Pourquoi contrôler la mise au point
La mise au point sur les appareils reflex se fait à partir d’un module d’autofocus (AF) qui est basé sur la technologie de détection de phase. C’est un système indépendant du capteur photo, il utilise des capteurs spécifiques logés dans à la base du boitier, sous le miroir.
Pour plus de détails, voir l’ article  de Bernard Rome ou un autre  paru dans Focus numérique.
Ce système très complexe a principalement comme avantage sa réactivité et comme inconvénient des décalages de mise au point avec certains boitiers et objectifs.
La mise au point doit être d’autant plus précise que la profondeur de champ est faible, c’est le cas lorsque l’objectif est utilisé aux grandes ouvertures.
La profondeur de champ se réduit aussi avec le diamètre du cercle de confusion qui est d’autant plus faible que les pixels du capteur sont petits.  Les appareils reflex numériques ont une résolution importante, avec souvent plus de 20 millions de pixels d’où des pixels de petite taille. Pour plus de détails voir l’article sur la profondeur de champ.
Les deux paramètres, grande ouverture et petite taille des pixels sur le capteur, nécessitent un système d’autofocus performant.

Principe de la mesure
Le contrôle de la mise au point permet de s’assurer que le système d’autofocus est bien calé ou qu’il y a un front ou back focus (mise au point en avant ou en arrière), et éventuellement d’ajuster le système si l’appareil photo ou l’objectif le permet.
Plusieurs systèmes sont utilisés :
– règle graduée inclinée: LensAlign commercialise un tel dispositif

On peut directement visualiser et mesurer le décalage de la mise au point par rapport à la cible verticale.
– mire en étoile ou concentrique ( exemple Focus Checker) qui donne une indication sur le décalage de mise au point, mais ne la mesure pas. C’est pratique pour régler l’ajustement de l’autofocus.
– vérifier que la mise au point est la même en liveview et en détection de phase.

Réalisation pratique
Je me suis inspiré du système LensAlign pour réaliser un système de contrôle de l’AF basé sur une règle inclinée. Il est important que la règle soit graduée avec des symboles qui donnent le maximum de contraste afin d’apprécier la zone de netteté.
La règle  est installée sur un support et inclinée de 20° par rapport à l’horizontale. La graduation, en cm,  correspond à la distance rapportée sur un plan horizontal.
Fichiers à télécharger pour imprimer la règle et la cible sur du papier A4.

Réalisation du test
Le support de la règle est placé sur une surface horizontale. La cible de mise au point est verticale  et placée au niveau 0 de la règle.
L’appareil photo, mis sur un pied, est mis à 50 fois la distance focale de l’objectif par rapport à la cible. Cette valeur est recommandée par Canon pour réaliser les tests. Par exemple, pour une focale de 50 mm, la distance est de 2,5 m.
L’appareil photo est soigneusement orienté avec l’ objectif en position horizontale, en face et perpendiculaire à la cible.
On utilise le collimateur central, l’autofocus est en mode prise de vue unique one shot (Canon), Single (Nikon) ou équivalent. Viser une zone contrastée de la mire, comme l’étoile.
Les tests sont réalisés en lumière du jour, idéalement avec du soleil voilé ou en lumière artificielle avec des lampes halogène. Il faut éviter les tubes fluo car la mise au point peut varier avec cet éclairage.
Ouvrir le diaphragme au maximum de façon à obtenir une profondeur de champ réduite, cela facilitera l’appréciation de la zone de netteté. Le stabilisateur est coupé s’il est présent.

Mesure du décalage de la mise au point
Les images sont en RAW et traitées avec Lightroom avec un peu d’accentuation.
Un exemple avec le boitier Canon 5D Mk3 et l’objectif Canon 50 mm F1,4, en lumière naturelle avec du soleil:

Le traitement de cette image avec Gimp et  un filtre de type relief (paramètres : azimut 290 – élévation 35 – profondeur 1) peut donner une image plus lisible pour ce qui est des zones de netteté. On trouve un filtre similaire, estampage, dans Photoshop.

On voit que la zone de netteté est comprise entre environ 6 cm en arrière et 2 cm en avant, ce qui fait un back focus de 2 cm.
Il est à noter que la zone de netteté théorique avec un cercle de confusion de 1,5 pixel est de 7 cm, ce qui est assez proche de l’observation (voir pour le calcul).

Un autre exemple avec un appareil Canon 600D et l’objectif 50 mm F1,4, sous lumière lampe halogène:

La zone de netteté est comprise entre 0 et 5 cm en arrière, ce qui donne un back focus  de 2,5 cm.

Micro-ajustement de l’autofocus
Les appareils de la série pro de Canon ou Nikon et certains appareils « expert »  Canon 5D (mk2 et 3), 6D, 7D, 50D et 70D ou Nikon D300, D700 ,D750, D600/610, D800/810, D7000/7100/7200   permettent de recaler le décalage de l’autofocus, en agissant dans une fonction du menu. C’est aussi le cas pour certains appareils  reflex de Sony ou Pentax.
Il convient de mesurer le décalage de  la mise au point avec différentes valeurs de micro-ajustement et de retenir l’ajustement qui annule ce décalage. La situation se complique avec un zoom, car le décalage peut être différent aux deux extrémités de la plage de focale. Canon propose une double correction pour focale courte et focale longue avec les derniers appareils. Pour plus de détails concernant le réglage sur les appareils Canon et Nikon voir ce lien.
Les derniers objectifs Sigma de la série Art, Sport et Contempory peuvent être réglés  au moyen d’un dock relié à l’ordinateur, avec 16 conditions différentes (4 focales pour un zoom et 4 distances). Ce système permet de corriger le décalage de mise au point même avec des appareils reflex qui ne sont pas munis de réglage de micro-ajustement.

Appareils hybrides
Ces appareils ne comportent pas de visée optique comme les reflex, mais celle ci se fait avec l’image fournie par le capteur et retransmise sur l’écran arrière ou dans un viseur électronique.
La mise  au point est réalisée directement sur le capteur par détection de contraste et parfois par détection de phase. Ce système est réputé être précis mais est aussi plus lent bien que certains appareils récents (en 2016) soient maintenant très réactifs.
En principe, comme la mise au point se fait sur le capteur, cette technologie ne devrait pas souffrir de décalage de mise au point.

Résultat de tests de décalage d’AF
Je fais partie du Marcy Photo Club, ce qui me donne l’occasion de tester de nombreux appareils et objectifs.
– zoom trans-standard 18-55 mm F3,5-5,6
Ce sont des objectifs basiques avec une ouverture modeste, donnant une profondeur de champ assez  importante à pleine ouverture. Ces optiques sont en général bien calées pour la mise au point.
– focale fixe  50 mm F1,8 ou F1,4
La grande ouverture demande une mise au point bien calée.
Environ 50% des des couples APN/objectif présentent un décalage de mise au point sensible, quel que soit le fabricant.
– téléobjectif zoom entre 100 et 600 mm
Canon 100-400 mm F4,5-5,6: en général bien calé.
Tamron 150-600 mm F5-6,3 : il faut faire souvent un micro-ajustement de l’AF.
Sigma 150-600 mm C  F5-6,3: bien calé ou micro-justement léger.

Ces tests montrent l’intérêt de pouvoir réaliser un ajustement de l’autofocus que ce soit dans le boitier ou dans l’objectif.