划痕与麻点怎么分级、怎么测？ 光学元件表面疵病检测完全指南

图1 暗场照明下，镜片表面划痕与麻点因散射而显现

在光学车间，面形精度（PV/RMS）合格的镜片，仍可能因为一条划痕、几个麻点被判不合格。表面疵病（Surface Imperfection）是光学零件交付中最常见、也最容易引发争议的检验项目：等级怎么读、为什么同样标"60-40"两家判出来不一样、目视和自动设备结果如何对应？本文系统梳理表面疵病的危害、两套主流标准体系、五级检测方法与工程实践要点。

一、表面疵病为什么是必检项

表面疵病是研磨、抛光、镀膜、搬运与装配过程中在光学表面留下的局部缺陷，它与描述整体面形的面形误差、描述微观起伏的表面粗糙度是三个不同层面的指标，不能互相替代。疵病的危害主要体现在三方面：

• 散射与杂光：划痕、麻点会散射入射光，产生眩光与杂散光，降低像面对比度和MTF，在强光/逆光场景尤为明显；

• 激光损伤风险：高功率激光系统中，缺陷处的吸收增强与局部场增强会显著降低激光损伤阈值（LIDT），是激光元件的关键控制项；

• 膜层可靠性：镀膜针孔、脱膜会从局部扩展，影响膜层透过/反射性能与长期稳定性。

需要区分外观疵病与功能性疵病：消费光学更多关注外观，而成像与激光系统更关注疵病对散射、损伤阈值的实际影响。同时，有效孔径（Clear Aperture）以内与以外通常执行不同公差，边缘区域允许适度放宽，但崩边不得延伸进有效孔径。

二、先统一术语：疵病有哪些类型

• 划痕（擦痕，Scratch）：线状缺陷，长而窄，多由擦拭、夹持或抛光不当造成；

• 麻点（点疵病，Dig/Pit）：近点状凹坑、气泡露头或材料脱落；

• 崩边（破边）：元件边缘的缺损；镀膜针孔：膜层局部缺失；抛光雾斑：成片的细微雾化区域；

• 表面污染：灰尘、指纹、清洗剂残留——这不是疵病，检验前必须先规范清洁，否则会造成误判。

三、两套主流标准体系：S-D 与 ISO 10110-7

3.1 美标 MIL-PRF-13830B：划痕-麻点（Scratch-Dig）

美军用"划痕号-麻点号"表示，例如60-40。两个数字的物理含义并不对称，这是最常见的理解误区：

• 麻点号（Dig）：是明确的尺寸量，单位为1/100 mm。Dig 40 表示最大麻点直径不超过 0.40 mm，Dig 20 即 0.20 mm；

• 划痕号（Scratch，10/20/40/60/80）：是可见度等级而非物理宽度，需在规定照明条件下与标准划痕比较样块目视比对。划痕号数字不等于划痕宽度（μm），同号样板的实际宽度还与其制备方式有关；

• 常见等级由粗到细约为 80-50、60-40、40-20、20-10、10-5，数值越小要求越高，激光与高端成像元件常要求 20-10 甚至 10-5。

3.2 ISO 10110-7 与国标 GB/T 1185：面积定量体系

ISO 10110-7《光学和光子学—光学零件和光学系统图样 第7部分：表面疵病公差》在图纸上以代号"5/"标注，按"数量×等级数"定量规定，我国 GB/T 1185《光学零件表面疵病》与之对应，试验方法可参照 ISO 14997：

• 局部（点状）疵病：5/N×A，N 为允许的最大疵病个数，A 为单个疵病最大允许面积的平方根（mm），即单个疵病面积不超过 A² mm²；

• 簇疵病：C N′×A′，约束聚集出现的疵病群；长疵病（划痕）：L N″×A″，此时 A″表示允许的最大划痕宽度（mm）；

• 例如 5/3×0.16；L 3×0.01 表示：最多3个点状疵病、每个面积不超过 0.16²=0.0256 mm²，最多3条划痕、每条宽度不超过0.01 mm。

关键提示：S-D 是"可见度比对"体系，ISO 10110-7 是"面积/宽度定量"体系，两者不存在严格的一一换算公式。图纸与采购规范必须写清执行哪一套标准、哪个版本、等级，以及检验的照明与观察条件，否则供需双方极易产生判定争议。

四、五级检测方法：从目视判等到定量测量

表面疵病检测按量化程度可分为五级，工程上通常是"目视定等级 + 仪器出数据"组合使用。

① 目视样板比较法（量产通用）

在洁净暗室中以强光源暗场斜照，缺陷因散射发亮，检验员与标准疵病样块比对判级。成本低、速度快，适合批量抽检；局限是主观性强、结果依赖人员状态与检验条件，无法给出微小缺陷的定量尺寸。

② 显微暗场散射成像 + 机器视觉自动检测（自动化主流）

大角度环形斜照明让完美镜面的反射光避开相机，只有划痕、麻点的散射光进入镜头，形成"暗背景、亮缺陷"的高对比图像；配合位移平台与图像算法，可全域自动扫描、计数、测量尺寸并分类（划痕/麻点/崩边/脏点），检出能力可达亚微米级，是精密镜头与激光元件量产自动检测的主流方向。

③ 微分干涉（DIC）显微镜

利用偏振分光把表面微小相位/高度差转化为浮雕状明暗图像，对极浅划痕、抛光雾斑、超薄镀膜针孔等低反差缺陷尤其敏感，属于半定量的局部观测手段。

④ 白光干涉 / 激光共聚焦（三维定量）

非接触获取表面三维形貌，可测量划痕的宽度、深度、截面轮廓与麻点体积，纵向分辨率达纳米级；缺点是视场小、效率有限，适合缺陷复核、工艺分析与仲裁测量。

⑤ 散射法（TIS/BRDF）与 AFM（科研与高功率激光）

总积分散射（TIS）、双向反射分布函数（BRDF）直接量化表面散射损耗，可与激光损伤阈值关联；AFM则用于纳米级超光滑表面的实验室标定，视场仅几十微米，不用于量产质检。

五、工程实践五个要点

• 检验条件标准化：暗室环境、光源照度与入射角度、观察距离、检验员矫正视力都应按标准固化，条件不同，判级结果就会漂移；

• 先清洁、后判等：用规范方式去除灰尘指纹后再检，避免把污染误判为疵病，同时防止擦拭本身造成二次划伤；

• 分区判定：有效孔径内严格按等级，孔径外与崩边按单独规则，记录缺陷位置分布；

• 定性+定量结合：目视判等级保证交付一致性，自动设备与三维仪器输出的缺陷尺寸、密度数据用于定位抛光/清洗/镀膜工序问题，形成工艺改善闭环；

• 文件先行：采购与验收文件明确标准版本、等级、检验条件与抽样/全检方案，从源头减少供需争议。

表面疵病检测看似是"靠眼睛看"的经验活，背后却是一套严谨的标准与方法体系：读懂 S-D 与 ISO 10110-7 的差异、选对与产品等级匹配的检测手段、把检验条件和判定规则固化下来，才能让"合格/不合格"从主观印象变成可复现、可追溯、可用于工艺改进的工程结论。

参考文献：

1. 标准内容依据 ISO 10110-7《光学和光子学—光学零件和光学系统图样 第7部分：表面疵病公差》、ISO 14997 表面疵病试验方法、MIL-PRF-13830B、GB/T 1185《光学零件表面疵病》等公开标准资料整理；具体判定以标准原文及图纸标注为准。

2. 检测方法的检出能力数值为公开技术资料中的典型量级，实际指标以具体设备规格为准。