与机械扫描椭偏成像不同，光学椭偏成像采用光学成像技术，对待测区域进行二维成像，可以实现高横向分辨率、高速率测量。
椭偏仪（四）-系统成像原理
椭偏成像技术根据成像原理可以划分为两类：机械扫描椭偏成像和光学椭偏成像。机械扫描椭偏成像采用单光束测量，利用样品台的机械扫描获 取整个样品信息。受到机械扫描速度的限制，机械扫描椭偏成像测量速率较低。光学椭偏成像采用光学成像技术，对待测区域进行二维成像，可以实现高横向分辨率、高速率测量。
成像椭偏仪的成像系统大多采用显微物镜和成像透镜组成的成像放大系统。放大成像的原理如下图所示 ，将样品放置在物镜的工作距离处，按照几何光学成像原理在成像透镜的后焦面成放大的实像。
成像椭偏仪放大倍率原理图
其中物镜内部有很多透镜组合而成，f '为物镜 的等效后焦点，f为成像透镜的焦点。系统的放大率可以根据成像透镜的焦距获得，计算公式为
式中 ：Le为系统的实际放大倍率；Ld为物镜的设计放大率；ft为成像系统中成像透镜的焦距；fw为计算理论放大率时和物镜耦合的成像透镜的焦距。
相机探测到的样品的面积可以根据放大率求出，计算公式为
式中：s为样品在相机中的实际探测面积；h、w 分别为相机感光芯片的高、宽。由于样品和物镜成倾角，成像系统的清晰视场为所成像中的一条线，根 据透镜焦距和成像倾角可以计算出成像变形量。通过二级成像原理弥补一级成像的缺陷，利用一级成像在空间上呈现样品实像，然后通过二级成像，在相机的感光芯片上成像。椭偏成像是相机经过光电转换，再进行A/D转换后形成的，图像传感器 中的电信号与接收的光强成正比，因此可以从采集的图像中获取样品的表面形貌和厚度分布。分析椭偏图像时要求原始成像图具有较好的成像质量，因此可以采用连续抓取时间积分法来提高图像的信噪比，以此改善图像的质量。通过采用多样点平均法来降低随机噪声对图像定量分析的影响，提高可靠性。
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