Le système Dual Pixel AF a été utilisé pour la première fois dans un reflex Canon, le 70D. Il utilise la détection de phase sur le capteur principal même.

Jusqu'à présent les rôles étaient bien séparés: les appareils reflex avaient une mise au point extrèmement rapide avec la détection de phase (télémètre) tandis que les compacts utilisent la détection du contraste maximal.

• Télémétrie: la mise au point est extrèmement rapide, car le capteur de mise au point indique la distance de l'objet. La mise au point s'effectue en une seule fois.
  Par contre, le capteur principal est aveugle quand la mesure est en cours (la lumière étant dirigée vers l'oculaire et le capteur de MAP) et inversément. Cette mise au point ne fonctionne donc pas en cas de vidéo.

• Détection du contraste: l'appareil détermine que la mise au point est correcte quand le contraste est maximal. Le capteur principal est utilisé pour la mise au point, ce qui rend le système simple et robuste.
  Il n'est pas possible de déterminer la position de l'objet et la mise au point se fait par pas. La mise au point est lente et hésitante.

La mise au point par télémétrie est décrite sur cette page. On utilise deux rayons lumineux qui passent par deux optiques (appareils photo de type rangefinder) ou par les deux cotés d'une même optique. Je vous recommande de lire cette page (et les page associées) pour comprendre la mise au point par détection de phase.

Les deux optiques (ou les deux cotés de l'optique) fournissent une image décalée si la mise au point n'est pas correcte. En fait, le décalement correspond exactement au manque de netteté de l'image. C'est en sélectionnant une partie des rayons lumineux (ceux qui passent d'un coté) qu'on rend l'image plus nette, mais surtout qu'on y ajoute une information de distance (la quantité de déplacement latéral).

Le système “dual pixel” utilise cet effet de décalement pour déterminer exactement la mise au point. Au lieu d'utiliser un capteur séparé pour la mise au point, tout le capteur principal est mis à contribution (en fait 80% de celui-ci). Chaque pixel se compose de deux photodiodes. La micro-lentille éclaire les deux photodiodes.

Les rayons venant d'un coté de l'optique frapperont principalement une des deux photodiodes. La plus grande partie de la lumière vient évidemment par le centre de l'optique et frappe indifféremment les deux photodiodes. La microlentille associée à deux photosites permet de dissocier la lumière selon son origine. Chaque pixel agit comme un télémètre miniature.

Les deux photodiodes ne sont utilisées séparément que pour la mise au point. Pendant la photo (ou l'enregistrement vidéo), on additionne le signal des deux photodiodes.

Ce système, s'il a des avantages évidents a également des inconvénients.

Avantages

• Fonctionne avec le capteur principal, donc simplicité accrue (pas de détecteur de MAP séparé)
• Pas d'erreur (micro-offset), puisqu'il n'y a pas de détecteur séparé
• Fonctionne pendant l'enregistrement vidéo
• Utilise toute la sensibilité inhérente du système (en pratique, un télémètre classique ne reçoit qu'environ 20 à 30% de la lumière, le restant étant envoyé à l'oculaire)
• N'est pas regardant quant aux optiques utilisées: permet d'utiliser des optiques très peu lumineuses (ƒ11).

Inconvénients

• N'est pas aussi précis qu'un vrai détecteur de phase. C'est le résultat logique du fait que le système n'est pas regardant quant aux optiques utilisées. Pour la mise au point précise, il faudra combiner la mise au point par détection de phase et de contraste.
• Ne détecte que les détails verticaux (dans la forme actuelle), mais il est possible que si la technologie fonctionne valablement en pratique, on améliorera rapidement le système avec des détecteurs combinés.
• Demande un calculateur très complexe pour déterminer le déplacement de l'image dans son entièreté et pour rechercher les différents objets (chaque objet produit une image double plus ou moins décalée selon sa distance à l'objectif).

Actuellement, de plus en plus d'appareils utilisent le dual pixel AF, le dernier appareil en date est le Canon 5D Mk IV. En mode live view on indique sur l'écran tactile quelle partie de l'image doit être nette. L'appareil fait la mise au point et continue à suivre le sujet, même quand il se déplace dans le cadre.

Extérieurement, il y a peu de différences entre le modèle actuel (avec dual pixel AF) et le modèle précédent (qui ne l'a pas). En effet les personnes qui utilisent un tel appareil veulent un appareil performant qui est utilisable dans toutes les circonstances. Ils veulent un appareil qui puisse faire plus, pas un appareil dont certaines fonctions ont disparu.

Le mode dual pixel AF n'a finalement pas éliminé la mise au point classique d'un reflex, puisqu'un appareil photo est principalement destiné à prendre des photos. Par contre les appareils compacts qui travaillent en live view ont tout avantage à utiliser la mise au point dual pixel qui est plus rapide que la mise au point par détection de contraste.

Après plusieurs mois de tests avec le Canon 5D Mark IV, je peux dire que la mise au point dual pixel AF est tout aussi performante (si pas plus) que la mise au point par télémétrie.

• La mise au point est tout aussi rapide en mode dual pixel qu'en mode reflex: si elle est plus lente, c'est que l'optique est plus lente.
• Il n'y a pas d'erreur d'offset, puisque c'est le même capteur qui fait la mise au point et qui prend la photo: cela joue surtout pour les optiques très lumineuses où toute erreur de MAP se voit directement.
• En général, la mise au point par dual pixel donne de meilleurs résultats quand les conditions ne sont pas optimales: contre-jour, optiques peu lumineuses (multiplicateur de focale 1.4× ou 2×), faible lumière,...

Un système un peu similaire, mais qui utilise un rayon laser pulsé pour déterminer les distances est le système time of flight).