光學檢測是什麼？5大應用與優勢完整解析看這邊！

目錄 1.光學檢測是什麼？與AOI自動光學檢測一樣嗎？ 2.光學檢測設備類型有哪些？ 3.光學檢測設備可以檢測哪些項目？ 4.光學檢測設備適用情境有哪些？5大領域推薦使用 5.光學檢測設備推薦

從手機螢幕、顯示器到光學薄膜與光電材料，產品品質是否穩定，往往都需要透過光學檢測量測各項光學特性。不過，光學檢測並不只是檢查表面有沒有瑕疵，還能進一步量測反射率、透過率、色度、薄膜厚度及光譜特性，協助研發、製程與品質管理取得更完整的數據。想知道該如何選擇適合的光學檢測設備？不妨透過本文快速了解不同量測需求適合搭配哪些設備！
 

光學檢測是什麼？與AOI自動光學檢測一樣嗎？

在先進製造、半導體與光電產業中，光學檢測常被應用於產品研發、製程管理與品質確認。不過，提到光學檢測時，工程師或採購人員很容易先想到AOI（Automated Optical Inspection，自動光學檢測）。其實，AOI只是光學檢測的其中一種應用方式，兩者並不能完全畫上等號！

AOI自動光學檢測：著重外觀與影像瑕疵辨識

AOI主要透過工業相機（CCD／CMOS）搭配光源取得影像，再利用影像處理技術辨識產品表面的幾何尺寸、刮痕、汙點、缺角、異物等狀況。這類設備適合大量、快速進行外觀檢查，因此常見於需要確認產品表面品質與尺寸是否符合規格的生產環境。

光譜型光學檢測：量測材料真正的光學特性

光譜型光學量測並不是單純「看外觀」，而是透過分光技術分析材料或光源在不同波長下的表現，可量測反射率、透過率、吸收率、色度、光源特性與薄膜厚度等數據。舉例來說，遇到薄膜鍍層厚度是否均勻、光學濾光片在特定波長下的透過表現、顯示器材料色度變化，或物體表面的色差評估時，單靠AOI影像便難以取得完整的量化數據。

這類情況便需要透過光譜型光學量測設備進行分析，故AOI與光譜型光學檢測並不是彼此取代，而是處理不同的量測需求：前者著重「外觀看起來是否符合規格」，後者則進一步確認「材料本身的光學特性是否達到要求」。
 

光學檢測設備類型有哪些？

不同的光學檢測設備，適合處理的問題其實不太一樣。若從實際量測需求來看，大致可分為影像檢查型、光譜量測型與膜厚量測型三大類：

設備類型	核心技術原理	主要檢測項目	常見應用
影像檢查型設備（AOI）	CCD／CMOS相機、光源系統、影像辨識技術	幾何尺寸、刮痕、汙點、缺角、偏移等外觀異常	組裝檢驗、表面瑕疵篩檢
光譜量測型設備	分光技術、光譜感測器	分光反射率、分光透過率、物體色、光源色度與發光特性	光學薄膜、彩色濾光片、LED、顯示器、光電材料研發
膜厚量測型設備	光學干涉、橢圓偏光等量測方式	薄膜厚度、折射率及相關光學常數	半導體晶圓鍍膜、光學多層膜、Hardcoat等薄膜製程

影像檢查型設備主要是在確認「外觀是否符合要求」，而光譜量測與膜厚量測則更著重「材料呈現的光學特性」以及「薄膜製程是否符合設定條件」。若檢測需求不只是找出刮痕、缺角等外觀瑕疵，而是要取得反射率、透過率、色度或膜厚等量化數據，就需要使用相對應的光學量測設備。
 

光學檢測設備可以檢測哪些項目？

光譜型光學量測不只是用來分析顏色，而是透過不同波長下的量測結果，進一步了解材料、薄膜與光源的光學特性。常見項目包括以下6類：

✅分光反射率（Spectral Reflectance）

分光反射率主要用來觀察光線照射到樣品表面後，不同波長被反射回來的比例，可用於評估光學薄膜、反射鏡、鏡片鍍膜等材料的反射特性。舉例來說，抗反射膜、反射膜或其他光學鍍層，都可透過反射光譜確認不同波段下的表現是否符合設計需求。

✅分光透過率（Spectral Transmittance）

分光透過率則是觀察光線穿過樣品後，各波長能夠通過多少，常見於玻璃、光學塑膠、濾光片與透明基板等材料。像是 IR Cut Filter、彩色濾光片或光學玻璃，都可透過透過率光譜（或透過率曲線）了解特定波段的穿透特性，作為材料開發或品質確認的依據。

✅物體色與色彩度量（Object Color Analysis）

除了肉眼看到的顏色之外，光學量測設備也能將色彩轉換成可比較的數據，例如：CIE L*a*b*、ΔE 色差值或黃變指數（YI）等。這類量測適合應用於光學薄膜、面板材料、塗層與各類對色差較敏感的產品，讓作為不同批次或製程條件之間一致的比較基準。

✅光源發光特性評價（Light Source Characterization）

針對 LED、Mini LED、Micro LED、OLED 或其他發光元件，可透過光譜量測取得發光光譜、主波長、色度、相關色溫（CCT）及顯色性指數（CRI）等資訊。這些數據可協助研發與品管人員了解光源的發光表現，並比較不同元件或製程條件下的差異。

✅薄膜厚度量測（Film Thickness Measurement）

部分光學量測設備可利用薄膜反射光產生的干涉現象，透過非接觸方式分析透明或半透明薄膜的厚度，並依量測系統與材料條件取得折射率等相關資訊。相較於需要切片觀察的方式，光學膜厚量測可減少樣品前處理，適合應用於光學鍍膜、半導體材料與各類薄膜製程的研發及品質確認。

✅光學材料特性評價（Optical Material Evaluation）

當研發需求進一步延伸到光電材料本身，還可依不同設備與量測系統進行光致發光（PL）、量子效率、相位差（Retardation）或偏光特性等分析。這類量測常用於新型顯示材料、光學膜材與光電元件研發，協助研究人員從光學數據中掌握材料特性的差異，也為後續配方、結構或製程調整提供參考。
 

光學檢測設備適用情境有哪些？5大領域推薦使用

當檢測需求從「表面有沒有刮痕、缺角」進一步來到材料的透光表現、色度、發光特性或薄膜厚度是否符合規格時，就會需要光譜型或膜厚型光學檢測設備。這類設備與PCB零組件插件、SMT焊點等AOI影像檢查的用途不同，主要應用於光學薄膜、顯示器材料、LED、光電元件及材料研發等領域：
 

1. 光學薄膜：掌握膜厚與透光特性

偏光片、增亮膜、PET／TAC基材，以及AG、AR、Hardcoat等功能性塗層，都可能因材料或製程條件不同而影響光學表現。透過光學量測，可分析膜厚、反射率、透過率與色度等數據，協助確認不同位置或批次間的差異，作為研發與製程管理的參考。

2. 顯示器材料：分析色度、光譜與偏光特性

顯示器的畫面表現與多種光學材料有關，例如：彩色濾光片（Color Filter）可量測 RGB 色度、透過光譜或光學濃度（OD）；量子點（QD）等發光材料則可進一步分析發光光譜與相關光學特性。若涉及偏光板與光學膜材，也可依需求進行相位差（Retardation）等量測。

3. LED與發光元件：確認發光波長與色度表現

針對 LED、Mini LED、Micro LED 等發光元件，光譜量測可取得發光光譜、峰值或主波長、色度等資訊。若搭配晶圓級或自動化量測系統，還能觀察不同量測位置的光學特性分布，方便研發與製程人員比較不同元件間的差異。

4. 光電元件與半導體薄膜：量測膜厚與光學特性

在光電元件與部分半導體製程中，光阻（Photoresist）、SiO₂、Si₃N₄等薄膜的厚度與光學常數，都可能是製程評估的重要數據。透過適合的膜厚或光譜量測方式，可取得薄膜厚度、折射率及相關光學資訊，也能應用於 CIS 影像感測器濾光材料等元件的光譜特性分析。

5. 材料研發：深入了解新材料的光學表現

開發螢光材料、化合物半導體或新型光學基材時，除了基本的反射率與透過率，也可能需要進一步分析光致發光（PL）、發光特性、能隙相關資訊，以及折射率與消光係數（n、k）等數據。
因此，光學檢測設備並不是只有量產端用來做「合格或不合格」判定，應用範圍也可從材料研發、樣品分析延伸至Inline線上量測。實際選擇設備時，還是要先確認想量的是光譜、色度、膜厚、發光或其他光學特性，再依樣品型態、量測範圍與生產方式搭配合適的系統。
 

光學檢測設備推薦

沒有任何一款光學檢測設備能適用所有量測情境，實際選型時，還是要回到樣品尺寸、膜層結構、量測精度、檢測速度，以及是否需要導入產線等條件來評估。若需量測膜厚、反射率、透過率、色度或其他光譜特性，可依使用場景選擇下列設備。
 

現場檢測與彈性抽驗：SMART手持式光學膜厚計

若需要在產線旁、實驗室或不同樣品位置進行快速抽驗，SMART手持式光學膜厚計會是較有彈性的選擇。機身重量約1.1 kg，採用非接觸式反射分光及光干涉量測原理，可直接針對曲面或較複雜形狀的樣品進行量測，也能減少傳統接觸式量測可能帶來的樣品限制。依膜層結構不同，可選擇：

• Pro版：適用於最多3層的多層膜量測，膜厚範圍約0.1～100μm，適合需要觀察多層結構或較薄膜層的應用。
• Standard版：適用於單層膜量測，範圍約1～50μm，適合日常品管與快速抽驗。

 

微小區域膜厚與光學常數分析：OPTM系列

若樣品尺寸較小，或需要觀察特定微區域的膜厚與光學特性，可考慮OPTM系列顯微分光膜厚儀。這類設備結合顯微光學系統，可將量測光斑縮小至約3μm，適合針對微小區域進行膜厚、折射率與反射率等相關光學常數分析。對於精密鍍膜、微結構材料或局部膜層差異的研發與製程確認，也能提供更細部的量測資訊。
 

光譜量測與Inline系統整合：MCPD系列

若需求不只在膜厚，還包含反射率、透過率、色度、發光光譜等多項光學特性，MCPD系列則適合應用於研發實驗室或產線整合。MCPD-9800、MCPD-6800可搭配光纖與不同量測模組使用，能依樣品與設備配置延伸至顯微量測或Inline線上檢測。部分機型具備高動態範圍與低雜光設計，曝光時間最短可達5ms，適合需要快速擷取光譜數據的應用。實際可對應的量測項目包括：

• 分光透過率
• 分光反射率
• 色度與物體色
• 光源發光特性
• 薄膜相關光學量測
• 其他光電材料評價需求

如果目前仍不確定該選手持式膜厚計、顯微膜厚系統，還是多通道分光設備，建議先從「要量什麼、樣品多大、膜層有幾層、是否需要導入產線」這幾個方向整理需求，再進一步比對適合的光學檢測設備。

大塚科技專注於光學物理量測領域，提供分光光譜儀、薄膜厚度量測設備、光源特性評價系統，以及Inline線上光學檢測模組，可依反射率、透過率、色度、膜厚及光電材料評估等需求，提供合適的光學量測方案！