萤石与非球面创造的光学神话
关乎目前镜头设计、生产的现代光学技术已经发展了100多年，相当成熟。但实际上，基于传统球面透镜和光学玻璃的镜头，有很多难以补偿的成像缺憾，例如广角镜头的边角成像质量降低，长焦镜头的色差。佳能一直凭借自己强大的光学设计、精密加工技术基础和突破性的创新能力，把以往难以想像的“实验室技术”广泛应用到镜头产品 。
萤石很早就被科学家们发现拥有和普通光学玻璃相反的色差特性，与之配合，可以设计出几乎没有色差的镜头。但天然萤石纯净度、均匀度、加工性都很差，难以应用在镜头生产中。1968年，佳能成功掌握了人工制造大尺寸光学级萤石材料的技术；1969年，佳能发布了全世界第一枚装备人造萤石镜片的FL-F300mm f/5.6。从此，广泛应用在体育、新闻、野生动物拍摄领域的长焦镜头告别了色差，拥有了锐利鲜明的画质。此后，佳能又开发了成本更低廉的UD、超级UD透镜，应用领域也从长焦扩展到广角镜头，让更多用户可以享受高画质的成像。
与采用萤石相类似，科学家很早就发现拥有非球面轮廓的透镜可以改善球面透镜的像差，大大提高大口径和超广角镜头的成像质量，但拥有精确非球面轮廓的透镜很难产品化。1971年，佳能第一次掌握了精密研磨非球面透镜的工艺，达到了惊人的1/32波长（0.02微米）精度，世界上第一枚安装非球面透镜的35mm单反镜头FD 55mm f/1.2 AL诞生了。非球面技术的应用让大口径和超广角镜头拥有了更加灵活的设计和出色的画质。随后，佳能在高精度研磨非球面透镜之外，又开发出复合、玻璃模铸、光学树脂模铸等多种非球面透镜生产工艺。这些技术不仅带来了更高画质、更轻巧的EF镜头，在佳能的小型数码相机上也得以广泛应用。
IS技术引领的防抖潮流
时至今日，是否拥有光学防抖功能已经成为很多用户选择镜头、单反相机甚至便携卡片机的一项重要依据。而1995年，佳能推出世界上第一支具备影像稳定（Image Stabilizer，IS）功能的EF 75-300mm f/4-5.6 IS USM镜头时，防抖在摄影者看来还是一个近乎传说的功能。
用户手持相机拍摄时，身体的微微抖动会引起成像画面的模糊。按照经验公式，如果我们手持300mm镜头拍摄，安全的快门速度应该在1/300s以上，这就意味着在很多环境下，手持拍摄就无法获得清晰的照片。
针对用户的这种困境，佳能在镜头中加入了影像稳定器。这个系统通过两个陀螺传感器探测镜头的抖动方向、位移大小，并计算出补偿量，驱动一组浮动透镜在镜头内部平移，抵消镜头的抖动。第一代IS功能的加入不仅可以有效补偿2级快门速度（也就是可以手持300mm镜头，用1/80s的速度拍到清晰照片），而且由于对焦时IS功能也会启动，大大提高了手持拍摄时的对焦速度。
IS技术在迅速普及应用的同时也不断进步。1997年，增加了IS Mode 2拍摄模式，便于用户进行追随拍摄；1999年、2001年及2006年，第2、3及4代IS系统先后诞生，第2代引入自动脚架检测功能，系统的抖动补偿能力也由第3代的3级提升至最新的4级快门速度，让用户不用三脚架也可以在昏暗的环境下拍到清晰的影像。
由佳能引领的光学防抖技术迅速得到了用户的追捧，并成为影像行业的技术潮流。但其他厂商的脚步明显慢了很多，EF 75-300 IS发布后5年，才有其他厂家推出同类产品。而1999年诞生的EF400/500/600mm 系列大口径超长焦防抖镜头，到8年后的2007年才有其他品牌的同类产品面世。
DO衍射透镜让大炮完美“瘦身”
萤石和UD等特殊色散透镜材料的应用，让佳能拥有了傲视同伎的长焦镜头阵营。但佳能的工程师并没有因此满足，他们希望通过更先进的光学技术改变超长焦镜头笨重的形象。
2000年9月，佳能宣布研制成功世界上第一枚用于相机镜头的多层衍射元件（Diffractive Optics，DO）。衍射元件通过表面刻录的光栅改变光线前进的道路，让光线汇聚。其色散特性与光学玻璃完全相反，拥有比萤石更好的特异色散透镜。同时，DO透镜可以通过更紧密的透镜组排列让镜头体积更小、重量更轻。2001年12月，第一支使用DO技术的镜头EF400mm f/4 DO IS USM诞生，在保证成像素质的同时，比传统折射光学设计的400mm f/4镜头重量和长度分别减少31%及27%。2004年面向更广泛用户群的EF70-300mm f/4.5-5.6 DO IS USM上市，比同规格折射镜头短了近30%，携带和操作都更加方便。
