본 발명은 음향광학 변조 필터를 이용한 분광타원해석기 및 이를 이용한 타원해석방법에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 여러 파장에서의 편광 특성을 이용하여 다층 박막을 포함한 박막 측정의 정확도를 향상시킬 수 있는 분광타원해석기 및 그 타원해석방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 음향광학변조필터를 이용한 타원해석기는 광원으로부터 출사되는 단색광이 편광되어 시편부에서 반사된 후, 음향광학변조필터를 통과하면서 분광 및 편광된 후 2개의 회절광의 혼선오차를 측정하여 보상하는 방법으로 시편의 두께와 굴절률을 정밀하게 계산하는 것을 특징으로 한다.