit être net. Avec parfois moins d’exigence sur le reste de l’image. Tout dépend de ce que le photographe souhaite obtenir. Et puis il y a ceux qui considèrent qu’une bonne photo doit être parfaite de netteté sur l’intégralité du cliché. Que tout léger flou, même infime, doit conduire à sa suppression. Une forme d’intégrisme.

Afin d’obtenir un résultat qui correspond à leur vision, certains photographes préfèrent effectuer la mise au point avec un objectif en mode manuel. D’autres préfèrent faire confiance au système AF.

L’autofocus est une merveilleuse invention, puisque, grâce à elle, les photographes peuvent obtenir des photos nettes sans faire d’effort particulier. Mais, les autofocus modernes n’ont plus grand-chose à voir avec celui des débuts, dans les années 1970-80. Pourtant, sur le fond, le principe est assez simple. Un appareil photo dispose d’un outil dédié qui va mesurer (peu importe le procédé) la distance entre le capteur et le sujet. De cette mesure, le mécanisme va ajuster automatiquement la position de l’objectif, via un déplacement d’une lentille ou d’un groupe de lentilles. Le but étant de rendre le sujet net !

Pas un autofocus, mais plusieurs

Il existe différents modes d’autofocus à la disposition du photographe, qui pourra choisir en fonction des circonstances. Le choix est large, d’une mise au point automatique unique, au suivi des yeux/visage/sujet, en passant par la mise au point continue, un autofocus par zone. Je dois en oublier, tellement les modes se sont multipliés sous l’influence principale du trio Canon/Nikon/Sony. Tous ces modes ont été développés pour apporter une solution spécifique à des situations spécifiques. Et chaque mode aura des impacts différents sur les résultats.

Pour les photographes qui passent d’un AF relativement basique de type AF-S/AF-C en point unique ou par petit groupe, le tout avec un nombre réduit de collimateurs (comme sur le Pentax K-1), à un AF très évolué, comme on en trouve en 2025, le pas à franchir semble être un abîme.

Détection de phase vs Détection de contraste

Ces deux expressions, vous avez certainement dû les entendre ou les lire. Il s’agit de deux grandes méthodes permettant l’autofocus. Un concurrent est en train de se monter de façon sérieuse, il s’agit du LIDAR. Apple l’utilise déjà avec succès et Panasonic souhaite l’intégrer. Cette dernière technologie sera à suivre dans le futur. En attendant, on s’intéresse aux deux premières.

L’autofocus à détection de phase

La technologie de détection de phase (PDAF pour les intimes, un acronyme qui signifie Phase Detection AutoFocus) est une technologie utilisée principalement dans les appareils photo de type reflex (les DSLR), ainsi que par de nombreux smartphones. Elle permet d’effectuer une mise au point rapide et précise.

Ce que beaucoup ne savent pas, c’est qu’il existe non pas un miroir, mais deux dans les boîtiers reflex. Le premier, positionné à 45°, est le plus connu, celui qu’on voit visuellement quand on change d’objectif ou sur toutes les illustrations classiques d’un DSLR. Sauf qu’il existe un second miroir, derrière le miroir reflex, qui va, lui, réfléchir une partie de la lumière vers un capteur à détection de phase.

Principe de la détection de phase

L’autofocus à détection de phase repose sur un principe optique qui compare deux images captées par au moins deux capteurs dédiés pour déterminer si l’objet est net ou non. Ces capteurs sont très proches, mais légèrement décalés. Lorsque la lumière atteint ces deux capteurs, les rayons lumineux sont dirigés pour converger vers le centre de chaque capteur. Si le centre est atteint sur les deux capteurs, les images sont identiques. L’objet est alors parfaitement mis au point. Si un objet est hors focus, la lumière ne convergera plus au centre, frappant différents côtés du capteur.

Cette technique de détection permet de savoir si la mise au point s’est faite avant le sujet choisi ou après. Et d’en déduire les rectifications à apporter. Ces modifications sont envoyées sous forme d’instructions au moteur pilotant l’objectif, ce qui permettra d’adapter finement la mise au point. Toute l’opération est très rapide. C’est la raison pour laquelle le système de détection de phase est beaucoup plus rapide que le système de détection de contraste.

À son arrivée au niveau du (ou des) capteur(s) dédié(s), certains traitements vont être effectués :

1. Séparation de la lumière : Le faisceau lumineux est divisé en deux images à l’aide d’un système de prismes ou de microlentilles.
2. Analyse des phases : Ces deux images sont comparées et si elles sont décalées, cela signifie que l’image n’est pas nette.
3. Calcul de l’ajustement : L’appareil photo détermine alors la distance et la direction dans laquelle l’objectif doit être déplacé pour aligner les deux images.
4. Mise au point rapide : La correction est transmise à l’objectif qui va ajuster les lentilles grâce aux moteurs très précis
5. Le processus recommence ensuite à l’étape 1 jusqu’à ce que les deux images coïncident parfaitement, garantissant ainsi une netteté optimale.

Avantages et inconvénients de l’autofocus à détection de phase

Il dispose de nombreux avantages par rapport à l’autre système AF, mais aussi, comme rien n’est parfait, quelques inconvénients.

Avantages	Inconvénients
Rapidité : Contrairement à l’autofocus par contraste, le PDAF se montre plus rapide, car il détermine directement dans quelle direction déplacer la mise au point.	Nécessite du matériel dédié : il faut un capteur disposant de pixels spécialisés pour la détection de phase.
Précision : Le PDAF est plus efficace pour le suivi des sujets en mouvement, même rapide	Moins efficace sur des sujets sans contraste : Sur des surfaces unies ou peu texturées, il peut s’avérer moins performant.
	Le système de détection de phase/AF doit être correctement installé et aligné pendant le processus de fabrication.
	Plus le nombre de collimateurs est élevé, plus les capteurs dédiés à la détection de phase sont nombreux, ce qui complexifie la conception et l’industrialisation.

L’autofocus à détection de contraste

L’autofocus à détection de contraste (Contrast Detection AutoFocus ou CDAF) est une technologie de mise au point automatique utilisée principalement dans les appareils photo hybrides (dits mirrorless), les compacts et certains smartphones. Il est aussi utilisé dans le mode Liveview de nombreux reflex.

Ce système d’AF repose sur une analyse du contraste dans l’image captée, entre les bords de l’image, afin de trouver la mise au point :

1. Capture de l’image : L’appareil photo analyse l’image en temps réel, au travers du capteur.
2. Mesure du contraste : Le système évalue le niveau de netteté de la zone choisie par le photographe, en mesurant la transition entre les pixels clairs et foncés (le contraste).
3. Ajustement de la mise au point : Si le contraste n’est pas maximal, l’objectif ajuste sa position pour voir si la netteté s’améliore.
4. Répétition du processus : L’appareil teste plusieurs positions de mise au point jusqu’à trouver celle où le contraste est le plus élevé.
5. Confirmation de la mise au point : Une fois la netteté optimale atteinte, la mise au point est verrouillée.

La détection de contraste est basée sur l’analyse du contraste des pixels sur le capteur. Elle nécessite des déplacements rapides des lentilles de l’objectif d’avant en arrière jusqu’à ce qu’il soit mis au point. Le moteur doit donc se montrer particulièrement performant, surtout en mode suivi.

Avantages de l’autofocus de la détection de contraste

Ce système offre lui aussi des avantages et des inconvénients.

Avantages	Inconvénients
Très grande précision pour les objets immobiles.	L’acquisition de la netteté est plus lente.
Ne dépends pas de capteurs secondaires, mais directement de l’image perçue.	Les scènes à faible contraste peuvent connaître des difficultés pour obtenir la mise au point.
La détection de contraste peut se concentrer sur n’importe quelle zone du cadre et non sur des collimateurs (qui sont des points fixes).	Même problématique pour les scènes mal éclairées ou faiblement éclairées.
En ajustant légèrement la mise au point d’avant en arrière, l’appareil photo peut localiser le meilleur contraste, ce qui permet des ajustements plus précis.	L’objectif peut « pomper » le temps qu’il arrive à faire la mise au point, surtout si les conditions de lumière ne sont pas bonnes.

Systèmes de mise au point automatique hybrides

Au début des hybrides, ces derniers utilisaient uniquement l’autofocus à détection de contraste. La nécessité d’un double miroir empêchait l’intégration de l’AF à détection de phase, puisqu’il n’y en a pas dans ce type d’appareil photo. À force de développer les concepts, les ingénieurs ont réussi à intégrer les capteurs de détection de phase directement dans le capteur d’image.

Il s’agit des capteurs PDAF (Phase Detection Autofocus) ou capteurs à pixels à détection de phase. On les connaît aussi sous l’appellation capteur empilé. Ils sont plus complexes à concevoir que les capteurs traditionnels.

Les premières générations de capteurs empilés ne permettaient la détection de phase qu’au centre, laissant la détection de contraste agir pour l’ensemble du capteur. Désormais, la quasi-totalité du capteur peut en bénéficier. La mise au point AF des appareils mirroless modernes combine à la fois la détection de phase et celle de contraste, afin d’obtenir le meilleur des deux mondes. Les capteurs de détection de phase sur le capteur de l’appareil photo calculeront rapidement la distance de mise au point, tandis que la détection du contraste l’ajustera pour la précision.

Associée à des moteurs très, voire ultrarapides, elle permet d’effectuer un bien meilleur suivi de sujets en déplacement. Ce qui offre d’excellentes performances dans diverses conditions de prise de vue.

Les terminologies changent selon les constructeurs :

• Dual Pixel AF pour Canon. Chaque pixel du capteur est divisé en deux photodiodes pour effectuer la détection de phase en continu.
• Quad Pixel AF pour Canon et Samsung. Comme le Dual Pixel, sauf que chaque pixel est divisé en quatre parties, améliorant la mise au point en toutes directions.
• Exmor RS pour Sony.
• X-Trans avec PDAF (Fujifilm).
• Stacked BSI CMOS avec PDAF pour Nikon, Sony et autres.
• On peut aussi trouver parfois le terme Hybrid Autofocus.

Les collimateurs

Quand l’AF est activé sur les APN, dans le viseur sont visibles de petits rectangles/carrés répartis sur toute ou partie de sa surface (ou de l’écran externe si votre appareil n’a pas de viseur). Ce sont les collimateurs qui indiquent l’endroit ou les zones où l’appareil photo doit effectuer la mise au point.

Il existe plusieurs types de collimateurs qui servent à détecter la mise au point en fonction de l’orientation des contrastes dans la scène :

• Les collimateurs verticaux : Ils détectent les contrastes horizontaux dans l’image, permettent la mise au point sur des lignes ou motifs horizontaux (comme un horizon, une clôture horizontale). Mais ils sont très inefficaces sur des lignes verticales, ne pouvant pas à faire le point de focus.
• Les collimateurs horizontaux : ils détectent les contrastes verticaux, permettent la mise au point sur des sujets ayant des lignes verticales (comme un lampadaire, un bord d’immeuble), mais sont inefficaces sur les sujets ayant de nombreuses lignes horizontales.
• Les collimateurs en croix (ou carrés), qui sont des collimateurs à la fois verticaux et horizontaux. Les meilleurs, mais souvent peu nombreux.

Les collimateurs les plus efficaces sont donc les collimateurs en croix. Le type et la répartition des collimateurs sont différents selon les appareils photo. Pendant longtemps, les appareils photo n’avaient qu’un seul collimateur de ce type, celui qui se trouve au centre. Ce collimateur central est le plus efficace pour faire une map rapide. Sur les appareils haut de gamme, les constructeurs ont augmenté leur nombre.

Pour faire la mise au point, soit vous choisissez de faire l’autofocus à un endroit précis, soit vous laissez l’appareil photo choisir, comme un grand, les collimateurs qu’il estimera adaptés.

• Les collimateurs en Zone AF automatique : tous les collimateurs sont sélectionnés et l’appareil fait la mise au point à l’endroit qui lui paraît le plus logique. Souvent sur le sujet ou l’objet le plus près de vous. C’est simple, rapide et efficace. Mais vous n’avez aucun contrôle sur le résultat, hormis de choisir la composition en fonction du sujet.
• Le collimateur central : seul le collimateur central (le meilleur puisqu’en croix) est sélectionné. Vous devrez donc composer votre image en fonction de ce choix.
• Les collimateurs en Zone AF point sélectifs : vous déplacez le point du focus à votre convenance, sur tous les collimateurs disponibles. Cela vous permet de choisir très exactement où vous voulez effectuer la mise au point. L’inconvénient, c’est qu’il n’est pas toujours facile de passer rapidement d’un collimateur à l’autre (sauf en cas de touches dédiées ou de joystick). Il convient de faire attention aux types de collimateurs, car ils peuvent rendre la map compliquée.
• Les collimateurs en Zone AF dynamique, disponible uniquement sur certains appareils. On sélectionne un collimateur et la mise au point se fait grâce au collimateur sélectionné ainsi que ses voisins. Une sorte de mélange entre les deux précédents.

Le choix du type de sélection est fonction de vos pratiques, de votre besoin de contrôler exactement le point focus (essentiel en portrait, nettement moins dans le cadre de la photo de paysage)… et du choix offert par votre boîtier !

Types de modes de mise au point automatique

Mise au point automatique unique (AF-S)

L’autofocus à point unique est un mode simple et facile à utiliser. Il s’agit d’un mode où vous, l’utilisateur, sélectionnez un seul point ou une seule zone dans une scène où le focus doit s’effectuer. C’est pratique lorsque votre sujet ne bouge pas ; vous choisissez un point de mise au point automatique, et l’appareil photo se concentrera sur cette zone.

La mise au point automatique à point unique est couramment utilisée en photographie de portrait, car elle est la plus adaptée. On privilégiera la zone de focus unique plutôt pour les paysages ou la faune, surtout si votre sujet est obstrué par des objets tels que des branches, une clôture ou d’autres barrières.

L’inconvénient majeur de la mise au point automatique à point unique est qu’elle nécessite un placement précis de votre sujet. Dès lors, elle est inadaptée pour toutes les pratiques dont les sujets se déplacent plus ou moins rapidement (les sports de mouvement, les déplacements urbains, etc.). Autre inconvénient, si la zone sur laquelle vous essayez de vous concentrer a un faible contraste. L’appareil photo peut alors « pomper », empêchant la map de s’effectuer.

Mise au point automatique continue (ServoAI / AF-C)

La mise au point continue fonctionne comme son nom l’indique. L’AF suit et ajuste continuellement la mise au point au fur et à mesure que le sujet se déplace tout au long de la scène, en se recentrant tant que vous avez le bouton du déclencheur à moitié enfoncé. C’est un mode idéal pour photographier la faune, le sport ou tout autre sujet en mouvement. Il gardera le sujet net même s’il bouge et change de distance au fur et à mesure que vous composez votre scène.

Mise au point automatique (AF-A / AI Focus)

Il s’agit d’un mixte entre l’AF-S et l’AF-C. Dans ce mode, l’appareil photo bascule automatiquement entre le mode de mise au point à prise de vue unique (pour les sujets stationnaires) et le mode de mise au point continue (pour les sujets en mouvement). Vous permettez à l’appareil photo de déterminer quel mode utiliser en fonction de votre sujet.

Tous les boîtiers ne disposent pas de cette fonctionnalité. Qui d’ailleurs n’est pas très efficace selon les marques. Pour certaines, les résultats sont excellents. Pour d’autres, l’AF est incapable de fixer sa map sur le sujet réel et les ratés sont nombreux. À tester selon les modèles, mais ce mode n’est pas forcément conseillé.

Mise au point automatique de zone et mise au point automatique dynamique

La mise au point de zone est un paramètre qui vous permet de préfocaliser sur une zone du cadre. Cela sera particulièrement utile lorsque vous savez où se trouvera votre sujet dans le cadre. Cela fonctionne en sélectionnant la zone. L’appareil photo choisit les points de mise au point automatique pour vous dans cette zone, avec des points se déplaçant dans la zone désignée. Un mode conçu pour les sujets en mouvement. Comme la photographie de rue, les sports, les animaux de compagnie ou les enfants.

La mise au point automatique dynamique, ou AF dynamique, est un mode de mise au point qui vous permet de sélectionner un point de mise au point principal. Si votre sujet sort du point de mise au point automatique sélectionné, l’appareil photo utilisera les points de mise au point automatique environnants pour maintenir la mise au point sur votre sujet. Combiné avec l’autofocus continu, il peut ajuster la map au fur et à mesure que le sujet se déplace. C’est idéal pour suivre des sujets comme les athlètes ou la faune.

Mise au point automatique de détection du visage et des yeux

Voici quelques-unes des avancées les plus importantes en matière de mise au point automatique. Du moins pour beaucoup de photographes  !

La mise au point automatique avec détection du visage et des yeux utilise l’intelligence artificielle ainsi que des algorithmes avancés afin de reconnaître les traits humains et faire une mise au point ultra-précise sur les yeux. La caméra détectera automatiquement le visage et les yeux de votre sujet. Si vous êtes un photographe de portrait, cela augmentera énormément les chances que vous vous concentriez sur les yeux de votre sujet et non sur les cils.

Dans un premier temps, le processeur d’image de votre APN analyse l’image reçue par le capteur en temps réel. Un algorithme de reconnaissance faciale détecte la présence de visages dans la scène. Les boîtiers récents sont même en mesure de détecter et s’accrocher à un œil (Eye AF). Une fois un visage ou un œil identifié, grâce au suivi intelligent (le tracking AF), il va ajuster en continu la mise au point. Ceci même si le sujet bouge, en suivant dynamiquement les yeux ou le visage. Petit raffinement, cela fonctionne aussi très souvent même si le sujet tourne la tête ou regarde de côté !

Pour rappel, les yeux sont la zone la plus importante pour obtenir un regard net en portrait.

S’il n’y a pas de sujets vivants, et que l’option est bien sélectionnée, l’appareil cherche des sujets comme les avions ou les voitures.

Au début cette détection ne concernait que les sujets humains. Après avoir été étendu aux animaux (chien, chat, oiseau, cheval, autre), le système inclut désormais voitures, avions, bateaux, etc. Pour les vidéastes, certains boîtiers offrent la possibilité de les utiliser en vidéo.

Et si l’autofocus ne se fait pas ?

Comme tout, l’autofocus aura parfois des problèmes. Voici quelques problèmes courants et des instructions pour les résoudre.

La mise au point automatique ne se verrouille pas

De temps en temps, l’appareil photo « pompe ». Dans la réalité, c’est surtout l’objectif qui pompe, la lentille ou le groupe de lentilles se déplaçant sans fin, sans parvenir à faire la mise au point. Cela peut se produire en raison d’une faible lumière ou d’un faible contraste.

Pour corriger, il faut changer de zone dans l’image, pour une qui est plus lumineuse. Si l’emplacement sur lequel vous vous concentrez a un faible contraste, essayez de trouver une zone de contraste plus élevé et concentrez-vous là.

Problème : Mise au point arrière ou avant

Qu’est-ce que c’est ? Vous avez sans doute déjà entendu parler du ‘back focus‘ ou du ‘front focus‘. La mise au point s’effectue, mais soit sur une zone avant le sujet retenu, soit après. Ce qui fait que votre sujet n’est pas net ! Ce problème affecte aléatoirement les objectifs, suite à une mauvaise calibration en usine.

Il y a deux façons pour corriger :

• Une intervention sur l’objectif directement par des experts, afin de le recalibrer. Comme cela nécessite un démontage, un passage au SAV est obligatoire. Si l’objectif est encore sous garantie, il faut en passer par le magasin où l’objectif a été acheté. Sinon, vous pouvez contacter directement le SAV. Il s’agit de la meilleure option pour de très nombreux photographes. La seule qui offrira une vraie réparation.
• Certaines marques, comme Pentax, autorisent une correction par le boîtier qui va compenser le décalage. Attention l’objectif n’est alors pas corrigé. Il faut acheter une mire d’étalonnage qu’il convient de photographier en respectant certaines distances. L’examen du résultat permet de savoir si le point focus est avant ou après la cible. Une fois la correction apportée sur le boîtier, il faut vérifier et recommencer autant de fois que nécessaire, jusqu’à que la cible soit nette et précise.

Mémento : choisir le bon mode de mise au point

Un petit aide mémoire, complètement non exhaustif, sur les modes de MAP à utiliser pour certaines pratiques :

• Portraits : AF-S + Détection de visage/œil
• Sports/Faune : AF-C + Zone AF/Suivi
• Paysages : Mise au point manuelle ou AF-S
• Photographie de rue : AF-C ou AF-S avec Zone AF ou Snapfocus
• Macro : Mise au point manuelle ou Spot ou Collimateur unique
  

 

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Si à l’origine, l’autofocus était relativement simple, celui-ci s’est considérablement complexifié selon les marques. Et ce n’est pas fini ! Des constructeurs utilisent désormais les mouvements de votre œil pour déterminer la zone ou le sujet choisi. Et il y a d’autres améliorations possibles, comme le LIDAR.

L’autofocus a tellement évolué qu’il apparaît déroutant de sophistication. Nous espérons que les informations apportées ont rendu ce sujet plus compréhensible. Et moins intimidant !

Prenez votre temps, étudiez et pratiquez, pratiquez et pratiquez ! Les choses deviendront plus claires au fur et à mesure. L’autofocus est l’une des choses les plus importantes que vous devriez apprendre au début !