光学变焦英文名称为Optical Zoom，数码摄像机依靠光学镜头结构来实现变焦。光学镜头是机器视觉系统中必不可少的部件，直接影响成像质量的优劣，影响算法的实现和效果，光学镜头规格多，从焦距上可分为短焦镜头、中焦镜头，长焦镜头；从视场大小分有广角、标准，远摄镜头；结构上分有固定光圈定焦镜头、手动光圈定焦镜头、自动光圈定焦镜头、手动变焦镜头、自动变焦镜头、自动光圈电动变焦镜头，电动三可变（光圈、焦距、聚焦均可变）镜头等。数码摄像机的光学变焦方式是通过镜片移动来放大与缩小需要拍摄的景物，光学变焦倍数越大，能拍摄的景物就越远。
变倍镜头（Zoom lens）：也称为伸缩镜头，有手动变倍镜头和电动变倍镜头两类，电动变倍镜头是指采用电动马达，集成控制卡，控制软件对镜头的放大倍数进行调整，并且可以通过观察电脑实时画面达到齐焦，获得最清晰画面的一种新型镜头。
                          
可变焦点镜头（Vari-Focal lens）：它介于标准镜头与广角镜头之间，焦距连续可变，即可将远距离物体放大，同时又可提供一个宽广视景，使监视范围增加。
                          

光学变焦是通过镜头、物体和焦点三方的位置发生变化而产生的。当成像面在水平方向运动的时候，视觉和焦距就会发生变化，更远的景物变得更清晰。
因此，要改变视角必然有两种办法，一种是改变镜头的焦距，用摄影的话来说，这就是光学变焦，通过改变变焦镜头中的各镜片的相对位置来改变镜头的焦距；另一种就是改变成像面的大小，即成像面的对角线长短在目前的数码摄影中，这就叫做数码变焦。实际上数码变焦并没有改变镜头的焦距，只是通过改变成像面对角线的角度来改变视角，从而产生了“相当于”镜头焦距变化的效果。
变焦镜头(Vari-Focal)与变倍镜头(Zoom)都是有调整视野宽窄的功能，但是当我们在调整倍数镜头时，焦距会跟随着一起调整，因此当我们Zoom+或Zoom-时并不会有失焦的现象，但是变焦镜头则于调整值后，仍须再调整一次焦距使影像清晰。

*以上内容的Zoom均为Optical Zoom，即光学变焦