镜头分类
为了适应不同的应用场合，镜头有多种类型，是一个庞大的体系，从不同的角度，就有不同的划分方法：
◆按功能分类：定焦镜头、变焦镜头、定光圈镜头
◆按视角分类：普通镜头、广角镜头、远摄镜头
◆按焦距分类：短焦距镜头、中焦距镜头、长焦距镜头
◆按用途分类：微距镜头（或者显微镜头）、远心镜头、CCTV镜头
工业应用中，最常用的镜头为CCTV镜头和远心镜头，下面主要介绍远心镜头的应用:
远心镜头
远心镜头（Telecentric），主要是为纠正传统镜头的视差而特殊设计的镜头，它可以在一定的物距范围内，使得到的图像放大倍率不会随物距的变化而变化，这对被测物不在同一物面上的情况是非常重要的应用。 远心镜头由于其特有的平行光路设计，一直为对镜头畸变要求很高的机器视觉应用场合所青睐，目前世界知名镜头厂商如美国Navitar、德国施耐德、德国蔡司等厂商已经有了自己品牌的远心镜头产品线。
远心镜头一共有三种：
物方远心镜头—— 物方远心镜头是将孔径光阑放置在光学系统的像方焦平面上，当孔径光阑放在像方焦平面上时，即使物距发生改变，像距也发生改变，但像高并没有发生改变，即测得的物体尺寸不会变化。 物方远心镜头用于工业精密测量，畸变极小。
像方远心镜头—— 像方远心镜头是通过在物方焦平面上放置孔径光阑，使像方主光线平行于光轴，从而虽然CCD芯片的安装位置有改变，在CCD芯片上投影成像大小不变。 像方远心镜头的优点是，使相机的芯片获得均匀的光线，因为只有平行于光轴的光线才能入射在CCD/CMOS芯片前面的微型镜片上，从而使图像不会出现阴影。
双侧远心镜头——此镜头兼于上面两种镜头的优点， 在工业图像处理/机器视觉中，一般只使用物方远心镜头，偶尔也有使用双侧远心镜头的（当然价格更高）。
镜头选型要点
在整个机器视觉系统中，镜头是机器视觉系统中图像采集部分的重要成像器件，因为受到整个系统的制约，所以镜头选型的正确与否直接影响整个机器视觉系统。镜头的选型一般可以从以下几个方面来进行分析：
客户特殊要求
一般首先考虑客户对镜头的特殊要求，例如在镜头与工件之前有没有加入其他器件（透镜、反光镜片、玻璃）、镜头的工作环境等。主要有以下几点需要先确认：
◆对安装空间有限制要求的：镜头的大小和镜头的长度；
◆固定相机悬挂镜头：例如有些相机悬挂不了比较重的镜头；
◆摄像系统需要运动：速度过快的话，因为惯性，摄像系统有可能会偏移；
◆对光谱响应有特殊要求的，例如对于紫外环境，普通的玻璃镜头会吸收几乎所有紫外光；
◆是否需要在镜头上加光源；例如同轴镜头可以安装点光源；
◆价格要求；
◆镜头的工作环境；
◆是否有其他特殊构件。
是否需要用远心镜头
精密测量系统需要选用远心镜头，远心镜头最主要的功能就是可以克服透视相差（成像时由于距离不同而造成的放大倍数不一致现象）的影响，使得检测目标在一定范围内运动时得到的尺寸数据几乎不变。一般情况下，远心镜头都是固定焦距和工作距离的，而且有些远心镜头的体积很大，有的重量会超过十斤，需要详细了解客户对视场大小、工作距离、空间限制、和运动控制的要求，之后联系镜头供应商或者专业的技术人员确定型号。一般的表面缺陷检测、有无判断等对物体成像没有严格要求时，选用畸变小的镜头，就可以满足要求。
镜头的景深
有些特殊要求的系统需要景深比较大的镜头，例如有些检测或测量中必须将相机成一定角度且要求整个物体成像清晰；被测目标不在同一个平面上，这就需要考虑镜头的镜深。
焦距越短，景深越大；光圈越小，景深越大；镜头离物体的距离越远，景深越大；近摄环和微距镜使景深变小；小光圈和良好的光线使聚焦更简单，但是小光圈会丧失物体的精细结构。相机芯片像元越大景深越大。
镜头的芯片尺寸
每种镜头都只能兼容芯片不超过一定尺寸的相机，因此选择镜头时一定要先确定相机的芯片尺寸，为了保证整幅图像的质量，镜头的最大适配芯片尺寸必须大于与之配套的相机的芯片尺寸，否则会引起严重的畸变和相差，甚至周边或者四角不能成像。当然也不是说芯片适配尺寸越大越好，过大的价格会很贵。
镜头的分辨率
这是个很容易被忽略掉的问题，有时候为了提高系统精度，会选择很高分辨率的相机，比如三百万、五百万甚至千万级的相机，但是最终测试会发现得到的系统精度和一百万级的没有多大提升，其中最重要的原因就是忽略了镜头的分辨率，镜头分辨率是以最小分辨角来衡量的，粗略来讲，镜头也可分为亚百万级、百万级、五百万级和千万级等，为了得到优质的图像，必须保证镜头的分辨率不低于相机分辨率，否则就得不到想要的效果。
总之，大多数情况下，对于一个串联的系统，其性能往往决定于最差的那个元件，所以选择器件时不是可以要求某个东西要好，关键是整个系统搭配合理，这样设计的系统才能充分利用相机的分辨精度。
镜头的接口
镜头接口和相机接口都分为C、CS、F和其他更大尺寸的接口类型。相机和镜头是互补的，即C接口的相机只能用C接口的镜头，CS接口的相机可以使用CS接口的镜头或者C接口镜头加上5mm接圈，其他接口的只能一一对应，如果相机的芯片尺寸超过1英寸，尽量选用F或者更大的接口，避免图像周围成像质量差。
镜头的焦距
镜头的焦距主要对视场、工作距离有较大影响，在确定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，确定这三个因素后焦距可用以下公式进行计算：
下图中已知相机芯片长度为3.6mm，视场为45mm，工作距离为200mm，要求选个符合要求的镜头，将参数代入以上焦距计算公式中可得出焦距为16mm。
以上公式的计算结果在工作距离越远（远场）、视场越小（视场角也越小，傍轴）情况下越准确，对于工作距离比较近的情形，如果是依据工作距离计算其他参数，则在实际工作距离基础上加上镜头长度的一半到三分之二作为工作距离数值代入上式计算，如果已知其他参数，得到工作距离，则减去同样数值作为结果较为准确，如果工作距离很大，则可以忽略镜头的长度。
镜头的畸变
畸变是视野中局部放大倍数不一致造成的图像扭曲，由于受制作工艺的影响，镜头畸变是不可避免的，镜头越好畸变越小。广角镜头的畸变比较大，比如直线弯曲、矩形变成桶形或者枕形。因此在精密测量系统等精度要求高的情况下必须考虑镜头的畸变。
畸变率的因素：
1、制作工艺，每种镜头都会有一个在最大适配芯片下最大畸变率；
2、一般情况下，在同一图像里，像高（像点距离图像中心距离）越大，畸变越大，因此配合的芯片尺寸越小，总体畸变越小；
3、同一种工艺，焦距越长，畸变越小；
4、和尺寸测量相关的项目中，会对畸变有所要求，但是这种平面畸变可以通过图像标定克服，不一定要改善硬件。
