Der Strahlengang der Objektive ist durch die Konstruktion vorgegeben.
Bei Sphärischen Objektiven ist der Raumwinkel von der Brennweite, Schärfeneinstellung und Blende abhängig, alle Strahlen laufen durch den Brennpunkt des Objektivs (Zentralprojektion). Objekte, die weiter vom Objektiv entfernt sind werden kleiner abgebildet, Objekte, die näher am Objektiv sind werden größer abgebildet:
Die gewünschte Bildfeldgröße (Höhe und Breite des Bildes), die Größe des Sensorchips und die Brennweite des Objektivs bestimmen den Arbeitsabstand:
A = (f x BF) / b
A = Arbeitsabstand (Abstand Objektiv – Prüfobjekt) in mm
F = Brennweite des Objektivs in mm
BF = Bildfeld in der Ebene des Prüfobjekts in mm
B = effektive Abmessung des Sensors in mm
Bei Objektiven für Bildverarbeitungssysteme ist die Brennweite ist fest, Blenden- und die Fokuseinstellungen können fixiert werden. Üblicherweise werden auf den Objektiven die Brennweite, die maximale Blendenöffnung und der Fokussierungsbereich angegeben.
Die Brennweite macht eine Aussage über den Bildfeldwinkel oder die Vergrößerung des Objektivs.
Die Größe des gewünschten Bildfeldes und die Größe des Chips der Kamera entscheiden die Brennweite des Objektivs, wenn ein bestimmter Abstand eingehalten werden muss. Die heute in Kameras gebräuchlichsten Chipgrößen sind ½“, 1/3“ und ¼“. Ist der Abstand unterhalb des einstellbaren Schärfebereichs des Objektivs, also im Nahbereich, kann mit Zwischenringen scharf gestellt werden.
Ist das Auflagemaß dieser Kameras für CS-Mount Objektive ausgelegt, wie bei VS 100 und VS 720, kann unter Verwendung von einem 5 mm Zwischenring auch ein C-Mount Objektiv scharf gestellt werden.
Reduzierung der Lichtintensität durch Beschneidung des Strahlengangs
Scharfeinstellung des Objektivs auf einen bestimmten Abstand
Ist der Bereich innerhalb dem vor und hinter dem Objekt noch ausreichend scharf abgebildet wird. Je größer die Blendenöffnung (kleinere Blendenzahl) desto kleiner die Schärfentiefe.
Objektive mit größerer Brennweite haben kleinere Schärfentiefe, extrem wirkt sich das bei Abbildungen im Nahbereich aus.
Objektive kleiner Brennweite nennt man Weitwinkelobjektive, sie können auch bei kurzen Arbeitsabständen verwendet werden, haben aber starke Verzerrungen im Bild. Bei gegebenen Abstand besitzen sie ein großes Bildfeld.
Objektive langer Brennweite nennt man Teleobjektive, sie haben eine hohe Vergrößerung aber lassen sich im Nahbereich nicht fokussieren, also benutzt man Makroobjektive, die mit Hilfe von großen Auszügen oder Zwischenringen scharf gestellt werden. Bei gegebenen Abstand besitzen sie ein kleines Bildfeld
Bei Telezentrischen Objektiven ist zumindest der objektseitige Strahlengang nahezu parallel (Parallelprojektion). Das bedeutet, dass Objekte in unterschiedlichem Abstand gleichgroß abgebildet werden. Jedoch lassen sich nur Objekte abbilden, die kleiner als der Objektivdurchmesser sind. Eine Anpassung des Schärfebereichs ist bei diesen Objektiven nicht möglich.
Mit Hilfe von optischen Filtergläsern können die optischen Eigenschaften eingeschränkt werden, um Störungen im Bild zu beseitigen. Farbfilter engen den spektralen Bereich, Graufilter die Lichtintensität und Polarisationsfilter die Transmissionsebene ein. Zur Befestigung solcher Filter können entweder die Innengewinde oder der Flansch an der Front der Objektive verwendet werden. Die Fassung des Filterglases ist konstruktiv dem Objektiv angepasst.