การวางจำหน่ายเลนส์ EF400mm f/4 DO IS USM ในปี 2544 ถือเป็นการเปิดตัวเทคโนโลยีใหม่ที่จะพลิกโฉมเลนส์ซูเปอร์เทเลโฟโต้ไปอย่างสิ้นเชิง เลนส์นี้เป็นเลนส์รุ่นแรกที่ใช้กลุ่มเลนส์ Diffractive Optical (DO) ซึ่งเป็นเทคโนโลยีออพติคอลที่เป็นกรรมสิทธิ์ของ Canon และสามารถลดขนาดและน้ำหนักของเลนส์ 400 มม. f/4 ลงได้โดยที่ยังมีประสิทธิภาพสูงเท่าเดิม
แสงมีคุณสมบัติในการโค้งงอที่บริเวณขอบของสิ่งกีดขวาง ปรากฏการณ์ทางกายภาพนี้เรียกว่า “การหักเหแสง” การหักเหแสงเป็นปรากฏการณ์ที่มักจะเกิดกับเลนส์ถ่ายภาพ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเลนส์ใช้รูรับแสงขนาดเล็ก และปรากฏการณ์นี้มักทำให้คุณภาพของภาพลดลง อย่างไรก็ตาม Canon ค้นพบวิธีการที่ทำให้สามารถใช้ประโยชน์จากคุณสมบัติของแสงข้อนี้ได้โดยการใช้เลนส์ DO ทิศทางของแสงจะถูกควบคุมด้วยแผ่นตะแกรงรูปฟันเลื่อยที่มีความละเอียดสูงบนผิวเลนส์โดยเรียงตัวกันในรูปแบบวงกลมร่วมศูนย์ โครงสร้างนี้สามารถแก้ไขความคลาดสีได้อย่างมีประสิทธิภาพ
ในขณะที่เลนส์หักเหแสงทั่วไปจะสร้างภาพที่แยกสเปกตรัมของแสงตามลำดับ น้ำเงิน > เขียว > แดง แต่เลนส์ DO จะทำงานด้วยวิธีตรงกันข้ามโดยการสร้างภาพที่หักเหแสงในสเปกตรัมตามลำดับ แดง > เขียว > น้ำเงิน เมื่อใช้เลนส์ทั้งสองชนิดนี้ร่วมกัน จะสามารถหักล้างและแก้ไขความคลาดสีได้ นอกจากนี้ยังทำให้สามารถลดความยาวและน้ำหนักโดยรวมของเลนส์ได้อย่างมากเมื่อเทียบกับการออกแบบระบบออพติคอลเดิมๆ ที่ใช้เพียงแค่เลนส์หักเหแสงเท่านั้น ประสิทธิภาพเช่นนี้ถือเป็นความสำเร็จจากการคิดอย่างยืดหยุ่น ซึ่ง Canon ใช้ประโยชน์จาก “ข้อเสีย” ของการหักเหแสงในการสร้างการเปลี่ยนแปลงด้านเทคโนโลยีครั้งใหญ่
เลนส์ DO ยังมีการพัฒนาต่อไปอีกและเทคโนโลยีนี้ก็ถูกนำมาใช้ในกลุ่มเลนส์ RF ซึ่งได้แก่ RF600mm f/11 IS STM และ RF800mm f/11 IS STM ที่ใช้ชิ้นเลนส์ Diffractive Optical สองชั้นแบบไร้ช่องว่าง นอกจากนี้ยังสามารถลดต้นทุนได้โดยการพัฒนาวัสดุเรซินชนิดพิเศษที่ช่วยในการยึดเกาะระหว่างชั้นเลนส์
ชิ้นเลนส์ Diffractive Optical สองชั้นแบบชิดกัน ( RF600mm f/11 IS STM )
