技术

萤石镜片

萤石是一种能在高温下散发光芒的神奇矿石。这种石头因具有美丽的荧光特性而得名“萤石”。氟化钙（CaF2）是一种天然形成的结晶矿物。人工合成的氟化钙晶体具有出色的光学特性：低色散、低折射率，以及出色的红外光和紫外光透光率。最重要的是，萤石与传统光学玻璃不同，使用萤石可以拍摄出更清晰细腻的画面。因此佳能启动了“F”项目，决定利用萤石的特性研发高性能相机镜头。

几个世纪以来，萤石一直是人们关注的焦点。在19世纪，天然氟化钙晶体已被用作显微镜的物镜。后来，人们尝试生产人工萤石晶体，希望将其用于制造望远镜等大型仪器的透镜。当然，这也面临着技术难题。许多人认为萤石无法应用在标准镜片中。这一挑战未能磨灭佳能研究人员的热情。他们肩负起重任，努力将萤石研发成一种可用的光学材料，将其用于制造高性能镜头。

不同波长的光汇聚的点不同，这会影响图像的清晰度，并在图像中表现为渗色。从技术的角度，这种现象被称为“色差”。设计高性能镜头的关键就是找到能校正色差的结构配置。一般来说，将低色散凸透镜和高色散凹透镜组合使用，能使光波的方向统一起来，汇聚到同一个点上。

然而，仔细检查这种透镜汇聚点周围的区域，会发现绿色波长的焦点上有残余像差，分散在红光和蓝光之间。这种轻微的残余色差称为“二次色差”或“二次光谱像差”。萤石色散低且特殊，与普通光学玻璃不同。使用萤石可以有效消除这种持续出现的二次光谱像差。使用萤石凸透镜后，红、绿、蓝光的焦点几乎都汇聚到了同一点上。1968年，即“F”项目启动两年后，佳能的研究人员成功制造出了人工萤石晶体。

研发人员克服了许多困难后才将萤石用于相机镜头上。萤石较脆弱，不能像光学玻璃那样进行研磨。佳能依托现有的镜片研磨技术，开发出一种特殊的萤石处理技术。这种研磨过程耗时是标准工艺的四倍，镜片经研磨后都需要手洗。

1969年，佳能成功生产出以萤石制造的镜头，即FL-F300mm f/5.6镜头，它是佳能第一支采用萤石镜片的相机镜头*。远摄镜头因为焦距较长，更容易受到二次光谱像差的影响。萤石的使用改善了这种镜头的性能。今天，佳能L级萤石超远摄镜头，以精细的画面和出色的对比度，赢得了世界各地摄影师的认可。

*指一般消费者使用的可更换镜头式相机的镜头。

UD镜片

虽然萤石具有优越的光学特性，但生产成本高，不适合广泛使用。为了让更多相机镜头都具备理想性能，佳能着手研发与萤石特性相似的新型光学玻璃。20世纪70年代初期，佳能成功研发出了超低色散（UD）玻璃。相较于标准光学玻璃，UD玻璃具有低折射率、低色散和优异的部分色散特性。将UD镜片组合优化，可以获得与萤石镜片几乎相同的性能效果。1978年，佳能成功研发出了高性能萤石镜片和UD镜片，推出了“L级”镜头，即性能好，镜片品质高的FD卡口镜头。

1993年，佳能研发出超级UD玻璃，在常规UD玻璃上实现了巨大突破。一枚超级UD镜片相当于两枚常规UD镜片，其光学特性与萤石镜片几乎相同。EF400mm f/5.6L USM镜头中首次使用了超级UD镜片，在显著减少色差的同时，也缩小了镜头尺寸，更方便携带。超级UD镜片成为许多L级镜头的核心技术。

非球面镜片

另一种特殊镜片元件是非球面镜片。佳能L级镜头带来的出色性能和清晰的分辨率都得益于这种经过特殊处理的镜片，这种镜片的光学特性实现了真正的新突破。非球面镜片以出色的清晰度和精妙的细节，将镜头后的世界清晰地呈现在眼前。多年来，非球面镜片的制造非常困难，成了光学工程师遥不可及的梦。非球面镜片与传统拍照镜片（球面镜片）不同，镜片元件的一部分球形表面必须在光轴上切除。然而，这些镜片无法将平行光线汇聚到同一焦点上，具有理论上的局限性。工程师必须制造出一种具有理想曲率的非球面镜片，使平行光线汇聚在一个焦点上。

一些非球面镜片的非球面程度非常小，肉眼看来和球面镜片并无差别，并且曲率非常微小，精密加工公差必须精确至0.1微米（1毫米的万分之一）以内。1971年，佳能推出了FD55mm f/l.2 AL镜头，这是佳能首支采用研磨非球面镜片元件的单反相机镜头（无反光镜锁定机械结构），但当时批量生产的相关问题并未完全解决。研磨非球面镜片是一种非常高精度的非球面透镜，通过研磨和抛光单个玻璃片形成适合的形状。这种加工方式可以应用于多种类型的玻璃，制造商可以从球面生产出大直径和大位移的非球面镜片。镜头一上市就引起了强烈反响。这也促使佳能增加产量，加速了对非球面镜片的研究。两年后，佳能便推出了一台纳米级大规模生产设备（公差小于百万分之一毫米）。

镜片经过精确抛光，精度可达0.02微米，仅为可见光波长高度的1/32。L级镜头因此具备了自有的出色光学性能。

非球面镜片制造技术不断发展。20世纪80年代，人们开始研发大口径玻璃模铸（GMo）非球面镜片，并在1985年成功投入实际应用。玻璃模铸技术采用了高温熔融玻璃和高精度非球面金属模具，具有出色的表面公差。2007年，该技术被用于制造第一枚非球面凹透镜。今天，多数RF L级镜头的制造也使用了这项技术。

1990年，佳能为EF镜头系列开发了一款能满足多种需求的复制型非球面镜片。这种镜片具有较大的设计自由度，因此镜头设计更灵活，球面基础镜片元件的制造材料更加丰富。RF镜头系列中的RF24-105mm F2.8 L IS USM Z也使用了复制型非球面镜片。制造工艺的改进使复制型非球面镜片的表面精度超越了EF镜片。除了具备更大的光学设计自由度外，新镜头不仅尺寸更小，还支持24mm-105mm的焦距，在f/2.8大光圈下的性能也非常稳定。

BR镜片

佳能凭借研发出的萤石镜片和UD镜片，已经可以减少常规镜头常出现的色差。以前的技术无法在消除色差的同时减小尺寸和重量，特别是在低F值的大光圈镜头的条件下。色差是由光的色散特性引起的。理想情况下，所有通过镜片的光都应该汇聚在焦平面的一点上。但现实情况是，不同波长的折射率差异会不可避免地造成色散。这是形成色差（渗色）的真正原因。尤其是光谱中蓝色范围内的波长难以校正，仅通过组合凹透镜和凸透镜无法完全分辨开来。色差也就不可避免地产生了。

为了解决这个问题，佳能开发了一种名为“BR镜片”的复合镜片。其中BR（蓝色光谱折射光学元件）光学镜片具有异常色散特性，放置在凹透镜和凸透镜之间，可以大幅折射蓝色光（短波长范围）。BR镜片为镜头设计带来了更大的自由度，因为在排列其他镜片元件时，即使产生大量色差，也能通过引入BR镜片元件有效校正蓝色波长。通过开发新型镜头材料，佳能推出了具备独特光学特性，尺寸小，性能高的镜头。

浮动系统

如今的光学技术已经支持在多种距离下拍出高质量图像。一般情况下，使用RF或EF镜头时，不管拍摄距离如何，成像性能差异不大。这是因为现在大多数镜头的设计都包含了各类像差校正元件，可校正镜头常用拍摄距离范围内的像差。然而，当被摄体超出这个“标准范围”时（特别是当被摄体比镜头支持的拍摄距离还近时），就有可能出现某种像差。

性能下降的程度取决于光圈设置和使用的光学系统类型。焦距越短，光圈越大，出现像差的可能性越大。特别对于广角镜头而言，近距离的图像曲率更大。如果图像中心很清晰，那么周边会有一些模糊；而如果图像周边对焦很清晰，则图像中心就会变得模糊。为了解决这个问题，佳能开发了浮动机械结构技术，能为多种距离的拍摄进行理想的像差校正。

浮动系统最大限度地减少了从近处到无限远距离下的像差，成像性能近乎理想。在EF24mm f/1.4L II USM镜头和其他大光圈广角镜头，以及EF180mm f/3.5L Macro USM微距镜头中都使用了这种浮动系统，所以这些镜头都能在近距离范围内获得清晰的成像。对于大光圈镜头而言，即使是镜头结构近乎对称的大光圈镜头，在拍摄近距离图像时也容易出现球面像差。因此，在EF50mm f/1.2L USM和EF85mm f/1.2L II USM等EF镜头以及RF70-200mm F2.8 L IS USM和RF100-500mm F4.5-7.1 L IS USM等RF镜头中都使用了浮动机械结构。与广角镜头中使用的机械结构不同，这些镜头最后端的镜片元件是固定的，而浮动机械结构能让其他镜片元件进行移动。这种结构具有出色的成像性能，可以最大程度地减少多种拍摄距离下的镜头眩光。

超级光谱镀膜

为制造出理想的摄影镜头，佳能确定了四大目标：

• 1.从被摄体上一点发出的光线经过镜片后应汇聚到一点上；
• 2.垂直于光轴的平面都应被还原为平面；
• 3.垂直于光轴的平面物体都应被还原，不能有畸变；
• 4.必须准确还原被摄体的色彩。

最后一个目标是佳能自己制定的主要发展目标。经过不断探索，在20世纪60年代，当专业摄影师开始使用彩色反转胶片时，佳能建立了自己的统一色彩还原标准。佳能最初的设想是，多种镜头都能实现相同的色彩还原。但要评估色彩精确度，就必须建立一套色彩还原和平衡的标准。佳能开始研究阳光的特性，特别是一年中光线随空气质量和太阳角度变化的规律。除了进行多次实景测试，佳能还向众多专家征求意见。在此过程中积累的数据转换成数值，最终形成佳能的镜头色彩还原标准。20世纪80年代，摄影行业选用“ISO色彩贡献指数”作为行业标准，这些指数的值与佳能已经采用的值几乎一致。但佳能的标准更严格一些，对色差变化的容忍度更低。

超级光谱镀膜（SSC）技术的开发，使佳能得以满足严格的色彩再现标准。这种多层镀膜具有稳定特性，会形成一层坚固耐用的镜头表面，还能减少镜头表面反射引起的镜头眩光和鬼影。数码相机非常容易受到镜头眩光和鬼影的影响，使用这种超级光谱镀膜可以实现色彩平衡。佳能始终积极响应时代变革，持续满足专业图像创作人员不断变化的要求，继续优化镀膜性能。

SWC：亚波长结构镀膜

镜头表面的镀膜比可见光波长还要薄。佳能使用了一种称为“蒸发镀膜”的蒸发沉积法，在镜头表面涂上一层超薄层，以减少镜头表面的反射，增强透光率，从而最大限度地减少镜头眩光和鬼影。但是，蒸发镀膜的抗反射性会随着光线进出的入射角的增大而降低。要想进一步提高成像性能，就必须找到更有效的限制光反射的方法。当时蒸发镀膜的抗反射性已经无法突破，佳能的新型光学阵列研发陷入了僵局。

而亚波长结构镀膜（SWC）技术实现了抗反射镀膜研发的新突破。这项技术与蒸发镀膜不同，它能控制镜头表面的眩光和鬼影。SWC的抗反射原理来源于折射率的连续变化。镜头表面的反射是由玻璃和空气的折射率不同导致的。在玻璃和空气之间放置一层折射率连续变化的材料，使光从空气到玻璃或从玻璃到空气的过渡更加流畅，从而最大限度地减少反射。

这一创意的灵感来自于蝇眼。蝇眼上布满了微小的（纳米级*）凹凸结构。这种结构的表面折射率非常低，能有效防止反射。佳能技术人员通过反复试验，刻苦钻研，最终成功研发出一种突破性的镀膜技术，能在镜头表面沉积一层纳米级结构的镀膜。这种镀膜在镜头表面形成突起物，大小仅200-400nm，比可见光波长（大约400-700nm）还小，均匀地沉积在镜头表面，突起部分暴露于空气中。镀膜尖端到底部的折射率逐渐变化，能有效吸收入射光并引导光线通过镜头表面。这项突破性技术首次应用于EF24mm f/1.4L II USM镜头，开辟了广角镜头性能新阵线。

*1nm=百万分之一毫米

ASC：空气球形镀膜

空气球形镀膜（ASC）是为了增强摄影镜头的抗反射性而开发的一种镜头镀膜技术。佳能开发的“镜头镀膜技术”包括超级光谱镀膜（SSC），用于减少鬼影和眩光以及保持一致的色彩平衡，以及具有突破性的亚波长结构镀膜（SWC），可防止高入射角的光线进入镜头，显著提高抗反射性能。新型ASC技术与SWC结合使用，能进一步减少镜头眩光和鬼影。

当镜片元件和图像感应器之间的二次反射引起“光畸变”或降低画质时，就会出现鬼影和镜头眩光。面向太阳拍摄，或在其他强烈逆光条件下，图像的一部分可能会被镜头眩光遮挡，呈现为过曝的白色斑点。镜头表面的反射也可能造成图像混乱（鬼影）。ASC是佳能镀膜技术发展的前沿技术。ASC技术能保证光线总是以理想的角度照射到图像感应器表面，从而显著减少镜头眩光和鬼影。

ASC是一种抑制光反射的技术，其原理是在气相沉积镜片镀膜上添加一层由二氧化硅和空气形成的薄膜。这种镀膜含有精确的空气比例，折射率远低于光学玻璃，具有超低折射率。因此，它具有很强的抗反射特性，特别是对于几乎垂直进入镜头的入射光。SWC能抑制入射角较大的光线的二次反射，与ASC搭配使用，可以减少多种入射角度下镜头眩光和鬼影。另外，ASC能用于具有多种曲率的镜头表面，镜头设计自由度高。

氟镀膜

对于经常在恶劣天气条件下工作的摄影师而言，镜头表面的污垢和灰尘会直接影响他们的作品质量。在镜头表面的抗反射镀膜上加装“氟镀膜”，可以轻松清除镜头上的污垢。这种镀膜能在保持光学透明度的同时有效防油防水。使用时，用干布就可以轻松擦除镜头表面的污迹或油污，无需镜片清洁剂或溶剂，还能减少干擦产生的静电。镜头表面非常光滑，不易划伤。

摄影师无需费时费力清洁镜头，更专注于拍摄。用气吹和用布擦就可以清除大部分污迹，相机套件可以做得更紧凑。这种新型镀膜技术为专注的摄影师带来了诸多益处。

注意：

•如果镜头表面有污垢和灰尘，请先用气吹，然后再用布擦拭。

•如果使用镜头清洁剂或溶剂，镀膜的防油防水特性可能会导致溶剂凝结，潮湿且难以擦拭。

DS镀膜

佳能镜头研发的一个关键目标是以出色的光学性能呈现图像失焦和对焦区域。这在拍摄虚化（背景未对焦）效果时尤为重要。照片的整体质量取决于失焦区域的呈现效果。虚化是一种视觉冲击力强的摄影效果，也是大光圈镜头最重要的特点之一。通常情况下，随着镜头光学性能的提升，图像会变得更加清晰，失焦部分也如此。但是，这有时并不是摄影师想要的。有时，轮廓过于清晰会干扰虚化效果，使主体过于突出。佳能发现，摄影师拍摄虚化效果图像时，更希望调整图像各部分的清晰度。

佳能的平滑散焦（DS）镀膜，一种气相沉积薄膜技术，解决了这一问题。基础镜头设计中，RF85mm F1.2 L USM镜头就采用了这种镀膜。它适用于人像摄影，也是佳能光学技术的代表镜头。这支镜头不仅能保持高分辨率和高对比度，抑制色差，还能够产生独特的虚化效果，使模糊的被摄体轮廓变得柔和，并降低镜头中心到周围的透光率（阻挡光线），限制光通量。所以轮廓更加柔和、虚化效果更佳。

RF85mm F1.2 L USM DS镜头表面应用了DS镀膜，增强了虚化效果。对焦区域的分辨率高，而轮廓则柔和模糊。这支镜头的最大光圈可设置为F1.2，进一步扩大了人像摄影的表现范围。

镜头内驱动系统

1985年，自动对焦技术趋于成熟，大多数自动对焦单反相机制造商采用的是机身内测距/机身驱动系统，其中自动对焦驱动马达内置于相机机身中，镜头驱动由机械耦合器完成。佳能则采取了不同的做法。佳能认为未来市场成功的关键是放弃限制性技术，构建一个性能大幅改进的新型系统，且能快速、准确地响应摄影师的需求。这就是佳能新型高精度自动对焦系统的起源。

为优化成像系统整体效率，佳能放弃了传统的机身内测距仪/驱动系统，决定在每支镜头内安装单独的马达驱动系统，并为各类镜头（从鱼眼镜头到超远摄镜头）选择合适的马达设计。佳能自动对焦驱动系统的设计理念是“将适合镜头的驱动器放置在尽可能靠近驱动单元的位置，所有信息传输和控制都应该是电子的”。将驱动器放置于驱动单元旁边能够提高效率，减少驱动单元产生的能量转移损耗并降低噪音。佳能还扩大了驱动器的范围，设计出能准确对焦扭矩的装置。即使是大型镜头也能快速平稳地对焦。在超远摄镜头中，驱动单元的位置远离相机机身，性能优于机身驱动系统，可以快速准确地自动对焦。这是L级专业镜头的一个关键优势。即使在非常恶劣的条件下，这种系统也能确保高性能、耐用性和可操作性。这项技术被应用于EOS R系统和RF镜头中，不断突破实现高性能进步。

大口径全电子镜头卡口

大概所有摄影爱好者都希望与相机融为一体，尽情地操作相机吧。为了实现这一愿望，EF镜头采用了新的“全电子卡口”，使机身和镜头之间的操作电子化，不再依赖机械连接。使用卡口后，EF镜头和EOS相机间传输的所有数据都将进行电子化处理。即使在使用增倍镜的条件下，镜头和机身之间的自动对焦通信也保持着连接状态，具有出色的可操作性和耐用性，无惧严苛的拍摄环境。佳能54mm大口径电子镜头卡口为设计和生产佳能历史上光圈最大的35mm单反相机镜头（EF50mm f/1.0L USM）奠定了基础。即便是在烛光下，这支大光圈镜头也能呈现出丰富的细节和迷人的背景模糊（虚化）效果，为摄影增添更多可能性。大口径电子镜头卡口设计为大光圈定焦镜头和高放大倍率的变焦镜头等新型EOS R系统镜头的研发提供了便利。

RF卡口

2018年，佳能推出了EOS R系统和RF卡口，当时EF卡口和EOS系统问世不过30余年。这一成像系统的推出开启了佳能的新时代，表现出巨大的灵活度和增长潜力。EOS R系统的目标是更大程度满足照片和视频摄影作者的未来需求。佳能认为，需要推出一种新规格的镜头卡口，确保其增长潜力，增加光学设计的灵活度。佳能开发的RF卡口奠定了EOS R系统的基础，为新镜头和发展潜力大的成像系统的开发提供了支持。

RF卡口采用了54mm内径的镜筒和20mm的短后对焦距离，很大地增加了光学设计的灵活性，有助于新型镜头的设计与研发。使用这种卡口能开发出最大光圈为f/2的大光圈标准变焦镜头（如RF28-70mm F2 L USM镜头）。RF卡口和EOS R系统还搭载了新型12芯通信系统。该系统大大地提升了通信速度，实现镜头和相机之间的对焦、变焦、光圈、防抖功能设置、镜头像差等信息以及数码镜头优化（DLO）数据的即时传输。系统搭载这些功能后具备出色的图像分辨率，还能在大光圈全开的设置下拍出美丽的虚化效果。专为镜头开发的新型控制环也使操作变得更加平稳顺畅。RF系列镜头立足于EF卡口镜头，秉承了佳能开拓的理念，不断探索新的可能性。

环形USM

佳能将驱动马达安置在镜头内，并调整马达设计以匹配镜头的特性。其中，超声波马达（USM）是佳能成功实用化的镜头驱动马达。环形USM由超声波能量振荡驱动，它几乎无声且耗电很低，能快速响应操作命令，是控制自动对焦的理想之选。1987年，USM首次用于EF300mm f/2.8L镜头，其静音、高速的自动对焦性能惊艳世人。1990年，这些马达实现批量生产。随后几年，佳能继续推出性能更好的精密马达，其中不乏紧凑型和畅销型马达。佳能刻苦钻研，最终推出了集成自动对焦和手动对焦的全时手动对焦系统，很大程度上满足了专业人士的需求。在使用自动对焦设定一个大致的焦点后，摄影师可通过对焦环微调焦点，精确对焦距离。许多L级镜头和RF卡口镜头都支持全时手动对焦功能。

Nano USM

Nano超声波马达（USM）是一款支持高速自动对焦的紧凑型超声波马达。于2016年首次随EF-S18-135mm f/3.5-5.6 IS USM镜头推出。这款马达会利用超声波的振动能量沿着滑块作直线运动。对焦镜片安装在一个类似架子的组件上，可以沿着光轴进行高精度调整，从而实现高速自动对焦。这种具有突破性的自动对焦驱动器微运动，使镜头在静态摄影与短片录制时都能呈现高性能的自动对焦。2018年，L级镜头中首次使用了新型Nano USM。这款新型Nano USM已成功小型化，安装在紧凑的镜筒中缩小了镜头的整体尺寸。RF24-105mm F4 L IS USM镜头首次使用了这一技术。

Nano USM去除了对后端压电陶瓷元件施加压力的弹簧。取而代之在单元四个角放置弹簧，这种结构能显著减少厚度，同时维持高扭矩。在拍摄静止图像时，Nano USM能高速驱动镜头并精准停止，实现高速自动对焦。在拍摄短片时，它可以平稳、静音地对焦，可满足多种拍摄需求。

步进马达（STM）

佳能首次在EF40mm F2.8 STM镜头中使用了步进马达（STM）。STM的驱动器小于常规超声波马达（USM）的驱动器，这是佳能研发首支饼干型EF镜头的关键。STM的机械结构简单，具备高响应性和可控性。STM有两种类型：一种是导螺杆型STM，能提供非常平稳的自动对焦驱动；另一种是齿轮型STM，能最大限度缩小尺寸。齿轮型STM曾用于EF40mm f/2.8 STM镜头，目前也用于多种RF卡口镜头。L级镜头中，首次在RF10-20mm F4 L IS STM上搭载STM是有原因的。

USM适用于驱动冲程较长的镜头，但RF10-20mm F4 L IS STM的冲程设计较短。所以开发人员认为，搭载STM可以有效提高镜头性能。驱动器越小（相较于USM），在设计IS（图像稳定器）镜头组布局时的自由度就越大。可以将IS机械结构放置在感应器一侧，以此减少周边模糊。同时，RF10-20mm F4 L IS STM是佳能首支搭载了STM的RF镜头。其启动时间缩短后，镜头的整体性能可与USM媲美。

电磁光圈（EMD）

电磁驱动光圈（EMD）与全电子镜头卡口系统协同作用，可以精准控制数字光圈。EMD由一个光圈叶片单元和一个变形步进马达构成。常规相机中光圈叶片的开合是由机械杠杆完成的，相较之下，新型系统的控制精度更高。控制光圈的方式有两种，一是使用EOS机上的电子刻度盘，二是使用电脉冲信号设定计算出光圈值。不涉及杠杆，操作起来更加平稳流畅。EMD的采用也促成了一些特殊镜头诞生。例如佳能首支*带自动光圈的TS-E镜头，该镜头于1991年推出，广受赞誉。2021年，佳能推出了RF5.2mm F2.8 L DUAL FISHEYE镜头，这是佳能首支配备5.2mm双鱼眼镜头的立体3D 180°VR镜头。左右两个镜头都具有独立的同步EMD。电信号可以同时控制两个EMD，为左右镜头设置相同的曝光，调整轻松简单。

* 指同时具备倾斜和移位功能的单反相机（截至1991年4月）

IS（镜头防抖功能）

不管是业余摄影师还是专业摄影师，都会遇到相机抖动致图像模糊的问题。相机抖动的常见处理方法是提高快门速度（合理最小速度通常计算为1/x秒，其中x是焦距，以毫米为单位）。为解决这一问题，佳能设计了一种高精度的镜头防抖（IS）系统，能有效防抖。按下快门时手抖导致相机镜头倾斜，来自被摄体的光相对于光轴发生弯曲，拍出的图像也就变得模糊。佳能的镜头内图像稳定器可移动镜片组的位置，使其与焦平面平行。如果IS镜片组在垂直于光轴的平面上移动并与图像抖动的程度精确匹配，则光线就能稳定到达成像面，产生清晰的图像。佳能在镜头中使用两个振荡陀螺仪检测倾斜程度，再通过紧凑且响应迅速的移动驱动器调整IS镜片组的位置。然后，感应器会提供反馈信息并确认IS镜片组的位置。这种系统能将IS镜片组放置在镜头中的合理位置。虽然概念很简单，图像稳定效果却很精确。这种调整还能使取景器中的图像变稳定，使构图和定格被摄体更加简单。

通过取景器精确构图的能力是镜头防抖功能的一大优势。佳能不懈努力，保持在高性能可更换镜头式相机制造商中占据优势。L级IS镜头阵容丰富，涵盖了从广角到超远摄等诸多类型的镜头，为专业摄影师提供了更多拍摄选择。

• 1.镜头静止时

  

  至被摄体

  IS镜片组

  焦平面

• 2.相机抖动时

  

  相机抖动

  焦平面

• 3.相机抖动校正后

  

  校正后的光线

  IS镜片组下移

混合IS（镜头防抖功能）

自防抖（IS）系统研发之初，相机设计师就一直希望将防抖（IS）功能引入微距镜头中。然而，微距摄影面临巨大的挑战：除了常规图像稳定，即补偿镜头角度变化外，还需要补偿位置移动，即从一侧到另一侧的移动，或朝向/远离被摄体的移动。在近距离拍摄时，后一种类型的相机抖动会明显影响成像效果。拍摄远处物体时，与成像平面平行的移动对成像效果几乎没有影响，但在拍摄微距图像时，即使是轻微的移动也会有损图像。于是，佳能着手开发一种能够感知并克服这两种相机抖动的系统。最终，混合图像稳定器（混合IS）诞生。

研发出能同时补偿角度和位移相机抖动的技术非常困难。佳能的解决方案是采用两种运动感应器和一种新算法。传统角速度感应器用于检测角度型相机抖动，除此之外，混合IS系统还集成了一个线性加速度感应器。新型算法会整合这两个感应器检测到的相机移动，然后计算出相机抖动的移动程度和方向。

混合IS比常规防抖功能更出色，即使在手持等距（1倍）摄影的情况下也是如此。因此，即使在光线昏暗且无法设置三脚架的场景下，用户也能手持拍摄高精度的微距图像。EF100mm f/2.8L Macro IS USM微距镜头首支搭载了这种技术。它一经推出便广受欢迎，可以说改变了微距摄影领域。RF卡口版的RF100mm F2.8 L MACRO IS USM微距镜头支持1.4倍的最大放大倍率，还搭载混合IS系统。这支镜头进一步拓展了手持式微距成像的可能性。

协同防抖

几十年来，佳能不断研发和改善镜头防抖（IS）系统。防抖功能已被整合进许多EF和RF镜头中，给摄影师和摄像师带来了更多的成像可能性。EOS R5是第一款内置图像稳定机械结构的EOS相机。镜头内IS和相机内IS的协同防抖可抑制相机抖动模糊，其效果相当于快门速度提升至8.0级。自推出以来，佳能协同防抖功能的防抖效果在商用相机中脱颖而出*。IS机械结构中，相机和镜头中均安装了陀螺仪感应器/加速度计。这些感应器连同相机的实时视图，都用于精确检测整个相机和镜头的运动与模糊情况。然后，图像处理器和镜头CPU会高速处理相机抖动数据，减少相机和镜头之间的检测误差。等计算出合适的校正比后，相机和镜头各自进行校正优化，最终减少相机抖动模糊。这种图像稳定的作用原理不仅适用于静止图像，也适用于短片。协同防抖技术再次证明了佳能在成像领域的技术实力。

* 指截止2020年7月8日发布的可更换镜头式数码相机（EOS R5和EOS R6均有内置协同防抖功能，静态拍摄性能相当于快门速度提升至8.0级）。依据佳能研究。

控制环

RF镜头与佳能既有镜头的一个不同之处就是控制环功能。控制环是许多RF镜头都搭载的功能。用户用左手即可快速调整多种设置，大大提高了镜头的可操作性。

EOS R相机的RF卡口引入了新型12芯通信系统，改善了镜头与相机间的协调性。用户可以将多种功能设置到镜头控制环上。根据需要，可以设置、选择和调整光圈、快门速度、ISO感光度、曝光补偿、自动对焦方式、白平衡和图片风格等功能。这种新型镜头控制环与相机机身侧面的主转盘和快速控制转盘结合使用，大大提高了相机的可操作性。例如，将光圈控制功能设置到镜头控制环上，再将快门速度和ISO感光度分别设置到相机机身上的主转盘和快速控制转盘上。用户就能在查看取景器的同时，分别用左手、右手食指和右手拇指操作三个控件。RF控制环充分体现了佳能对EOS“快速、舒适、高品质成像”理念的不懈追求。

SA控制环

微距摄影涉及近距离拍摄，背景模糊（虚化）是通过调整光圈来实现的，而非调整与拍摄对象的距离。佳能希望为用户提供更多的创作自由，在拍摄微距图像时实现独特的虚化效果。佳能认为，同样的原理也可以应用于调整球面像差（SA），这种想法促成了SA控制环的发展。当时，人们通常认为球面像差是一种特殊的镜头特征，只会降低整体画质。佳能打破了这种刻板印象，研发出专门的控件，准确控制球面像差，让用户获得柔和或强烈的虚化效果。

EF100mm F2.8L Macro IS USM微距镜头曾受众多用户的追捧，所以佳能决定在其基础上设计一支RF卡口的镜头。RF100mm F2.8 L MACRO IS USM的光学设计具有独特性，它也是首支采用SA控制环的佳能镜头。其微距镜头设计能提供1.4倍的最大放大倍率（超过EF型号的1.0倍放大倍率），且具备浮动镜片系统，可以实现镜头与SA控制环的高度兼容，调整虚化效果。不管是微距拍摄还是正常距离拍摄，都可以实现柔焦效果，或普通镜头的气泡虚化（强虚化）效果。通过旋转镜筒上的SA控制环，可以调整对焦区域被摄体的柔和度。这一功能在花卉和人像的微距拍摄中效果明显。SA控制和调整虚化效果的功能为热爱微距摄影和人像摄影的用户带来了新式表达方法，这是以往佳能镜头所无法实现的。

内对焦/后对焦系统

自动对焦镜头使用驱动器马达将镜头元件移至适当位置。因此，镜头元件的重量对对焦速度产生了很大的影响。佳能开发了内对焦和后对焦设计技术，仅让部分镜头部件（影响对焦的部件）变为可移动式部件，从而达到减轻重量的目的。这种设计为精准高速的自动对焦奠定基础，整个光学系统与整体主架变得更小，重量更加平衡，手持更加方便。整支镜头是一个集成整体，变得更加坚固耐用。大多数人更关注相机（机身）本身，但是实际上，RF镜头的自动对焦性能才是决定整个系统自动对焦性能的关键因素。

全时手动对焦

在微距摄影和其他需要精准对焦的拍摄场景下，通常采用手动对焦（MF）。但许多摄影师依然希望使用自动对焦（AF）来快速对焦被摄体。此时的解决方案便是设置全时手动对焦（AF + MF）。先使用单次自动对焦获得近似对焦，随后在自动对焦模式下旋转镜头上的对焦环，手动调整最终对焦。在微距摄影中，想要精准对焦细节，比如一朵花的某个部分，需要自动与手动对焦相结合。先进行粗略的自动对焦，然后再手动调整目标区域的对焦。早期的EF镜头系列最先具备了全时手动对焦功能，现在许多RF镜头也都支持这一功能。

坚固耐用

佳能致力于让相机用户无惧严苛天气环境，即时、轻松、高效、自信地捕捉动人瞬间。L级镜头为专业用途设计，即使在非常恶劣的工作条件下，也能发挥稳定可靠的性能。为了使镜头整体更加可靠，佳能在产品设计之初就考虑到了用户的工作条件。风沙和降雨是专业人士在户外拍摄时最可能会遇到的状况，所以他们需要在这类环境下依然保持可靠精准性能的相机和镜头设备。

佳能L级镜头搭载环形超声波马达（USM）和其他光学机械结构，在多种拍摄环境下都能展现出专业级水准。每支带有佳能名称的镜头都必须具备出色的可靠性。为此，从光学阵列设计到机械部件设计，佳能在每个阶段都遵守着严格的生产质量控制标准。镜头元件间距、倾斜度、离心率和其他参数的生产公差都精确至微米。必要时会逐个微调镜头，以维持高品质。如今，L系列镜头树立了佳能可靠性的最终标准，其性能可以满足非常苛刻的专业需求。

防尘防水

可更换式镜头属于精密光学仪器，是专业人士可靠的工具。在恶劣条件下，不管下雨还是日晒，室内还是室外，这些设备都必须正常运行，提供出色性能。佳能非常重视实际使用镜头的专业人士的反馈。专业人士时常要在恶劣的条件下工作，受到灰尘、风雨和降雪等环境的影响。佳能在1999年推出了新型防尘防水超远摄镜头系列，该系列从一开始就预设了这样严苛的工作条件。

时至今日，佳能仍在不断努力，以满足这些严苛的摄影环境。例如，卡口连接处的橡胶环能密封相机和镜头间的间隙，对焦环、对焦预设按钮和其他可移动部件都具备高度防尘防水滴结构，开关面板和插入式滤镜架均为橡胶制成。在当今数字成像时代，专业镜头经受了多变环境的考验，这些镜头满足了专业级要求，具备出色的成像性能。佳能对防尘防水性能的不懈追求也体现在RF L级镜头上。包括镜头、镜身和配件在内的整个系统都满足严格的专业级图像制作要求。

* 不能保证完全防止水滴和灰尘的侵入。为保证防尘防水性能，镜头必须安装至相机。

白色镜头

白色镜筒的L级远摄镜头和超远摄镜头非常显眼。白色非常适合常在夏日工作的专业镜头。1976年，佳能首次推出白色外观的FD600mm f/4.5 S.S.C.和FD800mm f/5.6 S.S.C.单反相机镜头，有效防止了镜筒热量聚集。在随后的几年里，“白色镜筒”的镜头已成为佳能镜头专业品质的象征，获得各地摄影师和摄像师的认可。在EF镜头时代，随着性能的每一次提升，白色镜头的声誉日益增长。

白色镜头因具备出色的表现力和高速自动对焦功能而备受推崇，甚至可以拍摄激烈的赛车运动等高速移动的物体。在世界级体育赛事中，白色镜头成为新闻媒体的主要装备，这一点足以证明L级镜头在捕捉每个精彩瞬间方面的强大实力。成像是一种不断变化的表现形式，数字技术的进步将人们对镜头性能的期望提升至新高度。字母“L”代表着成像性能的基准，象征着高品质专业级设备，意味着满足专业人士的严格要求，为其专业性提供前沿支持。但这一基准也只是漫漫长路上的一个节点。佳能对理想镜头质量的追求永无止境。

隔热镀膜

为解决聚热问题，佳能不断努力，推出了经典白色镜筒的镜头，实现了新飞跃。为了确保镜头在阳光直射的炎热条件下依然能保持出色的光学性能，佳能摈弃了传统的黑色镀膜，在部分镜头的镜筒上采用了白色的热反射镀膜。白色镜头的历史可以追溯到1976年发布的两只单反（SLR）相机的大光圈远摄镜头——FD600mm f/4.5 S.S.C和FD800mm f/5.6 S.S.C。*为保证镜头在高温条件下依然具备可靠性能，佳能始终关注隔热镀膜的研发。通过对镀膜类型和成分比例的反复试验研究，佳能发现了增强红外光反射率的方法，还研发出能抑制镀膜和涂覆物品温度升高的新型技术。白色镜筒的镜头因此诞生，在烈日阳光下依然可靠。

• 

  炭黑
  

  氧化钛
  

  传统白色镀膜

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  红外
  反射
  涂料

  带二氧化硅
  涂层的
  氧化钛

  隔热镀膜

佳能的隔热镀膜使用了红外反射涂料，能增强对阳光中“热”成分的反射率。过去，佳能镜头使用的是炭黑或白色的氧化钛表面镀膜。但是炭黑色会吸收大量的红外波，抵消隔热镀膜的部分反射改善效果。佳能新开发的隔热镀膜使用红外反射涂料代替了炭黑涂料，增强了反射率。这种镀膜还使用了带二氧化硅涂层的氧化钛，更耐紫外线风化。同时还能防刮防磨。采用新型镀膜的镜头保留了佳能标志性的“白色镜筒”。EF400mm f/2.8L IS III USM和EF600mm f/4L IS III USM镜头首次使用了佳能的隔热镀膜，标志着白色镜头新时代的到来。现在，这种隔热镀膜已广泛应用于所有白色RF镜头。

* 对于单反相机镜头而言。也用于1960年推出的广播相机TV2000mm f/11超远摄镜头。

音圈马达（VCM）

展望未来，RF卡口的潜在优势不仅限于高画质，它在提高自动对焦性能、可操作性和机动性方面还有长足的潜力。佳能在这些领域上不断追求进步。对于驱动器也不例外。佳能不满足于只拥有作为RF镜头时代先驱的环形USM、STM、Nano USM等驱动系统，而是继续追求更高性能和技术进步，以满足摄影师的需求。新开发的音圈马达（VCM）驱动器就是很好的例证。

佳能的这项新技术利用磁力（磁场）将电能转化为动能。通过使驱动磁铁往复运动来操控线圈，改变磁场的位置，从而调整线性连接到线圈上的对焦镜片单元的位置。与传统的驱动器相比，即使对焦镜片组大而沉重，这项技术也能驱使其快速、精确且安静地运动。

RF35mm F1.4 L VCM还通过串联VCM和Nano USM驱动器进行电子浮动对焦控制。VCM驱动质量较重的对焦镜片组，而质量较轻的浮动镜片组则由一个小型Nano USM驱动。通过分别控制每个镜片组的位置，镜头即使配置了大口径镜片，也能实现快速、平滑的对焦。RF镜头的发展脚步从未停止，这也是它们成为静止图像和短片拍摄之优选镜头的原因。

DO镜片

2001年推出的EF400mm F4 DO IS USM镜头，标志着一项新技术的亮相，该技术对超远摄镜头的影响非常深远。这是佳能首款采用衍射光学（DO）元件的镜片，这项光学技术可以减小400mm F4镜头的尺寸和重量，同时保持相同的高性能。

光线在障碍物边缘会发生弯曲。这种物理现象称为“衍射”。众所周知，衍射现象会出现在摄影镜头中，特别是当镜头设置为小光圈时。这种现象通常会损害画质。不过，佳能发现了一种方法，可以利用光线的这种特性，那就是DO镜片。通过透镜表面的一个非常精细的锯齿状网格来调节光的方向，这个网格呈同心圆排列。这种结构能有效校正色差。

一般的折射镜片会将光谱按照蓝 > 绿 > 红的顺序成像，而DO镜片恰恰相反，按照红 > 绿 > 蓝的顺序折射光谱来成像。通过结合一般镜片和DO镜片，可以消除和校正色差。此外，与仅使用折射镜片的传统光学系统设计相比，这种结构能大大减少镜头的总长度和重量。这是一场灵活思维的胜利，佳能巧用衍射的“不良”特性实现了技术性突破。

DO镜片经过进一步发展，现已在RF镜头阵容中应用：RF600mm F11 IS STM和RF800mm F11 IS STM都使用了无间隙的双层衍射光学元件。佳能还在耦合部分使用一种特殊的树脂材料，成本也因此降低。