於 2001 年推出的 EF400mm f/4 DO IS USM 鏡頭標誌著一項新技術的首次亮相，此技術將會對超遠攝鏡頭產生巨大影響。這是首支採用衍射光學（DO）鏡片組的鏡頭 — 這是佳能專有的光學技術，可縮小 400mm f/4 鏡頭的尺寸和重量，同時保持相同的高性能。
光線具備繞過障礙物邊緣的特性。這種物理現象稱為「衍射」。在攝影鏡頭中，衍射現象乃屬眾所周知，特別是當鏡頭設定為小光圈時。這種現象通常會降低影像品質。但佳能發現了一種方法，可利用光線這一特性，那就是 DO（衍射光學）鏡片。將鏡頭表面排列成同心圓極其精細的鋸齒狀網格，即可調整光線方向。這種結構可有效校正色差。
一般折射鏡片會以藍 > 綠 > 紅的順序分割光譜，而 DO（衍射光學）鏡片則恰恰相反，所形成的影像會以紅 > 綠 > 藍的順序折射光譜。組合這兩種類型的鏡片，即可抵消和校正色差。此外，傳統光學系統設計僅使用折射透鏡，相比之下，這種結構可以令透鏡的總長度和重量顯著減少。這是靈活思維的勝利，佳能利用衍射的「負面」特性突破了技術。
DO（衍射光學）鏡頭得到了進一步發展，並已納入 RF 鏡頭系列：RF600mm f/11 IS STM 和 RF800mm f/11 IS STM 使用無縫雙層衍射光學元件。由於開發了一種特殊的樹脂材料以提供層間的黏合力，成本亦得以降低。
無縫雙層衍射光學元件（RF600mm f/11 IS STM）
