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렌즈는 카메라, 안경, 현미경, 망원경, 가정용 손전등에 사용하고 있다. 렌즈 안에서는 공기에서보다 빛의 속력이 느리기 때문에 초점효과를 나타내는데, 그결과 광선이 렌즈로 들어갈 때와 공기층으로 나올 때 광선이 갑자기 휘는 굴절현상이 일어난다.

하나의 렌즈는 정밀하게 가공된 두 면을 가진다. 이때 두 면이 모두 곡면이거나, 한 면은 곡면이고 한 면은 평면일 수도 있다. 렌즈는 양면의 형태에 따라 구분할 수 있는데, 양면 볼록형, 평면 볼록형, 오목 볼록형(수렴 초승달형), 양면 오목형, 평면 오목형, 볼록 오목형(발산 초승달형) 등이 있다. 이런 렌즈들은 렌즈면의 곡률로 인해 입사한 여러 다른 광선들을 서로 다른 각도로 굴절시켜 어느 한 점으로 수렴시키거나 한 점에서 발산시킨다. 이 점을 렌즈의 초점이라고 한다.

대상물체에서 반사되거나 방출된 광선이 렌즈에 의해 굴절되면 마치 그 광선이 다른 위치에서 나오는 것처럼 보이고 바로 그 위치에 대상물체의 상을 형성시킨다. 이때 상들은 사진으로 촬영할 수 있거나 스크린에 비추어 볼 수도 있는 실상, 혹은 현미경과 같이 렌즈를 통해서만 볼 수 있는 허상이 된다. 또한 상은 실제보다 클 수도 작을 수도 있는데, 그것은 렌즈의 초점거리, 렌즈와 물체 간의 거리에 따라 변한다.

보통 천문학·현미경·사진 등과 같은 정밀한 작업을 할 때는 하나의 렌즈만으로는 부족하다. 따라서 여러 가지의 렌즈를 조합해 사용하는데, 이같은 경우 오목 렌즈나 볼록 렌즈, 또는 고밀도를 갖는 고굴절 렌즈나 고분산유리질로 된 렌즈, 그밖에 저굴절이나 저분산유리로 된 렌즈 등을 이용한다. 각 렌즈의 수차를 보정하고 만족할 만한 해상도를 얻기 위해 렌즈를 서로 붙이기도 하고 정확하게 계산된 간격으로 배치하기도 한다(→ 수차). 정확하게 렌즈를 배치한다는 것은 렌즈의 중심들을 일치시키는 것을 말한다. 즉 모든 렌즈 곡면의 중심이 렌즈의 주축이라 부르는 일직선 위에 놓이도록 하는 것을 말한다(→ 광축).

렌즈의 크기를 보면, 작게는 현미경의 대물 렌즈에 사용하는 지름 0.16㎝부터 크게는 천체망원경에 사용하는 100㎝(40인치) 렌즈까지 폭넓게 있다. 큰 천체망원경에서는 대물 렌즈용으로 오목 거울을 쓰기도 한다. 이런 렌즈를 제작할 때는 먼저 유리톱으로 유리판을 잘라낸다. 이렇게 잘려진 유리판을 원하는 형태와 모양의 유리조각으로 거칠고 둥글게 깎아낸다. 여기에 열을 가하면 부드럽게 되면서 전체가 둥근 모양으로 변하게 된다. 이런 상태에서 원하는 크기와 원하는 표면 곡률을 가지는 주형에 넣고 열과 압력을 가한다.

마지막으로 최종 형태를 만들기 위해 굵은 금강사나 탄화규소 같은 연마재로 렌즈의 표면을 닦아내는데, 더욱 정밀하게 하려면 고급 연마재인 고급금강사분말을 사용한다. 끝으로 렌즈의 양면에 광택을 낸 후 렌즈의 둘레를 잘라내서 중심과 지름을 정확히 맞춘다.