エリプソメーターによる試料の特性評価は、少なくとも2つのステップから構成されています：

第一段階として、エリプソメーターは試料に起因する偏光変化を測定し、この偏光変化はプローブ光エネルギーごとに2つの実数に変換することができます。これがいわゆるエリプソメトリックパラメーターである。 Δ  (以下「デルタ」)と Ψ (以下、「Psi」)といいます。これらのパラメータは、調査したサンプルが偏光とどのように相互作用するかを示す「指紋」として理解することができる。

第二段階として、測定したΔ と Ψ は、層厚、屈折率、吸収率など、関心のある試料の特性を計算するために使用されます。専用のデータ解析ソフトウェアでは、試料の計算モデルを使用して、次のような期待値を計算します。Δ とΨ を作成し、実測値と比較します。そして、興味のある特性をフローティングパラメータとして使用し、実験データとモデルデータの最適なマッチングを探します。したがって、エリプソメトリーは、光学的厚みと屈折率測定のモデルベース（間接的）技術です。

エリプソメトリー測定を行うために、エリプソメトリーのセットアップは、少なくとも4つのコンポーネントで構成されています： 光源、偏光光学系で構成された偏光状態発生器（PSG）、偏光状態分析器（PSA）、光検出器であり、PSGとPSAは、それぞれプロービング光と反射光の偏光状態を制御・解析します。

を測定します。 Δ- とΨ-の値は、偏光制御及び／又は偏光解析（偏光変調）の異なる設定に対する一連の強度測定に基づくものです。これらの強度値とPSGとPSAの既知の設定から Δ- と​​​​​​​Ψ-値を直接計算することができます。

PSGやPSAの設計には様々な種類があり、さらに偏光変調の適用パターンも様々です。アキュリオンのエリプソメーターは、直線偏光子と1/4波長板（λ/4板）をPSGとして、直線偏光子のみをPSAとして使用するごく一般的な設計を採用しています。偏光変調には、以下の技術を応用しています。 ヌルリングエリプソメトリー​​​​​​​​​​​​​​ と回転補償器エリプソメトリー​​​​​​​.