對于機器視覺系統設計者來說，由于市場上存在諸多不同類型、不同分辨率和不同圖像失真特性的鏡頭產品可供選擇，因此針對某一特定應用，在選擇鏡頭時進行性價比權衡，變得更加復雜。

定焦鏡頭由于成本低廉，仍然是許多機器視覺系統的中流砥柱；同時市場上也存在著其他諸多鏡頭選擇，包括變焦距、縮放、遠心、360°光學和液體等鏡頭產品，每種鏡頭都在滿足特定應用方面具有自身的獨特優勢。

確定焦距

在選擇任何特定的鏡頭之前，必須確定其焦距。焦距的選擇取決于成像缺陷所要求的分辨率、被成像物體的大小以及物體與相機的距離。這里所說的焦距，是指鏡頭的光心和相機的圖像傳感器之間的距離。

通過改變鏡頭的焦距，可以獲得不同大小的視場（FOV）。選擇鏡頭的正確焦距，取決于物體距相機/鏡頭系統的工作距離、所要求的視場和圖像傳感器的尺寸，鏡頭的焦距可由以下公式確定：焦距=放大倍數×工作距離/（1+放大倍數）其中，放大倍數= 傳感器尺寸/FOV。

因此，對于相同的工作距離，傳感器尺寸越大，產生的視場也越大

在選擇鏡頭時，鏡頭的分辨率必須要與相機圖像傳感器的特性相匹配。

要做到這一點，必須要了解相機中使用的圖像傳感器的特性。相機的分辨率取決于圖像傳感器的像素尺寸，其可以按照線對/mm（lp/mm）的方式計算如下：1000（lp/mm）/2×像素尺寸（μm）

定焦or變焦？

定焦鏡頭因為使用更少的光學元件、具有低光學失真和相對便宜等優點，在機器視覺系統中被廣泛使用。然而，在某些應用中，可能需要改變視場，特別是系統設計可能會隨時間而改變的情況，或是系統集成商需要為某一應用確定合適的焦距的情況。在這種情況下，可以選擇變焦距鏡頭。不同于縮放鏡頭（zoom）在焦距改變時保持焦點位置不變，變焦距鏡頭需要重新對焦，同時允許對不同的視場進行成像。

放大

盡管縮放鏡頭在機器視覺應用中并不常見，但這類鏡頭常常被用于顯微成像等應用中，以提供手動或電機控制的圖像放大。通過使用這種縮放鏡頭，操作人員無需更換鏡頭就能在需要的放大率下檢查零件；或者不需要在一個鏡頭盤上安裝多種類型的鏡頭（這樣能在不裝卸鏡頭的情況下改變放大率）。使用縮放鏡頭，可以實現檢測系統的自動化，從而系統可以被編程，進而無需更換鏡頭或旋轉鏡頭盤，就能在低放大率下觀察整個場景、并放大特定細節。

遠心設計

對于傳統鏡頭，物體距離相機越近，圖像看起來越大；物體距離相機越遠，圖像看起來越小。這在高精度測量應用中是一個不利因素，因為圖像處理軟件將根據所捕獲的圖像來測量零件的參數。為了克服這個問題，系統開發人員可以使用遠心鏡頭，以便獲得大小相同的物體圖像，圖像大小與物體在空間中的位置無關。

一個物體能夠在多大的范圍內移動、并且其成像后仍然看起來大小相同，這個距離稱為放大景深。放大景深與圖像清晰度景深不同，后者是我們通常所理解的景深。

相比于傳統鏡頭，遠心鏡頭通常體積較大且比較昂貴，因為它需要較多的鏡頭元件，并且鏡頭需要與被成像的物體一樣大。目前市場上有三種類型的遠心鏡頭——物方遠心鏡頭、像方遠心鏡頭和雙遠心鏡頭。

雖然許多制造商都提供這三種類型的遠心鏡頭，但是像方遠心鏡頭更常用于圖像投影設備中，在機器視覺領域的應用較為少見。例如在光刻系統中，投影鏡頭是典型的像方遠心鏡頭，用于將光刻掩模成像到硅晶片上。這種像方遠心鏡頭的優點是，它們能在視場范圍內提供均勻的光透射。

在機器視覺系統中，最常用的遠心鏡頭是物方遠心鏡頭和雙遠心透鏡。物方遠心鏡頭比雙遠心鏡頭需要更少的鏡頭元件，因此也更加便宜。

物方遠心透鏡在物體側是遠心的；而雙遠心鏡頭在物體側和成像側都是遠心的，即使在相機內的成像器不能保證總是處于光路中的精確位置的情況下，雙遠心鏡頭也能提供恒定的放大率。這種雙遠心鏡頭經常與準直背光照明器一起使用，以保證高對比度圖像，從而實現精確的圖像測量。

降低相機成本

對于飲料、制藥和化妝品檢測等應用，必須在零件沿傳送帶高速移動時對其進行高速檢測。要做到這一點，必須建立一套能對物體的側面、頂部甚至容器內部成像的系統，以探測缺陷。當然，完成這項任務也有許多不同的方法。

使用多臺相機成像物體的頂部和側面，可以完成這個任務。在這里，可以使用多臺相機、安裝支架和軟件校準程序?；蛘?，物體可以圍繞單臺線陣相機或面陣相機的視場旋轉，以捕獲物體的360°全方位圖像。這種方法需要更加復雜的機械工程，因為在完成合格/不合格判定之前，物體必須執行停止、旋轉和檢測等工序。

電動調焦

雖然傳統鏡頭可以用來對距離相機不同距離的物體成像，但是如果高度不同的物體出現在成像系統中，鏡頭將需要重新聚焦。雖然可以在自動化生產線上進行手動調焦，但這需要針對不同的焦距重新設置相機。手動調節一方面會需要調節時間，導致停機時間增加；另一方面，若相機和鏡頭安裝在設備上難以達到的區域，那么手動調節工作也會非常困難。

盡管目前可用的鏡頭能夠滿足許多機器視覺應用的需求，但是更專業的機器視覺系統可能需要定制的鏡頭和涂層。