水晶坚硬，磨起来费时费力，一天下来，手臂酸得抬不起来，手指也被磨得鲜血淋漓。不知道磨坏了多少块水晶，失败了多少次，他终于成功磨制出了合格的凹凸透镜——凸透镜能放大物体，凹透镜能缩小物体，每一块的曲率都精准可控。
掌握了磨制透镜的技术，就像打开了光学世界的大门。孙云球的创造力彻底迸发出来，他一生之中，陆续制造出了七十余种不同功能的光学仪器，种类之多，设计之巧，性能之优，冠绝当世。
在他所有的发明里，最广为人知的就是望远镜。
孙云球制造的望远镜，采用多组透镜组合，不仅放大倍数高，而且成像清晰，没有明显的变形，比当时从西方进口的望远镜性能还要好。关于这架望远镜，《吴门补乘》里记载了一个非常有名的故事。
浙江天台县有个叫文康裔的读书人，患有非常严重的近视，几尺之外就看不清人和物，走路都得由仆人搀扶，更别说看书、观景了，生活十分不便。他四处求医，都没有办法，后来听说苏州的孙云球擅长造各种神奇的镜子，说不定能治近视，便专门带着仆人千里迢迢赶到苏州，登门拜访。
孙云球听他说完情况，微微一笑，说：“先生稍等，我带你去看一样东西。”
当时正值春日，天气晴好，万里无云。孙云球带着文康裔，登上了虎丘山的最高处。虎丘虽然不高，却可俯瞰整个苏州城，远处的天平山、灵岩山、穹窿山也依稀可见。
孙云球从背匣里取出一架自制的望远镜，递给文康裔，指着苏州城的方向说：“先生往这里看。”
文康裔半信半疑，把望远镜凑到眼前。只看了一眼，他整个人就愣住了，脸上写满了不可思议。
原本在他眼里永远模糊一片的景色，此刻竟然清晰得仿佛就在眼前。苏州城里的亭台楼阁、宝塔寺院，街巷里的行人车马，甚至店铺门口的招牌，都看得清清楚楚。再调转镜头往远处看，天平山的怪石、灵岩山的寺庙、穹窿山的苍翠林木，历历在目，连山脚下的村庄、田埂都清晰可辨。
要知道，虎丘离苏州城有数里之遥，离那些远山更是有几十里，就算是视力正常的人，也只能看到个大概轮廓，更别说他这个高度近视的人了。
文康裔举着望远镜，看了又看，久久舍不得放下，嘴里连连赞叹：“神技！真是神技啊！孙先生，您这简直是仙人的手段！”
他本来只是想治近视，没想到见识到了如此神奇的物件，当即花重金买下了这架望远镜。回去之后，他逢人就夸孙云球的本事，这件事很快就在江南传开了，孙云球“磨镜神技”的名号，也渐渐传了开来。
除了望远镜，孙云球对中国眼镜行业的发展，更是有着划时代的贡献。
很多人以为眼镜是孙云球发明的，其实并非如此。早在南宋时期，中国就出现了眼镜，当时叫“叆叇”，到了明代，眼镜也不算罕见，但那时的眼镜，大多是从海外进口的，价格极其昂贵，只有达官贵人、富商巨贾才用得起。更重要的是，当时的眼镜都是统一的度数，根本不会根据每个人的视力情况匹配，很多人戴了要么头晕，要么还是看不清，实用性很差。
孙云球彻底改变了这个局面。他创造性地采用天然水晶作为原料，磨制成各种不同度数的凹凸镜片：近视用凹透镜，远视、老花用凸透镜。在此基础上，他还摸索出了一套“随目对镜”的验光方法——让配镜者逐一试戴不同度数的镜片，直到看得最清楚为止，真正做到了因人而异，量身定制。
他自己总结配镜的原则是“以年别者老少花，以地分者远近光”。意思是，老花眼的度数，通常和年龄相关，可以根据年龄段大致划分；近视和远视的度数，则根据视力的好坏程度来区分。这套方法，和现代验光的基本逻辑是一致的，在三百多年前，无疑是非常先进的。
可以量身定制的水晶眼镜一经推出，立刻轰动了苏州城。以前戴眼镜是稀罕事，现在只要愿意花钱，就能配到适合自己的眼镜，不管是读书的文人，还是上了年纪的老人，都趋之若鹜，不惜出重金购买。
也正是从孙云球开始，苏州的眼镜业逐渐兴起，从家庭作坊慢慢发展成规模化的行业，到了清代，苏州已经成为全国的眼镜制造中心，各地的眼镜工匠都来苏州学艺，行业内都奉孙云球为祖师爷。
除了望远镜和眼镜，孙云球还发明了许许多多奇妙的光学仪器，每一样都让人叹为观止。
比如“存目镜”。根据记载，用这种镜子观察物体，能达到“百倍光明，无微不瞩”的效果，哪怕是极小的东西，也能看得一清二楚。有人说这就是普通的放大镜，其实不然。早在宋代，中国就有水晶放大镜，明代也有叫“单照”的手持凸透镜，但这类单块透镜的放大倍数非常有限，一般只有几倍，根本达不到“百倍光明”的程度。
孙云球的存目镜，极有可能是一种早期的复合放大镜，也就是简单显微镜。它通过两块或多块透镜的组合，实现了更高的放大倍数，可以看清肉眼看不见的细微之处。在十七世纪中期，西方的显微镜也才刚刚发明不久，孙云球能独立研制出同类仪器，足见其造诣之深。只可惜，当时的中国还没有发展出系统的生物学、医学研究，存目镜更多被当成文人雅士的新奇玩物，没有被应用到科学研究之中。
再比如“万花镜”，也叫“万花筒”。史书记载它“能视一物化为数十”，一个物体放在镜子前面，能看到几十个一模一样的影像。孙云球采用菱形折射镜片的结构，让光线在镜片之间多次反射，最终形成多个对称的影像，原理和今天的万花筒基本一致。这种镜子在当时非常新奇，深受文人贵族的喜爱，是书房里的稀罕陈设。