在光學影像儀中，主要有三種照明方式：表面光照明、輪廓光照明和同軸光照明。
這三種照明方式目前都已經被廣泛應用，根據測量的產品和測量的數據的不同，選取合適的照明方式。例如測外面的輪廓可用底光，測產品表面的尺寸，底光測不了的，可用表面光，測比較深的孔，面光照進去不清晰的，或測的東西肉眼也無法分辨出來的，比如說手機玻璃里面的紋路之類的產品測量就可儀用同軸光。選擇合適的光源，可更高效測量出所需要的數據。
目前表面光的發展趨勢是使用環形的表面光源提供多方向、多入射角的表面照明。不同的光源提供的環區不一樣，龍天儀器的影像測量儀一般可提供4環8區的LED表面光照明，每個單元可單獨控制開關及亮度，而且每一環的安裝角度也不一樣，可提供不同的入射角照明。
輪廓光照明與其他照明方式有很大不同，因為圖像傳感器接收的不是反射光而是入射光。
輪廓光照明可以產生很強的對比度，應用輪廓光照明是，工件表面特征丟失，但是可以清晰獲取工件的表面輪廓信息。輪廓光源可將透光和不透光的部分區分開來，透光的部分呈白色，不透光部分呈黑色，因此可得到黑白對比分明的圖像。
光學坐標測量儀的同軸光照明通常用來檢測工件里面隱形類的物體數據，同軸光源對于具有鏡面特征工件表面的照明非常有效，還可用于深孔類工件的照明。