Mit Hilfe der Fokusvariation, sowie der konfokalen Laser-Scanning-Mikroskopie, lassen sich Oberflächenstrukturen im Nanometer-Bereich dreidimensional abbilden.

Die Fokus-Variation kann mit einer Vielzahl unterschiedlicher Beleuchtungsquellen (z. B. einem Ringlicht) verwendet werden, was die Messung von Neigungswinkeln von über 87° ermöglicht. Mit einem halbdurchlässigen Spiegel wird moduliertes Licht von einer Weißlichtquelle in den optischen Pfad des Messsystems geleitet und über das Objektiv auf das Bauteil fokussiert. Wenn das Licht auf der Oberfläche auftrifft, wird es je nach Probenbeschaffenheit in verschiedene Richtungen reflektiert. Alle reflektierten Lichtstrahlen, die auf das Objektiv treffen, werden mithilfe der Optik gebündelt und treffen auf einen lichtempfindlichen Sensor. Um eine vollständige Erfassung der Oberfläche mit voller Schärfentiefe zu erreichen, wird die Präzisionsoptik vertikal entlang der optischen Achse bewegt, während sie kontinuierlich Daten von der Oberfläche aufnimmt. Algorithmen wandeln die erfassten Sensordaten in 3D-Informationen um und erstellen ein Echtfarbbild mit voller Schärfentiefe. Dies wird durch die Analyse der Variation des Fokus entlang der vertikalen Achse erreicht.

Bei der konfokalen Laserscanning-Mikroskopie wird Laserlicht in einem konfokalen Strahlengang verwendet, um definierte optische Schnitte Ihrer Probe zu erzeugen und diese in einem dreidimensionalen Bildstapel darzustellen. Hierbei wird durch Scannen in x- und y-Richtung und der Entfernungsvariation zwischen Probe und Objektiv eine Vielzahl an Bildstapeln erzeugt deren Höheninformationen dann über das gesamte Bildfeld in einer Höhenkarte dargestellt werden.