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一、前言

 在光學領(lǐng)域中，透鏡是光學儀器最主要的零件之一，而透鏡中心厚度的偏差嚴重影響著光學系統(tǒng)的成像。尤其在一些應(yīng)用于航空航天相關(guān)的光學設(shè)備中，對透鏡的精度要求較高，因為透鏡中心厚度的偏差會影響軸向上的間距、偏角以及徑向上的偏移等參數(shù)。從而影響整個光學系統(tǒng)的精度，因此，對透鏡中心厚度的精密測量至關(guān)重要，以下介紹幾種球面中心厚度的測量方法。

二、平板電容檢測法

 如圖1所示為平板電容法的工作原理圖，在電路通電后，當被測物體引起平板間電容量變化時，兩塊平行的金屬電極之間會產(chǎn)生電容，將被測物體放置在金屬電極之間時，電容量會發(fā)生變化，通過檢測電容量的變化量可以分析測得被測物體的厚度。

圖1 平板電容測厚原理圖

 雖然平板電容法的結(jié)構(gòu)及原理簡單，易于操作，但是該結(jié)構(gòu)很容易受到干擾，比如空間電磁波帶來的干擾以及線間分布電容變化的影響，因此該方法的測量的精度不穩(wěn)定。

三、激光三角法

 如圖2所示為直射式激光三角法原理圖，當光電探測器探測和接收帶有物體位移量信息的光信號，隨即把光信號轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)電路的處理后，讓物體的位移量可以由數(shù)字直觀的表達出來。

 首先，從光源出射后的激光束經(jīng)過準直透鏡的聚焦，照射在被測量物體的前表面上，被測物體表面將光線進行反射，通過成像系統(tǒng)后，成像在光電探測器的光敏面上，當物體發(fā)生了移動，光電探測器接收到的光線信息將會隨之改變，通過判斷接收到光線信息的改變量與物體實際移動距離之間的關(guān)系，就可以間接的得出物體的真實位移。

 但激光三角法很容易受外界條件影響，并且用該方法測得的球面透鏡中心厚度時，精度較低（10μm左右）。

圖2 激光三角法測厚原理圖

四、光學干涉測量法

 如圖3所示為光學干涉法測量物體厚度的工作原理圖，經(jīng)會聚透鏡的會聚光束通過分光棱鏡形成兩路光束，其中一路光束到達平面反射鏡表面發(fā)生反射，

 沿原路返回，另一路光束經(jīng)被測物體上下表面反射后，也沿原路返回，兩路反射回來的光束再次經(jīng)過棱鏡反射和透射，通過會聚透鏡后，探測器靶面通過對接收到的干涉信號進行分析處理，最終得出被測物體的厚度。

圖3 光學干涉法測厚原理圖

 用該方法測厚精度可達0.1nm，我司已配備相關(guān)設(shè)備：激光干涉儀（如：Hi-Marc150W激光干涉儀），軸向平移導軌，光柵尺，五維調(diào)整架、光學平臺。三爪調(diào)整架夾持被測球面，將三爪卡扣旋轉(zhuǎn)嵌入五維調(diào)整架中，五維調(diào)整架與光柵尺進行連接，并固定在軸向平移導軌的滑塊上。

 測量過程如圖4所示，干涉儀內(nèi)激光光源經(jīng)準直鏡出射后形成平行光束，再經(jīng)標準球面透鏡后形成測量光束，并會聚于標準球面透鏡的焦點處；被測球面透鏡沿平移導軌方向（即光軸方向）移動，當測量光束會聚點與被測球面透鏡前表面頂點或者后表面頂點重合時,測量光束由被測球面透鏡表面反射沿原路返回，干涉儀內(nèi)CCD靶面接收到干涉信號，經(jīng)我司PhaseSight相移干涉測量軟件進行分析處理后，顯示器輸出待測件的中心厚度。