单色共聚焦显微镜是一种光学成像技术，通过利用空间针孔阻挡图像形成中的聚焦光，导出三维表面形貌。捕捉样本中不同深度的多个二维图像可以重建对象内的三维结构。该技术广泛应用于科学和工业社区，通常应用于生命科学、半导体检验和材料科学。该技术的优势在于其获得非常高的空间分辨率和对比度的能力，使其成为对于平滑和透明多层材料、粗糙表面或对象内强烈变化的反射率进行粗糙度和几何测量的理想选择。这种技术的弱点是它无法捕捉更陡的边缘、薄层以及其相当低的测量速度。目前有很多高速的共聚焦系统，然而，与三角测量系统相比，高容量制造能力仅限于技术应用的边缘。共聚焦技术可以与焦点变化结合以提高图像质量，尤其是在较陡的边缘上。

彩色共焦显微镜在原理上与单色共焦技术类似。然而，彩色共聚焦不是用针孔阻挡非焦点上的光，而是利用光学色散原理在离传感器不同的距离创建不同的、独立的共聚焦状态。通过使用分光镜，或更快和更简单的彩色滤光片，可以检测到不同波长的共聚焦波峰。通过这种与颜色相关的距离测量，三维形貌可以从测量对象和几何图形中得到。彩色共聚焦探头可以测量和穿透透明材料，检测不同材料之间的几个接触面，从而计算厚度。点共聚焦系统的计量特性与笔探针相近，是笔轮廓仪的一种常用非接触式替代。彩色共聚焦技术的优缺点与单色共聚焦技术相当，主要区别在于横向分辨率相对较低，颜色敏感性较小，取决于具体的技术实施，高效率，其成本效益相对较高。

3D干涉测量法是一种利用波干涉现象重建表面形貌的测量方法。特别地，位移测量干涉测量法被广泛地用于表面的表征。通过使用两个相干光束，其中一个光束暴露于物体的表面并且第二个光束保持没有调制，当这两个光束叠加时，可以形成干涉图案。因为可见光的波长非常短，所以可以检测两个光束之间的光程长度上的差异的小变化。与共聚焦技术相似，这种技术在生命科学、半导体检验和材料科学中是很常见的。干涉式3D成像技术的优势在于非常高的垂直分辨率，允许甚至在亚微米范围内测量透明薄膜和层可靠性。虽然干涉测量法仍然比激光三角测量慢，但它比共聚焦测量要快。干涉测量的主要弱点是它在横向分辨率不如共聚焦系统，以及它对振动非常敏感。

全息干涉法是一种使光学粗糙表面物体的静态或动态位移能够被测量到光学干涉测量精度的技术。测量结果可用于应力应变分析和振动分析。此外，它还可用于检测透明介质中的光程长度变化，例如，使流体流动能够被可视化和分析。而且，它还可以用来生成表示曲面形状的轮廓。全息术是记录物体散射的衍射光，然后进行三维图像绘制的过程。这一过程可以通过数字全息中的数字传感器阵列来实现。如果将记录的场叠加在散射于理想和平面物体上的场上，则这两个场将是相同的。但是，当物体表面发生小变形时，光的相对相位就会发生变化，并且可以观察到干涉现象。全息干涉测量可以提高粗糙表面的三维测量，但它不能克服横向分辨率的限制和对振动的敏感性。其在工业三维计量中的应用范围有限，但成为测量微震动量的一种常见应用。

基于焦点变化的三维传感器将光学系统的一小段深度聚焦与垂直扫描结合起来，获取物体表面的形状和颜色信息。使用该技术的光学系统，利用小范围的变焦高度，获取物体在一定距离内的表面高清晰度成像。但表面形态的所有其他区域都显得模糊不清。通过采集不同距离的多幅二维图像，与共聚焦系统相似，可以从每幅二维图像中选择高清晰度的区域，重建三维表面形貌。利用图像处理算法对图像进行微分，而不是在共聚焦系统中存在针孔。焦点变化被用于工业以及实验室和大规模生产中的科学应用。当然，变焦技术的优点，与共焦聚和干涉测量方法相比，它具有更高的速度、获得更陡的边缘处理的能力以及在上述三角测量水平上保持分辨率的能力。它的缺点是无法检测到光滑透明的表面，以及许多散射或高度动态的三维物体形态。

三角测量传感器由光生成投影单元和矩阵相机成像系统组成。光的形式，可以是被投射到一个物体表面的一个点，一条线，甚至是彩色编码线或正弦图案的复杂排列。用一条单线为例，如果被测几何表面不平整，将会显示一条扭曲的线，如果表面平整，就会显示一条直线。这种扭曲可以通过阵列相机获得。由于相机和投影单元之间的距离是固定的，通过已知的投影和成像角度，根据三角形的三角规则，可以计算出物体的距离。扫描一个物体，就可以得到一个三维的表面形态图。三角传感器测量在三维成像中应用非常广泛，其应用范围从大型汽车零部件到千分尺范围内的几何图形。三角传感器测量提供了无与伦比的测量速度，适用于大广泛的零件尺寸测量，并且对生产环境具有很强的适应性。三角传感器技术的缺点是获取镜像曲面的能力有限，受阴影干扰以及有限的分辨率。