摘  要：本文基于机器视觉触摸屏在线监测的需求，设计了一款C口接口的大倍率物方远心镜头。该镜头包括9个玻璃镜片和一组胶合棱镜，通过适当的玻璃组合和像差平衡，该镜头具有4倍的放大倍率，65mm物方工作距，39.68mm的像方工作距，225mm的共轭距离，0.1度的远心角和0.3%的畸变，在166lp/mm具有优于0.4的MTF对比度，并带有同轴光接口，满足机器视觉的项目需求。公差分析表明该镜头具有良好的公差兼容性，可以进行大规模量产。

关键词：机器视觉;远心镜头;ZEMAX;光学设计;MTF;畸变;公差分析

中图分类号：TP391.41      文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2019）12-0141-04

Abstract：This paper based on the requirement of on-line monitoring of machine vision touch screen，a high-power telecentric lens with C port interface is designed. The lens consists of 9 glass lenses and a group of glued prisms. Through proper glass combination and aberration balance，the lens has four times magnification，65mm object work distance，39.68mm image work distance，225mm conjugate distance，0.1 degree telecentric angle and 0.3% distortion. The MTF contrast of 166lp/mm is better than 0.4 and has a coaxial optical interface to meet the project requirements of machine vision. Tolerance analysis shows that the lens has good tolerance compatibility and can be mass produced.

Keywords：machine vision;telecentric lens;ZEMAX;optical design;MTF;distortion;tolerance analysis

0  引  言

触摸屏因为优良的触控体验已经越来越多地深入到大众电子消费品中，比如手机、平板电脑、商场选购屏等领域，成为非常重要的人机交互手段。常规的触控屏都由玻璃盖板、OCA粘接层、Sensor位、透明树脂和Driver位组成的触控IC构成[1]。其中，触控IC是触摸屏系统的核心组件，触摸屏通过触控IC感应压力来感知触控二维平面的位置。在实际的生产制作过程中，因为与上层玻璃盖板的接触和下方元件的挤压碰触，触控IC经常会折断、严重变形，从而降低触摸屏的感应效果。因此，触控类产品在大规模量产时都需要对触控IC的Sensor和Driver位进行检测分析，防止出现断线等不良情况。

近来，相对于人眼采用显微镜的方法更为无接触、高效率、判断精度高、客观化的机器视觉测量方式越来越受到大规模生产厂商的青睐[2]。基于触控Sensor位和Driver位的质量控制要求，机器视觉系统需要拍摄高分辨率的产品Sensor位和Driver位图片供算法系统进行分析，控制产品的缺陷，进行良率的在线测试和控制。……