光源的光束通过光纤耦合、透镜聚焦等方法接入微型光谱仪的狭缝前,狭缝使出射光为线光源,经反射镜1反射后到达平面反射光栅。平面反射光栅通常是由金属镜上刻划细密的等间距刻痕制成,是一种衍射光学器件,具有分光的能力,能使不同波长的光以不同的衍射角度出射。反射镜2将不同波长的光聚焦于线阵CCD的不同感光像素上,通过测量各感光像素的电信号即可测量光源的相对光谱功率分布。由光源的相对光谱功率分布可以计算光源的三刺激值,从而计算出光源的亮度和色度。光谱亮度计相比于瞄点式亮度计和成像式亮度计具有测量精度高、结构紧凑、可测光谱的优点,配合特殊的光纤探针还可以测量像素的亮度和色度。其主要缺点是只能单点测量。下图是美国海洋光学公司的HR4PRO型微型光谱仪,采用光纤入光,其在可见光波段的光谱分辨率为0.1nm,尺寸为148.6 x 104.8 x 45.1 mm,大小接近一台智能手机。