在整个机器视觉系统中，机器视觉镜头是图像采集部分的重要成像部件，其最大的作用是将目标成像在图像传感器的光敏面上。镜头的质量直接影响到机器视觉系统的整体性能，因此机器视觉镜头选型的正确与否至关重要。在搭建机器视觉系统过程中，镜头的选型建议按以下步骤着手：
镜头成像原理如图 4.17 所示。镜头的焦距主要对视场、工作距离有较大影响。在确定机器视觉镜头焦距之前必须先确定视场、工作距离、相机芯片尺寸等因素。
首先获得物体至镜头的距离（工作距离）WD，如果是一个范围，取中间值，然后计算图像放大倍数 PMAG。
然后选取与计算值最接近的标准镜头产品，并取其焦距值。用上述步骤计算所得出的焦距为满足规定的要求所需的最大焦距，由于在选择镜头时，通常需选择比被测物体视野稍大一点的镜头，以有利于运动控制，因此根据标准镜头焦距的规格，选择不大于理论焦距的镜头。最后根据所选镜头焦距重新核算镜头到物体的距离 WD。
每种机器视觉镜头都只能兼容芯片不超过一定尺寸的相机，因此选择机器视觉镜头时一定要先确定工业相机的芯片尺寸。为了能够更好的保证整幅图像的质量，选择镜头支持的 CCD尺寸要不小于相机 CCD 传感器芯片的尺寸，否则会引起严重的畸变和相差，例如 2/3英寸（1 英寸（in）≈0.025 m）的镜头支持最大的工业相机靶面为 2/3 英寸，它是不能支持 1 英寸以上的工业相机的。
镜头光圈的大小决定图像的亮度，对图像的采集效果起着十分重要的作用。一般来说，光圈选择应符合下列原则：
①对于光线变化不明显的环境，常选用手动光圈镜头，将光圈调到一个比较理想的数值后就可不动了。
②如果光线 h 监看，应选用自动光圈，可以依据光线的明暗变化自动调节光圈值的大小，保证图像质量。
③在拍摄高速运动物体、曝光时间很短的应用中，应该选用大光圈镜头，以提高图像亮度。
在机器视觉测量过程中，有些场合必须将工业相机安装成一定角度，且要求整个物体成像清晰或被测目标不在同一个平面上时，这就需要仔细考虑景深比较大的镜头。通常情况下，镜头景深选择应遵循以下原则：
远心镜头能够克服成像时由于距离不同而造成的放大倍数不一致现象，使得检测目标在一些范围内运动时得到的尺寸数据几乎不变，通常用于精密测量系统中。一般的，当表面缺陷检验测试、有无判断等对物体成像没有严格要求时，能选用畸变小的远心镜头。
镜头接口是指相机与镜头之间的接口，常用的镜头接口有 C 型接口和 CS 型接口。C 型接口是镜头的标准接口之一，CS 型接口是 C 型接口的一个变种，区别仅仅在于镜头定位面到图像传感器光敏面的距离不同，C 型接口此距离为 17.5 mm，CS 型接口此距离为 12.5 mm。用一个 5 mm 的垫圈（C/CS 转接环）可将 C 型接口镜头转换为 CS 型接口镜头。镜头与相机接口的配合关系见表 4.1 和图 4.18。
注意：C 型接口是最初的标准，而 CS 型接口是对其的升级，该升级接口可降造成本并减小传感器尺寸。现在市场上销售的绝大多数摄像机和镜头都使用 CS 型接口。能够最终靠使用 C/CS 转接环将一个 C 型接口镜头安装到带有 CS 型接口的摄像机上。如果摄像机无法聚焦，则原因是使用了错误的镜头类型。
畸变是视野中局部放大倍数不一致造成的图像扭曲。受制作流程与工艺的影响，镜头畸变是不可避免的，镜头越好畸变越小。一般在精密测量系统等精度要求高的情况下，一定要考虑机器视觉镜头的畸变。
