技術

螢石鏡片

螢石是一種能在高溫下散發光芒的神奇礦石。這種石頭因具有美麗的熒光特性而得名“螢石”。氟化鈣（CaF2）是一種天然形成的結晶礦物。人工合成的氟化鈣晶體具有出色的光學特性：低色散、低折射率，以及出色的紅外光和紫外光透光率。最重要的是，螢石與傳統光學玻璃不同，使用螢石可以拍攝出更清晰細膩的畫面。因此佳能啟動了“F”項目，決定利用螢石的特性研發高性能相機鏡頭。

幾個世紀以來，螢石一直是人們關注的焦點。在19世紀，天然氟化鈣晶體已被用作顯微鏡的物鏡。后來，人們嘗試生產人工螢石晶體，希望將其用于制造望遠鏡等大型儀器的透鏡。當然，這也面臨著技術難題。許多人認為螢石無法應用在標準鏡片中。這一挑戰未能磨滅佳能研究人員的熱情。他們肩負起重任，努力將螢石研發成一種可用的光學材料，將其用于制造高性能鏡頭。

不同波長的光匯聚的點不同，這會影響圖像的清晰度，并在圖像中表現為滲色。從技術的角度，這種現象被稱為“色差”。設計高性能鏡頭的關鍵就是找到能校正色差的結構配置。一般來說，將低色散凸透鏡和高色散凹透鏡組合使用，能使光波的方向統一起來，匯聚到同一個點上。

然而，仔細檢查這種透鏡匯聚點周圍的區域，會發現綠色波長的焦點上有殘余像差，分散在紅光和藍光之間。這種輕微的殘余色差稱為“二次色差”或“二次光譜像差”。螢石色散低且特殊，與普通光學玻璃不同。使用螢石可以有效消除這種持續出現的二次光譜像差。使用螢石凸透鏡后，紅、綠、藍光的焦點幾乎都匯聚到了同一點上。1968年，即“F”項目啟動兩年后，佳能的研究人員成功制造出了人工螢石晶體。

研發人員克服了許多困難后才將螢石用于相機鏡頭上。螢石較脆弱，不能像光學玻璃那樣進行研磨。佳能依托現有的鏡片研磨技術，開發出一種特殊的螢石處理技術。這種研磨過程耗時是標準工藝的四倍，鏡片經研磨后都需要手洗。

1969年，佳能成功生產出以螢石制造的鏡頭，即FL-F300mm f/5.6鏡頭，它是佳能第一支采用螢石鏡片的相機鏡頭*。遠攝鏡頭因為焦距較長，更容易受到二次光譜像差的影響。螢石的使用改善了這種鏡頭的性能。今天，佳能L級螢石超遠攝鏡頭，以精細的畫面和出色的對比度，贏得了世界各地攝影師的認可。

*指一般消費者使用的可更換鏡頭式相機的鏡頭。

UD鏡片

雖然螢石具有優越的光學特性，但生產成本高，不適合廣泛使用。為了讓更多相機鏡頭都具備理想性能，佳能著手研發與螢石特性相似的新型光學玻璃。20世紀70年代初期，佳能成功研發出了超低色散（UD）玻璃。相較于標準光學玻璃，UD玻璃具有低折射率、低色散和優異的部分色散特性。將UD鏡片組合優化，可以獲得與螢石鏡片幾乎相同的性能效果。1978年，佳能成功研發出了高性能螢石鏡片和UD鏡片，推出了“L級”鏡頭，即性能好，鏡片品質高的FD卡口鏡頭。

1993年，佳能研發出超級UD玻璃，在常規UD玻璃上實現了巨大突破。一枚超級UD鏡片相當于兩枚常規UD鏡片，其光學特性與螢石鏡片幾乎相同。EF400mm f/5.6L USM鏡頭中首次使用了超級UD鏡片，在顯著減少色差的同時，也縮小了鏡頭尺寸，更方便攜帶。超級UD鏡片成為許多L級鏡頭的核心技術。

非球面鏡片

另一種特殊鏡片元件是非球面鏡片。佳能L級鏡頭帶來的出色性能和清晰的分辨率都得益于這種經過特殊處理的鏡片，這種鏡片的光學特性實現了真正的新突破。非球面鏡片以出色的清晰度和精妙的細節，將鏡頭后的世界清晰地呈現在眼前。多年來，非球面鏡片的制造非常困難，成了光學工程師遙不可及的夢。非球面鏡片與傳統拍照鏡片（球面鏡片）不同，鏡片元件的一部分球形表面必須在光軸上切除。然而，這些鏡片無法將平行光線匯聚到同一焦點上，具有理論上的局限性。工程師必須制造出一種具有理想曲率的非球面鏡片，使平行光線匯聚在一個焦點上。

一些非球面鏡片的非球面程度非常小，肉眼看來和球面鏡片并無差別，并且曲率非常微小，精密加工公差必須精確至0.1微米（1毫米的萬分之一）以內。1971年，佳能推出了FD55mm f/l.2 AL鏡頭，這是佳能首支采用研磨非球面鏡片元件的單反相機鏡頭（無反光鏡鎖定機械結構），但當時批量生產的相關問題并未完全解決。研磨非球面鏡片是一種非常高精度的非球面透鏡，通過研磨和拋光單個玻璃片形成適合的形狀。這種加工方式可以應用于多種類型的玻璃，制造商可以從球面生產出大直徑和大位移的非球面鏡片。鏡頭一上市就引起了強烈反響。這也促使佳能增加產量，加速了對非球面鏡片的研究。兩年后，佳能便推出了一臺納米級大規模生產設備（公差小于百萬分之一毫米）。

鏡片經過精確拋光，精度可達0.02微米，僅為可見光波長高度的1/32。L級鏡頭因此具備了自有的出色光學性能。

非球面鏡片制造技術不斷發展。20世紀80年代，人們開始研發大口徑玻璃模鑄（GMo）非球面鏡片，并在1985年成功投入實際應用。玻璃模鑄技術采用了高溫熔融玻璃和高精度非球面金屬模具，具有出色的表面公差。2007年，該技術被用于制造第一枚非球面凹透鏡。今天，多數RF L級鏡頭的制造也使用了這項技術。

1990年，佳能為EF鏡頭系列開發了一款能滿足多種需求的復合型非球面鏡片。這種鏡片具有較大的設計自由度，因此鏡頭設計更靈活，球面基礎鏡片元件的制造材料更加豐富。RF鏡頭系列中的RF24-105mm F2.8 L IS USM Z也使用了復合型非球面鏡片。制造工藝的改進使復合型非球面鏡片的表面精度超越了EF鏡片。除了具備更大的光學設計自由度外，新鏡頭不僅尺寸更小，還支持24mm-105mm的焦距，在f/2.8大光圈下的性能也非常穩定。

BR鏡片

佳能憑借研發出的螢石鏡片和UD鏡片，已經可以減少常規鏡頭常出現的色差。以前的技術無法在消除色差的同時減小尺寸和重量，特別是在低F值的大光圈鏡頭的條件下。色差是由光的色散特性引起的。理想情況下，所有通過鏡片的光都應該匯聚在焦平面的一點上。但現實情況是，不同波長的折射率差異會不可避免地造成色散。這是形成色差（滲色）的真正原因。尤其是光譜中藍色范圍內的波長難以校正，僅通過組合凹透鏡和凸透鏡無法完全分辨開來。色差也就不可避免地產生了。

為了解決這個問題，佳能開發了一種名為“BR鏡片”的復合鏡片。其中BR（藍色光譜折射光學元件）光學鏡片具有異常色散特性，放置在凹透鏡和凸透鏡之間，可以大幅折射藍色光（短波長范圍）。BR鏡片為鏡頭設計帶來了更大的自由度，因為在排列其他鏡片元件時，即使產生大量色差，也能通過引入BR鏡片元件有效校正藍色波長。通過開發新型鏡頭材料，佳能推出了具備獨特光學特性，尺寸小，性能高的鏡頭。

浮動系統

如今的光學技術已經支持在多種距離下拍出高質量圖像。一般情況下，使用RF或EF鏡頭時，不管拍攝距離如何，成像性能差異不大。這是因為現在大多數鏡頭的設計都包含了各類像差校正元件，可校正鏡頭常用拍攝距離范圍內的像差。然而，當被攝體超出這個“標準范圍”時（特別是當被攝體比鏡頭支持的拍攝距離還近時），就有可能出現某種像差。

性能下降的程度取決于光圈設置和使用的光學系統類型。焦距越短，光圈越大，出現像差的可能性越大。特別對于廣角鏡頭而言，近距離的圖像曲率更大。如果圖像中心很清晰，那么周邊會有一些模糊；而如果圖像周邊對焦很清晰，則圖像中心就會變得模糊。為了解決這個問題，佳能開發了浮動機械結構技術，能為多種距離的拍攝進行理想的像差校正。

浮動系統最大限度地減少了從近處到無限遠距離下的像差，成像性能近乎理想。在EF24mm f/1.4L II USM鏡頭和其他大光圈廣角鏡頭，以及EF180mm f/3.5L Macro USM微距鏡頭中都使用了這種浮動系統，所以這些鏡頭都能在近距離范圍內獲得清晰的成像。對于大光圈鏡頭而言，即使是鏡頭結構近乎對稱的大光圈鏡頭，在拍攝近距離圖像時也容易出現球面像差。因此，在EF50mm f/1.2L USM和EF85mm f/1.2L II USM等EF鏡頭以及RF70-200mm F2.8 L IS USM和RF100-500mm F4.5-7.1 L IS USM等RF鏡頭中都使用了浮動機械結構。與廣角鏡頭中使用的機械結構不同，這些鏡頭最后端的鏡片元件是固定的，而浮動機械結構能讓其他鏡片元件進行移動。這種結構具有出色的成像性能，可以最大程度地減少多種拍攝距離下的鏡頭炫光。

超級光譜鍍膜

為制造出理想的攝影鏡頭，佳能確定了四大目標：

• 1.從被攝體上一點發出的光線經過鏡片后應匯聚到一點上；
• 2.垂直于光軸的平面都應被還原為平面；
• 3.垂直于光軸的平面物體都應被還原，不能有畸變；
• 4.必須準確還原被攝體的色彩。

最后一個目標是佳能自己制定的主要發展目標。經過不斷探索，在20世紀60年代，當專業攝影師開始使用彩色反轉膠片時，佳能建立了自己的統一色彩還原標準。佳能最初的設想是，多種鏡頭都能實現相同的色彩還原。但要評估色彩精確度，就必須建立一套色彩還原和平衡的標準。佳能開始研究陽光的特性，特別是一年中光線隨空氣質量和太陽角度變化的規律。除了進行多次實景測試，佳能還向眾多專家征求意見。在此過程中積累的數據轉換成數值，最終形成佳能的鏡頭色彩還原標準。20世紀80年代，攝影行業選用“ISO色彩貢獻指數”作為行業標準，這些指數的值與佳能已經采用的值幾乎一致。但佳能的標準更嚴格一些，對色差變化的容忍度更低。

超級光譜鍍膜（SSC）技術的開發，使佳能得以滿足嚴格的色彩再現標準。這種多層鍍膜具有穩定特性，會形成一層堅固耐用的鏡頭表面，還能減少鏡頭表面反射引起的鏡頭炫光和鬼影。數碼相機非常容易受到鏡頭炫光和鬼影的影響，使用這種超級光譜鍍膜可以實現色彩平衡。佳能始終積極響應時代變革，持續滿足專業圖像創作人員不斷變化的要求，繼續優化鍍膜性能。

SWC：亞波長結構鍍膜

鏡頭表面的鍍膜比可見光波長還要薄。佳能使用了一種稱為“蒸發鍍膜”的蒸發沉積法，在鏡頭表面涂上一層超薄層，以減少鏡頭表面的反射，增強透光率，從而最大限度地減少鏡頭炫光和鬼影。但是，蒸發鍍膜的抗反射性會隨著光線進出的入射角的增大而降低。要想進一步提高成像性能，就必須找到更有效的限制光反射的方法。當時蒸發鍍膜的抗反射性已經無法突破，佳能的新光學陣列研發陷入了僵局。

而亞波長結構鍍膜（SWC）技術實現了抗反射鍍膜研發的新突破。這項技術與蒸發鍍膜不同，它能控制鏡頭表面的炫光和鬼影。SWC的抗反射原理來源于折射率的連續變化。鏡頭表面的反射是由玻璃和空氣的折射率不同導致的。在玻璃和空氣之間放置一層折射率連續變化的材料，使光從空氣到玻璃或從玻璃到空氣的過渡更加流暢，從而最大限度地減少反射。

這一創意的靈感來自于蠅眼。蠅眼上布滿了微小的（納米級*）凹凸結構。這種結構的表面折射率非常低，能有效防止反射。佳能技術人員通過反復試驗，刻苦鉆研，最終成功研發出一種突破性的鍍膜技術，能在鏡頭表面沉積一層納米級結構的鍍膜。這種鍍膜在鏡頭表面形成突起物，大小僅200-400nm，比可見光波長（大約400-700nm）還小，均勻地沉積在鏡頭表面，突起部分暴露于空氣中。鍍膜尖端到底部的折射率逐漸變化，能有效吸收入射光并引導光線通過鏡頭表面。這項突破性技術首次應用于EF24mm f/1.4L II USM鏡頭，開辟了廣角鏡頭性能新陣線。

*1nm=百萬分之一毫米

ASC：空氣球形鍍膜

空氣球形鍍膜（ASC）是為了增強攝影鏡頭的抗反射性而開發的一種鏡頭鍍膜技術。佳能開發的“鏡頭鍍膜技術”包括超級光譜鍍膜（SSC），用于減少鬼影和炫光以及保持一致的色彩平衡，以及具有突破性的亞波長結構鍍膜（SWC），可防止高入射角的光線進入鏡頭，顯著提高抗反射性能。新的ASC技術與SWC結合使用，能進一步減少鏡頭炫光和鬼影。

當鏡片元件和圖像感應器之間的二次反射引起“光畸變”或降低畫質時，就會出現鬼影和鏡頭炫光。面向太陽拍攝，或在其他強烈逆光條件下，圖像的一部分可能會被鏡頭炫光遮擋，呈現為過曝的白色斑點。鏡頭表面的反射也可能造成圖像混亂（鬼影）。ASC是佳能鍍膜技術發展的前沿技術。ASC技術能保證光線總是以理想的角度照射到圖像感應器表面，從而顯著減少鏡頭炫光和鬼影。

ASC是一種抑制光反射的技術，其原理是在鍍膜上添加一層由二氧化硅和空氣形成的薄膜。這種鍍膜含有精確的空氣比例，折射率遠低于光學玻璃，具有超低折射率。因此，它具有很強的抗反射特性，特別是對于幾乎垂直進入鏡頭的入射光。SWC能抑制入射角較大的光線的二次反射，與ASC搭配使用，可以減少多種入射角度下鏡頭炫光和鬼影。另外，ASC能用于具有多種曲率的鏡頭表面，鏡頭設計自由度高。

氟鍍膜

對于經常在惡劣天氣條件下工作的攝影師而言，鏡頭表面的污垢和灰塵會直接影響他們的作品質量。在鏡頭表面的抗反射鍍膜上加裝“氟鍍膜”，可以輕松清除鏡頭上的污垢。這種鍍膜能在保持光學透明度的同時有效防油防水。使用時，用干布就可以輕松擦除鏡頭表面的污跡或油污，無需鏡片清潔劑或溶劑，還能減少干擦產生的靜電。鏡頭表面非常光滑，不易劃傷。

攝影師無需費時費力清潔鏡頭，更專注于拍攝。用氣吹和用布擦就可以清除大部分污跡，相機套件可以做得更緊湊。這種新的鍍膜技術為專注的攝影師帶來了諸多益處。

注意：

?如果鏡頭表面有污垢和灰塵，請先用氣吹，然后再用布擦拭。

?如果使用鏡頭清潔劑或溶劑，鍍膜的防油防水特性可能會導致溶劑凝結，潮濕且難以擦拭。

DS鍍膜

佳能鏡頭研發的一個關鍵目標是以出色的光學性能呈現圖像失焦和對焦區域。這在拍攝虛化（背景未對焦）效果時尤為重要。照片的整體質量取決于失焦區域的呈現效果。虛化是一種視覺沖擊力強的攝影效果，也是大光圈鏡頭最重要的特點之一。通常情況下，隨著鏡頭光學性能的提升，圖像會變得更加清晰，失焦部分也如此。但是，這有時并不是攝影師想要的。有時，輪廓過于清晰會干擾虛化效果，使主體過于突出。佳能發現，攝影師拍攝虛化效果圖像時，更希望調整圖像各部分的清晰度。

佳能的平滑散焦（DS）鍍膜，一種氣相沉積薄膜技術，解決了這一問題。基礎鏡頭設計中，RF85mm F1.2 L USM鏡頭就采用了這種鍍膜。它適用于人像攝影，也是佳能光學技術的代表鏡頭。這支鏡頭不僅能保持高分辨率和高對比度，抑制色差，還能夠產生獨特的虛化效果，使模糊的被攝體輪廓變得柔和，并降低鏡頭中心到周圍的透光率（阻擋光線），限制光通量。所以輪廓更加柔和、虛化效果更佳。

RF85mm F1.2 L USM DS鏡頭表面應用了DS鍍膜，增強了虛化效果。對焦區域的分辨率高，而輪廓則柔和模糊。這支鏡頭的最大光圈可設置為F1.2，進一步擴大了人像攝影的表現范圍。

鏡頭內驅動系統

1985年，自動對焦技術趨于成熟，大多數自動對焦單反相機制造商采用的是機身內測距/機身驅動系統，其中自動對焦驅動馬達內置于相機機身中，鏡頭驅動由機械耦合器完成。佳能則采取了不同的做法。佳能認為未來市場成功的關鍵是放棄限制性技術，構建一個性能大幅改進的新型系統，且能快速、準確地響應攝影師的需求。這就是佳能新的高精度自動對焦系統的起源。

為優化成像系統整體效率，佳能放棄了傳統的機身內測距儀/驅動系統，決定在每支鏡頭內安裝單獨的馬達驅動系統，并為各類鏡頭（從魚眼鏡頭到超遠攝鏡頭）選擇合適的馬達設計。佳能自動對焦驅動系統的設計理念是“將適合鏡頭的驅動器放置在盡可能靠近驅動單元的位置，所有信息傳輸和控制都應該是電子的”。將驅動器放置于驅動單元旁邊能夠提高效率，減少驅動單元產生的能量轉移損耗并降低噪音。佳能還擴大了驅動器的范圍，設計出能準確對焦扭矩的裝置。即使是大型鏡頭也能快速平穩地對焦。在超遠攝鏡頭中，驅動單元的位置遠離相機機身，性能優于機身驅動系統，可以快速準確地自動對焦。這是L級專業鏡頭的一個關鍵優勢。即使在非常惡劣的條件下，這種系統也能確保高性能、耐用性和可操作性。這項技術被應用于EOS R系統和RF鏡頭中，不斷突破實現高性能進步。

大口徑全電子鏡頭卡口

大概所有攝影愛好者都希望與相機融為一體，盡情地操作相機吧。為了實現這一愿望，EF鏡頭采用了新的“全電子卡口”，使機身和鏡頭之間的操作電子化，不再依賴機械連接。使用卡口后，EF鏡頭和EOS相機間傳輸的所有數據都將進行電子化處理。即使在使用增倍鏡的條件下，鏡頭和機身之間的自動對焦通信也保持著連接狀態，具有出色的可操作性和耐用性，無懼嚴苛的拍攝環境。佳能54mm大口徑電子鏡頭卡口為設計和生產佳能歷史上光圈最大的35mm單反相機鏡頭（EF50mm f/1.0L USM）奠定了基礎。即便是在燭光下，這支大光圈鏡頭也能呈現出豐富的細節和迷人的背景模糊（虛化）效果，為攝影增添更多可能性。大口徑電子鏡頭卡口設計為大光圈定焦鏡頭和高放大倍率的變焦鏡頭等新型EOS R系統鏡頭的研發提供了便利。

RF卡口

2018年，佳能推出了EOS R系統和RF卡口，當時EF卡口和EOS系統問世不過30余年。這一成像系統的推出開啟了佳能的新時代，表現出巨大的靈活度和增長潛力。EOS R系統的目標是更大程度滿足照片和視頻攝影作者的未來需求。佳能認為，需要推出一種新規格的鏡頭卡口，確保其增長潛力，增加光學設計的靈活度。佳能開發的RF卡口奠定了EOS R系統的基礎，為新鏡頭和發展潛力大的成像系統的開發提供了支持。

RF卡口采用了54mm內徑的鏡筒和20mm的短后對焦距離，很大地增加了光學設計的靈活性，有助于新型鏡頭的設計與研發。使用這種卡口能開發出最大光圈為f/2的大光圈標準變焦鏡頭（如RF28-70mm F2 L USM鏡頭）。RF卡口和EOS R系統還搭載了新型12芯通信系統。該系統大大地提升了通信速度，實現鏡頭和相機之間的對焦、變焦、光圈、防抖功能設置、鏡頭像差等信息以及數碼鏡頭優化（DLO）數據的即時傳輸。系統搭載這些功能后具備出色的圖像分辨率，還能在大光圈全開的設置下拍出美麗的虛化效果。專為鏡頭開發的新控制環也使操作變得更加平穩順暢。RF系列鏡頭立足于EF卡口鏡頭，秉承了佳能開拓的理念，不斷探索新的可能性。

環形USM

佳能將驅動馬達安置在鏡頭內，并調整馬達設計以匹配鏡頭的特性。其中，超聲波馬達（USM）是佳能成功實用化的鏡頭驅動馬達。環形USM由超聲波能量振蕩驅動，它幾乎無聲且耗電很低，能快速響應操作命令，是控制自動對焦的理想之選。1987年，USM首次用于EF300mm f/2.8L鏡頭，其靜音、高速的自動對焦性能驚艷世人。1990年，這些馬達實現批量生產。隨后幾年，佳能繼續推出性能更好的精密馬達，其中不乏緊湊型和暢銷型馬達。佳能刻苦鉆研，最終推出了集成自動對焦和手動對焦的全時手動對焦系統，很大程度上滿足了專業人士的需求。在使用自動對焦設定一個大致的焦點后，攝影師可通過對焦環微調焦點，精確對焦距離。許多L級鏡頭和RF卡口鏡頭都支持全時手動對焦功能。

Nano USM

Nano超聲波馬達（USM）是一款支持高速自動對焦的緊湊型超聲波馬達。于2016年首次隨EF-S18-135mm f/3.5-5.6 IS USM鏡頭推出。這款馬達會利用超聲波的振動能量沿著滑塊作直線運動。對焦鏡片安裝在一個類似架子的組件上，可以沿著光軸進行高精度調整，從而實現高速自動對焦。這種具有突破性的自動對焦驅動器微運動，使鏡頭在靜態攝影與短片錄制時都能呈現高性能的自動對焦。2018年，L級鏡頭中首次使用了新Nano USM。這款新型Nano USM已成功小型化，安裝在緊湊的鏡筒中縮小了鏡頭的整體尺寸。RF24-105mm F4 L IS USM鏡頭首次使用了這一技術。

Nano USM去除了對后端壓電陶瓷元件施加壓力的彈簧。取而代之在單元四個角放置彈簧，這種結構能顯著減少厚度，同時維持高扭矩。在拍攝靜止圖像時，Nano USM能高速驅動鏡頭并精準停止，實現高速自動對焦。在拍攝短片時，它可以平穩、靜音地對焦，可滿足多種拍攝需求。

步進馬達（STM）

佳能首次在EF40mm F2.8 STM鏡頭中使用了步進馬達（STM）。STM的驅動器小于常規超聲波馬達（USM）的驅動器，這是佳能研發首支餅干型EF鏡頭的關鍵。STM的機械結構簡單，具備高響應性和可控性。STM有兩種類型：一種是導螺桿型STM，能提供非常平穩的自動對焦驅動；另一種是齒輪型STM，能最大限度縮小尺寸。齒輪型STM曾用于EF40mm f/2.8 STM鏡頭，目前也用于多種RF卡口鏡頭。L級鏡頭中，首次在RF10-20mm F4 L IS STM上搭載STM是有原因的。

USM適用于驅動沖程較長的鏡頭，但RF10-20mm F4 L IS STM的沖程設計較短。所以開發人員認為，搭載STM可以有效提高鏡頭性能。驅動器越小（相較于USM），在設計IS（圖像穩定器）鏡頭組布局時的自由度就越大。可以將IS機械結構放置在感應器一側，以此減少周邊模糊。同時，RF10-20mm F4 L IS STM是佳能首支搭載了STM的RF鏡頭。其啟動時間縮短后，鏡頭的整體性能可與USM媲美。

電磁光圈（EMD）

電磁驅動光圈（EMD）與全電子鏡頭卡口系統協同作用，可以精準控制數字光圈。EMD由一個光圈葉片單元和一個變形步進馬達構成。常規相機中光圈葉片的開合是由機械杠桿完成的，相較之下，新系統的控制精度更高。控制光圈的方式有兩種，一是使用EOS機上的電子刻度盤，二是使用電脈沖信號設定計算出光圈值。不涉及杠桿，操作起來更加平穩流暢。EMD的采用也促成了一些特殊鏡頭誕生。例如佳能首支*帶自動光圈的TS-E鏡頭，該鏡頭于1991年推出，廣受贊譽。2021年，佳能推出了RF5.2mm F2.8 L DUAL FISHEYE鏡頭，這是佳能首支配備5.2mm雙魚眼鏡頭的立體3D 180°VR鏡頭。左右兩個鏡頭都具有獨立的同步EMD。電信號可以同時控制兩個EMD，為左右鏡頭設置相同的曝光，調整輕松簡單。

* 指同時具備傾斜和移位功能的單反相機（截至1991年4月）

IS（鏡頭防抖功能）

不管是業余攝影師還是專業攝影師，都會遇到相機抖動致圖像模糊的問題。相機抖動的常見處理方法是提高快門速度（合理最小速度通常計算為1/x秒，其中x是焦距，以毫米為單位）。為解決這一問題，佳能設計了一種高精度的鏡頭防抖（IS）系統，能有效防抖。按下快門時手抖導致相機鏡頭傾斜，來自被攝體的光相對于光軸發生彎曲，拍出的圖像也就變得模糊。佳能的鏡頭內圖像穩定器可移動鏡片組的位置，使其與焦平面平行。如果IS鏡片組在垂直于光軸的平面上移動并與圖像抖動的程度精確匹配，則光線就能穩定到達成像面，產生清晰的圖像。佳能在鏡頭中使用兩個振蕩陀螺儀檢測傾斜程度，再通過緊湊且響應迅速的移動驅動器調整IS鏡片組的位置。然后，感應器會提供反饋信息并確認IS鏡片組的位置。這種系統能將IS鏡片組放置在鏡頭中的合理位置。雖然概念很簡單，圖像穩定效果卻很精確。這種調整還能使取景器中的圖像變穩定，使構圖和定格被攝體更加簡單。

通過取景器精確構圖的能力是鏡頭防抖功能的一大優勢。佳能不懈努力，保持在高性能可更換鏡頭式相機制造商中占據優勢。L級IS鏡頭陣容豐富，涵蓋了從廣角到超遠攝等諸多類型的鏡頭，為專業攝影師提供了更多拍攝選擇。

• 1.鏡頭靜止時

  

  至被攝體

  IS鏡片組

  焦平面

• 2.相機抖動時

  

  相機抖動

  焦平面

• 3.相機抖動校正后

  

  校正后的光線

  IS鏡片組下移

混合IS（鏡頭防抖功能）

自防抖（IS）系統研發之初，相機設計師就一直希望將防抖（IS）功能引入微距鏡頭中。然而，微距攝影面臨巨大的挑戰：除了常規圖像穩定，即補償鏡頭角度變化外，還需要補償位置移動，即從一側到另一側的移動，或朝向/遠離被攝體的移動。在近距離拍攝時，后一種類型的相機抖動會明顯影響成像效果。拍攝遠處物體時，與成像平面平行的移動對成像效果幾乎沒有影響，但在拍攝微距圖像時，即使是輕微的移動也會有損圖像。于是，佳能著手開發一種能夠感知并克服這兩種相機抖動的系統。最終，混合圖像穩定器（混合IS）誕生。

研發出能同時補償角度和位移相機抖動的技術非常困難。佳能的解決方案是采用兩種運動感應器和一種新算法。傳統角速度感應器用于檢測角度型相機抖動，除此之外，混合IS系統還集成了一個線性加速度感應器。新算法會整合這兩個感應器檢測到的相機移動，然后計算出相機抖動的移動程度和方向。

混合IS比常規防抖功能更出色，即使在手持等距（1倍）攝影的情況下也是如此。因此，即使在光線昏暗且無法設置三腳架的場景下，用戶也能手持拍攝高精度的微距圖像。EF100mm f/2.8L Macro IS USM微距鏡頭首支搭載了這種技術。它一經推出便廣受歡迎，可以說改變了微距攝影領域。RF卡口版的RF100mm F2.8 L MACRO IS USM微距鏡頭支持1.4倍的最大放大倍率，還搭載混合IS系統。這支鏡頭進一步拓展了手持式微距成像的可能性。

協同防抖

幾十年來，佳能不斷研發和改善鏡頭防抖（IS）系統。防抖功能已被整合進許多EF和RF鏡頭中，給攝影師和攝像師帶來了更多的成像可能性。EOS R5是第一款內置圖像穩定機械結構的EOS相機。鏡頭內IS和相機內IS的協同防抖可抑制相機抖動模糊，其效果相當于快門速度提升至8.0級。自推出以來，佳能協同防抖功能的防抖效果在商用相機中脫穎而出*。IS機械結構中，相機和鏡頭中均安裝了陀螺儀感應器/加速度計。這些感應器連同相機的實時視圖，都用于精確檢測整個相機和鏡頭的運動與模糊情況。然后，圖像處理器和鏡頭CPU會高速處理相機抖動數據，減少相機和鏡頭之間的檢測誤差。等計算出合適的校正比后，相機和鏡頭各自進行校正優化，最終減少相機抖動模糊。這種圖像穩定的作用原理不僅適用于靜止圖像，也適用于短片。協同防抖技術再次證明了佳能在成像領域的技術實力。

* 指截止2020年7月8日發布的可更換鏡頭式數碼相機（EOS R5和EOS R6均有內置協同防抖功能，靜態拍攝性能相當于快門速度提升至8.0級）。依據佳能研究。

控制環

RF鏡頭與佳能既有鏡頭的一個不同之處就是控制環功能。控制環是許多RF鏡頭都搭載的功能。用戶用左手即可快速調整多種設置，大大提高了鏡頭的可操作性。

EOS R相機的RF卡口引入了新的12芯通信系統，改善了鏡頭與相機間的協調性。用戶可以將多種功能設置到鏡頭控制環上。根據需要，可以設置、選擇和調整光圈、快門速度、ISO感光度、曝光補償、自動對焦方式、白平衡和圖片風格等功能。這種新型鏡頭控制環與相機機身側面的主轉盤和快速控制轉盤結合使用，大大提高了相機的可操作性。例如，將光圈控制功能設置到鏡頭控制環上，再將快門速度和ISO感光度分別設置到相機機身上的主轉盤和快速控制轉盤上。用戶就能在查看取景器的同時，分別用左手、右手食指和右手拇指操作三個控件。RF控制環充分體現了佳能對EOS“快速、舒適、高品質成像”理念的不懈追求。

SA控制環

微距攝影涉及近距離拍攝，背景模糊（虛化）是通過調整光圈來實現的，而非調整與拍攝對象的距離。佳能希望為用戶提供更多的創作自由，在拍攝微距圖像時實現獨特的虛化效果。佳能認為，同樣的原理也可以應用于調整球面像差（SA），這種想法促成了SA控制環的發展。當時，人們通常認為球面像差是一種特殊的鏡頭特征，只會降低整體畫質。佳能打破了這種刻板印象，研發出專門的控件，準確控制球面像差，讓用戶獲得柔和或強烈的虛化效果。

EF100mm F2.8L Macro IS USM微距鏡頭曾受眾多用戶的追捧，所以佳能決定在其基礎上設計一支RF卡口的鏡頭。RF100mm F2.8 L MACRO IS USM的光學設計具有獨特性，它也是首支采用SA控制環的佳能鏡頭。其微距鏡頭設計能提供1.4倍的最大放大倍率（超過EF型號的1.0倍放大倍率），且具備浮動鏡片系統，可以實現鏡頭與SA控制環的高度兼容，調整虛化效果。不管是微距拍攝還是正常距離拍攝，都可以實現柔焦效果，或普通鏡頭的氣泡虛化（強虛化）效果。通過旋轉鏡筒上的SA控制環，可以調整對焦區域被攝體的柔和度。這一功能在花卉和人像的微距拍攝中效果明顯。SA控制和調整虛化效果的功能為熱愛微距攝影和人像攝影的用戶帶來了新式表達方法，這是以往佳能鏡頭所無法實現的。

內對焦/后對焦系統

自動對焦鏡頭使用驅動器馬達將鏡頭元件移至適當位置。因此，鏡頭元件的重量對對焦速度產生了很大的影響。佳能開發了內對焦和后對焦設計技術，僅讓部分鏡頭部件（影響對焦的部件）變為可移動式部件，從而達到減輕重量的目的。這種設計為精準高速的自動對焦奠定基礎，整個光學系統與整體主架變得更小，重量更加平衡，手持更加方便。整支鏡頭是一個集成整體，變得更加堅固耐用。大多數人更關注相機（機身）本身，但是實際上，RF鏡頭的自動對焦性能才是決定整個系統自動對焦性能的關鍵因素。

全時手動對焦

在微距攝影和其他需要精準對焦的拍攝場景下，通常采用手動對焦（MF）。但許多攝影師依然希望使用自動對焦（AF）來快速對焦被攝體。此時的解決方案便是設置全時手動對焦（AF + MF）。先使用單次自動對焦獲得近似對焦，隨后在自動對焦模式下旋轉鏡頭上的對焦環，手動調整最終對焦。在微距攝影中，想要精準對焦細節，比如一朵花的某個部分，需要自動與手動對焦相結合。先進行粗略的自動對焦，然后再手動調整目標區域的對焦。早期的EF鏡頭系列最先具備了全時手動對焦功能，現在許多RF鏡頭也都支持這一功能。

堅固耐用

佳能致力于讓相機用戶無懼嚴苛天氣環境，即時、輕松、高效、自信地捕捉動人瞬間。L級鏡頭為專業用途設計，即使在非常惡劣的工作條件下，也能發揮穩定可靠的性能。為了使鏡頭整體更加可靠，佳能在產品設計之初就考慮到了用戶的工作條件。風沙和降雨是專業人士在戶外拍攝時最可能會遇到的狀況，所以他們需要在這類環境下依然保持可靠精準性能的相機和鏡頭設備。

佳能L級鏡頭搭載環形超聲波馬達（USM）和其他光學機械結構，在多種拍攝環境下都能展現出專業級水準。每支帶有佳能名稱的鏡頭都必須具備出色的可靠性。為此，從光學陣列設計到機械部件設計，佳能在每個階段都遵守著嚴格的生產質量控制標準。鏡頭元件間距、傾斜度、離心率和其他參數的生產公差都精確至微米。必要時會逐個微調鏡頭，以維持高品質。如今，L級系列鏡頭樹立了佳能可靠性的最終標準，其性能可以滿足非常苛刻的專業需求。

防塵防水滴

可更換式鏡頭屬于精密光學儀器，是專業人士可靠的工具。在惡劣條件下，不管下雨還是日曬，室內還是室外，這些設備都必須正常運行，提供出色性能。佳能非常重視實際使用鏡頭的專業人士的反饋。專業人士時常要在惡劣的條件下工作，受到灰塵、風雨和降雪等環境的影響。佳能在1999年推出了新的防塵防水滴超遠攝鏡頭系列，該系列從一開始就預設了這樣嚴苛的工作條件。

時至今日，佳能仍在不斷努力，以滿足這些嚴苛的攝影環境。例如，卡口連接處的橡膠環能密封相機和鏡頭間的間隙，對焦環、對焦預設按鈕和其他可移動部件都具備高度防塵防水滴結構，開關面板和插入式濾鏡架均為橡膠制成。在當今數字成像時代，專業鏡頭經受了多變環境的考驗，這些鏡頭滿足了專業級要求，具備出色的成像性能。佳能對防塵防水滴性能的不懈追求也體現在RF L級鏡頭上。包括鏡頭、鏡身和配件在內的整個系統都滿足嚴格的專業級圖像制作要求。

* 不能保證完全防止水滴和灰塵的侵入。為保證防塵防水滴性能，鏡頭必須安裝至相機。

白色鏡頭

白色鏡筒的L級遠攝鏡頭和超遠攝鏡頭非常顯眼。白色非常適合常在夏日工作的專業鏡頭。1976年，佳能首次推出白色外觀的FD600mm f/4.5 S.S.C.和FD800mm f/5.6 S.S.C.單反相機鏡頭，有效防止了鏡筒熱量聚集。在隨后的幾年里，“白色鏡筒”的鏡頭已成為佳能鏡頭專業品質的象征，獲得各地攝影師和攝像師的認可。在EF鏡頭時代，隨著性能的每一次提升，白色鏡頭的聲譽日益增長。

白色鏡頭因具備出色的表現力和高速自動對焦功能而備受推崇，甚至可以拍攝激烈的賽車運動等高速移動的物體。在世界級體育賽事中，白色鏡頭成為新聞媒體的主要裝備，這一點足以證明L級鏡頭在捕捉每個精彩瞬間方面的強大實力。成像是一種不斷變化的表現形式，數字技術的進步將人們對鏡頭性能的期望提升至新高度。字母“L”代表著成像性能的基準，象征著高品質專業級設備，意味著滿足專業人士的嚴格要求，為其專業性提供前沿支持。但這一基準也只是漫漫長路上的一個節點。佳能對理想鏡頭質量的追求永無止境。

隔熱鍍膜

為解決聚熱問題，佳能不斷努力，推出了經典白色鏡筒的鏡頭，實現了新飛躍。為了確保鏡頭在陽光直射的炎熱條件下依然能保持出色的光學性能，佳能擯棄了傳統的黑色鍍膜，在部分鏡頭的鏡筒上采用了白色的熱反射鍍膜。白色鏡頭的歷史可以追溯到1976年發布的兩只單反（SLR）相機的大光圈遠攝鏡頭——FD600mm f/4.5 S.S.C和FD800mm f/5.6 S.S.C。*為保證鏡頭在高溫條件下依然具備可靠性能，佳能始終關注隔熱鍍膜的研發。通過對鍍膜類型和成分比例的反復試驗研究，佳能發現了增強紅外光反射率的方法，還研發出能抑制鍍膜和涂覆物品溫度升高的新技術。白色鏡筒的鏡頭因此誕生，在烈日陽光下依然可靠。

• 

  炭黑
  

  氧化鈦
  

  傳統白色鍍膜

• 

  紅外
  反射
  涂料

  帶二氧化硅
  涂層的
  氧化鈦

  隔熱鍍膜

佳能的隔熱鍍膜使用了紅外反射涂料，能增強對陽光中“熱”成分的反射率。過去，佳能鏡頭使用的是炭黑或白色的氧化鈦表面鍍膜。但是炭黑色會吸收大量的紅外波，抵消隔熱鍍膜的部分反射改善效果。佳能新開發的隔熱鍍膜使用紅外反射涂料代替了炭黑涂料，增強了反射率。這種鍍膜還使用了帶二氧化硅涂層的氧化鈦，更耐紫外線風化。同時還能防刮防磨。采用新鍍膜的鏡頭保留了佳能標志性的“白色鏡筒”。EF400mm f/2.8L IS III USM和EF600mm f/4L IS III USM鏡頭首次使用了佳能的隔熱鍍膜，標志著白色鏡頭新時代的到來。現在，這種隔熱鍍膜已廣泛應用于所有白色RF鏡頭。

* 對于單反相機鏡頭而言。也用于1960年推出的廣播相機TV2000mm f/11超遠攝鏡頭。

音圈馬達（VCM）

展望未來，RF卡口的潛在優勢不僅限于高畫質，它在提高自動對焦性能、可操作性和機動性方面還有長足的潛力。佳能在這些領域上不斷追求進步。對于驅動器也不例外。佳能不滿足于只擁有作為RF鏡頭時代先驅的環形USM、STM、Nano USM等驅動系統，而是繼續追求更高性能和技術進步，以滿足攝影師的需求。新開發的音圈馬達（VCM）驅動器就是很好的例證。

佳能的這項新技術利用磁力（磁場）將電能轉化為動能。通過使驅動磁鐵往復運動來操控線圈，改變磁場的位置，從而調整線性連接到線圈上的對焦鏡片單元的位置。與傳統的驅動器相比，即使對焦鏡片組大而沉重，這項技術也能驅使其快速、精確且安靜地運動。

RF35mm F1.4 L VCM還通過串聯VCM和Nano USM驅動器進行電子浮動對焦控制。VCM驅動質量較重的對焦鏡片組，而質量較輕的浮動鏡片組則由一個小型Nano USM驅動。通過分別控制每個鏡片組的位置，鏡頭即使配置了大口徑鏡片，也能實現快速、平滑的對焦。RF鏡頭的發展腳步從未停止，這也是它們成為靜止圖像和短片拍攝之優選鏡頭的原因。

DO鏡片

2001年推出的EF400mm F4 DO IS USM鏡頭，標志著一項新技術的亮相，該技術對超遠攝鏡頭的影響非常深遠。這是佳能首支采用衍射光學（DO）元件的鏡片，這項光學技術可以減小400mm F4鏡頭的尺寸和重量，同時保持相同的高性能。

光線在障礙物邊緣會發生彎曲。這種物理現象稱為“衍射”。眾所周知，衍射現象會出現在攝影鏡頭中，特別是當鏡頭設置為小光圈時。這種現象通常會損害畫質。不過，佳能發現了一種方法，可以利用光線的這種特性，那就是DO鏡片。通過透鏡表面的一個非常精細的鋸齒狀網格來調節光的方向，這個網格呈同心圓排列。這種結構能有效校正色差。

一般的折射鏡片會將光譜按照藍 > 綠 > 紅的順序成像，而DO鏡片恰恰相反，按照紅 > 綠 > 藍的順序折射光譜來成像。通過結合一般鏡片和DO鏡片，可以消除和校正色差。此外，與僅使用折射鏡片的傳統光學系統設計相比，這種結構能大大減少鏡頭的總長度和重量。這是一場靈活思維的勝利，佳能巧用衍射的“不良”特性實現了技術性突破。

DO鏡片經過進一步發展，現已在RF鏡頭陣容中應用：RF600mm F11 IS STM和RF800mm F11 IS STM都使用了無間隙的雙層衍射光學元件。佳能還在耦合部分使用一種特殊的樹脂材料，成本也因此降低。