Als Pionier bei asphärischen und Fluorit-Linsen setzte Canon die technologische Entwicklung fort und entwarf Linsen, die die Eigenschaften beider Arten verbinden. Die Technologie der mehrschichtigen diffraktiven Optik (DO) wurde im September 2000 angekündigt, ein Prototyp war auf der Photokina 2000 in Köln zu sehen. Canon Objektive der EF-Serie mit DO-Technologie tragen „DO“ im Namen, zum Beispiel EF 70-300mm f/4.5-5.6 DO IS USM, während Canon Objektive der RF-Serie wie das RF 800mm F11 IS STM dieser Konvention nicht mehr folgen. Diese entsprechen damit den anderen RF-Objektiven, deren Namen das Linsenmaterial nicht enthalten.
Diffraktive optische Elemente besitzen ein Beugungsgitter, das den Gang von Lichtstrahlen verändert. Eine solche Beugung kommt auch in normalen Objektiven bei kleinen Blenden vor. Lichtstrahlen werden beim Einfall in die Blende leicht abgelenkt, sodass sie nicht mehr gerade verlaufen. Dies wirkt sich auch auf den Fokus aus und verringert die Auflösung des Objektivs. Aufgrund dieser Beugung bieten die meisten Objektive die beste Leistung nicht bei den kleinsten Blenden, sondern ungefähr zwei Stufen unter dem Maximum.
Mit einem Beugungsgitter können Fehler aber nicht nur verursacht, sondern auch korrigiert werden. Beugungsgitter sehen wie Miniaturversionen der in Leuchttürmen eingesetzten Fresnel-Linsen aus. Häufig kommen sie in Spektroskopen und den optischen Abtastsystemen von CD- und DVD-Playern zum Einsatz.
Bis 2000 wurden diffraktive Elemente nicht in Kameras verwendet, da das Weißlicht beim Passieren des Beugungsgitters hier häufig übermäßiges Streulicht verursachte. Das führte zu Reflexionen und schlechterer Bildqualität.
Dieses Problem löste Canon mit einer mehrschichtigen Konstruktion aus zwei einschichtigen diffraktiven Elementen mit gegenüberliegenden konzentrischen kreisförmigen Beugungsgittern. Hier entsteht beim Lichteinfall kein übermäßiges Streulicht, und fast das gesamte Bild wird für das Foto verwendet. Das ermöglichte den Einsatz eines diffraktiven optischen Elements in einem Kameraobjektiv.