为了改善这些问题，通常需要在优质镜头里增加特殊镜片如非球面镜片、萤石( )镜片、超低色散镜片以及采用特殊镀膜层，但这又引发了一系列问题，如特殊镜片的增加大大增加了相机成本和镜头的质量，镜片的增加即反射面的增加又容易引起眩光，影响成像素质，特别是中长焦远摄镜头，具有较长的光路、较多的镜片组、较长的对焦行程，意着中长焦镜头会拥有很长的镜身和很大的质量，便携性会大大下降。中长焦镜头的使用者大多为专业摄影师、新闻摄影师、野生动物摄影师，职业特性既要求具有极高成像素质的光学镜头，又要求相机高度灵活、便携，直到建立在菲涅尔透镜和衍射成像原理基础上的多层衍射光学技术[1-6]应用到单反相机成像领域，这诸多的问题才得到解决。

传统的全折射成像镜头或多或少会因为色散、通光量、逆光眩光等因素制约成像素质，但佳能全新开发的多层衍射成像镜头在通光量、控制色散、抗眩光、色彩还原等多方面突破了很多传统全折射成像镜头难以逾越的技术壁垒，为改善成像素质带来了技术革命，大幅降低了长焦镜头常见的色散、像差、二级光谱等问题，既提高了镜头的成像素质，又简化了镜头结构、重量，还减少了特殊昂贵镜片的使用，降低了生产成本。本文在详尽阐述多层衍射镜头的成像原理的基础上，探究其在未来可能的技术改进方案。文献综述

2佳能多层衍射光学镜头的成像原理

2.1菲涅耳衍射和菲涅耳透镜

1665年，弗朗西斯科•格里马第于发现光的衍射效应，菲涅耳衍射是光波在近场区域的衍射。菲涅尔波带片具有类似透镜成像的作用，是一种重要的光学元件。长焦距的波带片的制作相比于普通透镜（光学玻璃）的设计、冷加工省事。菲涅尔透镜，又称螺纹透镜，是由法国物理学家奥古斯汀•菲涅尔发明的。菲涅尔透镜的原理是基于菲涅尔波带片，它可以使入射光汇聚起来，产生极大的光强。菲涅尔透镜具有聚焦作用，在很多时候相当于红外线及可见光的凸透镜，效果较好，但成本比普通的凸透镜低很多。菲涅尔透镜对光线具有极强的汇聚能力，早期菲涅尔透镜用于灯塔，又称灯塔透镜，能在数十千米外看到灯光，现在菲涅尔透镜多用于对精度要求不是很高的场合，如幻灯机、薄膜放大镜、红外探测器等。

菲涅尔透镜的工作原理十分简单：图1给出了传统透镜向菲涅尔透镜的变化，假设一个透镜的折射能量仅仅发生在透镜表面，拿掉尽可能多的光学材料，而保留表面的弯曲度。从剖面看，其表面由一系列锯齿型凹槽组成，中心部分是椭圆型弧线。每个凹槽都与相邻凹槽之间角度不同，但都将光线集中一处，形成中心焦点，也就是透镜的焦点。每个凹槽都可以看做一个独立的小透镜，把光线调整成平行光或汇聚光。菲涅尔透镜还能够消除部分球形像差。