基本几何形状类似于任何椭偏仪的典型设置：光源和偏振控制器安装在仪器的一个“臂”上，提供以倾斜入射角 (AOI) 照射样品的光束。探测光束从样品反射或透过样品，并由另一个“臂”收集以进行偏振分析和强度检测。 两个“臂”都安装在机械高精度测角仪上，以在不同的 AOI 处探测样品。

成像椭偏仪的显著特点是在检测“臂”中使用成像组件（图 1）。位于样品和偏振分析仪之间的显微镜物镜在数字图像检测器（CMOS相机的CCD）上创建被照明的样品表面的放大图像。该相机不仅用于监控探测的样品点（就像在常规椭圆偏振仪中那样），而且相机像素本身就是用于椭圆偏振测量的光电探测器。