光學量測(optical metrology)之非接觸式特性與高量測速度特性，使其在諸多領域均產生重要之量測技術發展與應用。其中可靠的表面形貌量測技術(surface profilometry)更是半導體產業、先進光學工業等精密產業中不可或缺之關鍵技術。然而一般光學量測因其非接觸式方式以及藉由光來間接量測的特性，無可避免地引入相當之量測不確定性(uncertainty)，因此如何有效降低不確定性與訊號偏差成為當代精密光學量測技術之研究重點。
本研究採用純量繞射理論(Rayleigh–Sommerfeld diffraction formula)，以產生如圖一所示共軛焦顯微鏡中隨被測物件深度而產生的繞射影像光場。本研究藉由設計一個特殊顯微光學系統，該光學系統可搜集帶有系統本身與被測物表面局部的豐富物理資訊，再藉由已訓練之類經網路對量測訊號進行解析，達到同時量測被測點高度、局部傾角與傾斜方向之效果。其中後兩者在多數光學量測技術中均屬於會影響高度量測值的耦合項，不僅造成高度量測上的偏差且難以直接推定其偏差量。因此，本研究所提出之方法是從根本上解決量測偏差的一項創新突破。（機械系陳亮嘉教授提供）
圖一 共軛焦顯微鏡中隨被測物件深度而產生之繞射影像光場
圖二、物體被測點處於不同表面高度、傾角方向時產生之繞射影像
圖三、針對一標準球面鏡所量得之表面高度資訊(高度與姿態)與擬合殘差分布