螢石材料優(yōu)秀的光學(xué)特性早在19世紀(jì)就被發(fā)現(xiàn)，但天然螢石只以非常細(xì)微的形態(tài)存在于自然當(dāng)中，其大小只合適于制作顯微鏡的鏡片。雖說鏡頭設(shè)計(jì)師們長久以來都渴望使用螢石來制作鏡片，但是事實(shí)是獲得大小合適的天然螢石片近乎癡人說夢。為了解決這個(gè)問題，佳能培育出人工螢石結(jié)晶并在二十世紀(jì)六十年代末最終建立起可操作的螢石量產(chǎn)系統(tǒng)。佳能第一部使用人造水晶結(jié)構(gòu)螢石的鏡頭是1969年生產(chǎn)的FL-F 300mm f/5.6，如今，唯一在數(shù)碼單反相機(jī)可更換型鏡頭中使用螢石的只有EF系列。

UD超低色散鏡片

螢石鏡片在超長焦距鏡頭中的表現(xiàn)令人非常滿意，但是將螢石應(yīng)用于其他非長焦鏡頭卻也有不足——人工生產(chǎn)螢石的成本非常昂貴。為此，設(shè)計(jì)師們也在尋找一種特殊而平價(jià)的玻璃元件來提供接近螢石特性的效果，這一目標(biāo)終于在70年代由超低色散鏡片達(dá)到。這種鏡片的折射和色散性能不及螢石鏡片，但是遠(yuǎn)比普通玻璃鏡片優(yōu)秀。此外，UD鏡也展示出絕少的邊緣色散性能，相對來說，優(yōu)良的UD鏡片在經(jīng)過適當(dāng)搭配組合后，其成像效果已經(jīng)可達(dá)到非常接近螢石鏡片的程度（兩片UD鏡片組合相當(dāng)于一片螢石鏡片元件）。

比螢石更強(qiáng)的鏡片——DO（多層衍射光學(xué)元件）

DO鏡片的出現(xiàn)基于衍射現(xiàn)象研究的進(jìn)展（關(guān)于衍射的概念可見本文最后的附注）。這種元件形狀不對稱，不過相比螢石鏡片和UD鏡片更加優(yōu)異的消除色散性能使它吸引了很多業(yè)內(nèi)人士的注意。以往，由于存在衍射眩光的問題，想要將消除色差元件組合進(jìn)鏡頭中是頗為費(fèi)勁的工作。為此佳能開發(fā)出多層衍射光學(xué)鏡片，獨(dú)一無二的結(jié)構(gòu)令鏡頭可以更小、更短、色差更細(xì)微。第一臺使用DO鏡片的鏡頭是佳能EF 400mm f/4 DO IS USM，其緊密、輕巧的鏡身和極其優(yōu)異的成像質(zhì)量讓DO鏡片名聲大噪。

DO變焦鏡頭的體積大幅減小

單片DO鏡

由于振幅型衍射光柵結(jié)構(gòu)不適合用于照相機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)，因此只能應(yīng)用另一種外形酷似“斧頭刃”的相位型衍射光柵。這種光柵并不擋住光線，而是依靠像“菲涅爾透鏡”那樣的多個(gè)同心圓環(huán)結(jié)構(gòu)制造出衍射波。改變光柵間距得到的圖像在成像特點(diǎn)上與非球面鏡成像特點(diǎn)如出一轍，因此單層衍射元件就可以用來解決例如球面鏡像差等一系列問題。