光路设计是指光线从自然界到在摄像机上最终成像经历的路径以及路径上主要部件的选型，这是决定星光摄像机效果的首要因素。影响摄像机成像效果的主要部件是镜头和传感器，因此这两者的选型和调校就显得尤为重要。

      镜头是摄像机成像的第一个光学部件。镜头的最大光圈是其中很重要的一个因素，光圈越大进光量越大，从而彩色效果越好，反之则效果越差，但镜头光圈越大，景深却越浅，即场景中聚焦清晰的范围越小，所以要在进光量与景深之间找到一个平衡点。与此类似的另一个参数是摄像机慢快门，当快门越慢，进光量越大，画面亮度提高，但相对的运动物体的拖影也越严重，所以快门值也是把双刃剑，需要根据具体应用场景匹配相应的值。此外镜头的材质也会影响效果，如玻璃镜头成像色彩逼真、稳定;塑料镜头虽然经济性好但是容易出现虚焦等问题。

      传感器(sensor)是将光学信号转换成数字信号的部件。目前主流的前端产品(IPC或球机)都采用CMOS传感器，虽然在刚起步时，由于两种传感器结构及工作机理不同，CMOS在低照下的成像效果不如CCD，但随着背照式CMOS的推出，其内部结构做了调整，光线通过透镜后能直接到达感光面，使灵敏度有了质的飞跃。而传感器灵敏度正是摄像机在微弱环境光中依然能获得清晰彩色图像的最大保障，上面提到的感光面及靶面，靶面越大，其光学灵敏度就越高，就能捕捉到环境中零星的光线完成成像。

      基于如上的硬件平台，我们就可以设计成像的光路了，是否搭配红外或白光来补光，是选择单sensor、单镜头还是双sensor单镜头，还是单sensor双镜头，亦或是双sensor双镜头，这些考量都会直接影响低照效果。不同架构都会有各自的优缺点，可能是成本上的，也可能是效果上的。如通过红外补光虽然可以应付一些极端的无光环境，但是开启红外后会丢失颜色信息，而通过白光补光可以保留颜色信息，但会一定程度上降低图像的通透度，但这可以通过ISP的调节来改善，因此白光补光会是一个趋势。虽然多sensor或多镜头会提升摄像机的光敏感度，但成本也会增加，也会在颜色矫正等因素上上引入新的难题。