球面透镜利用改变透镜的球面半径达到不同的成象目的，这种透镜当焦距太短时加工十分困难。改变柱状透镜的径向折射率分布、使物空间一点不同礼径角的光线在象空间会聚于一点，达到成象目的，这种透镜称自聚焦透镜。自聚焦透镜具有体积小，焦距随透镜长度而变化，物象共轭距可大可小的优点．它被广泛应用于内宽镜和复印机等位器中，取得了十分满意的结果。
光线在均匀介质中沿直线传播,当介质折射率连续变化时,光线就会弯曲若用光轴处折射率最高、沿截面径向折射率逐渐减小的径向梯度折射率材料做成自聚焦透镜,则子午光线在透镜中的传播轨迹不是直线,而是曲线。