이 중 초점 거리 f는 다음과 같이 정의된다.
렌즈(볼록 렌즈) 앞쪽으로 광축을 따라 무한대의 거리에 점광원(피사체)이 있을 때, 그로부터 나온 빛들은 렌즈에 평행하게 입사한다. 이 빛들이 렌즈를 통과하면 굴절되어 렌즈 뒤쪽 한 점에 모이게 되는데, 이것을 초점이라 하고 초점에서 렌즈의 중심까지 광축상의 거리를 초점 거리라 한다.
초점 거리에 필름이나 CCD가 놓여지면 거기에 상이 맺히게 된다. 그런데 여기서 유의할 것은, 초점 거리에 상이 맺히는 경우는 정의에서 볼 수 있듯이 피사체가 무한대의 거리에 있을 경우다. 피사체가 무한대로부터 조금씩 렌즈에 가까워질수록 상은 초점 거리부터 조금씩 뒤에 맺힌다는 것이다. 다행히 피사체 거리와 상 거리간의 관계는 다음에 보듯이 역비례 관계에 있어 무한대에서 어느 정도 가까운 거리까지 피사체 거리가 변해도 상 거리는 초점 거리에서 그 뒤로 아주 조금밖에 변하지 않는다. 이 때문에 무한대 거리에 있는 물체부터 어느 정도 근거리에 잇는 물체까지를 다 같이 거의 초점이 맞는 상태로 사진을 찍을 수 있는 것이다.
일례로 초점 거리가 50mm인 렌즈(표준 렌즈)의 경우 무한대에서 렌즈 앞 550mm까지 피사체가 접근해도 상 거리는 50mm에서 55mm로 단지 5mm만이 변할 뿐이다. 그러나 그 이상 접근하면 상 거리는 급격히 멀어지게 되고 초점 거리인 50mm로 접근하면 상은 반대로 무한대의 거리에 맺히게 된다.
렌즈는 앞쪽(피사체에 가까운 쪽)에 초점 조절 링이 있고 뒤쪽(카메라 바디에 가까운 쪽)에 조리개 조절 링이 있는데 (없는 경우도 있음), 이 중 초점 조절 링을 조절하여 가까운 거리에 있는 피사체에 초점을 맞추는데 초점 조절이 되는 범위가 렌즈마다 정해져 있으므로 어느 거리 이하로는 초점 조절이 되지 않는 최소 거리가 존재하게 된다. 이 것을 MOD(Minimum Object Distance, 최소 초점 거리)라고 한다.
(얇은) 렌즈의 공식 1/a + 1/b = 1/f 으로부터
a와 b의 관계 b = a*f/(a-f) 를 계산할 수 있다.
