其光學系統的結構為開普勒望遠鏡式結構，具有平行光入射平行光出射的特點，包含兩路光路，一路為目視瞄準光路，一路為探測光路。其中物鏡的像方焦點與聚光鏡的物方焦點重合，打孔圓盤反射鏡位于此處。

待測物面發出的光束在經過打孔圓盤反射鏡時，大部分被反射進入目視瞄準光路，小部分從圓孔中出射進入探測光路。打孔圓盤反射鏡的圓孔是探測光路的視場光闌，因此可以通過旋轉打孔圓盤反射鏡選擇不同孔徑的圓孔，實現測量視場角的切換。

使用時，首先選擇測量視場角，然后通過目鏡觀察待測物面，調節物鏡對焦環對焦，使視野清晰，此時視野中有一“黒洞”，這是打孔圓盤反射鏡的圓孔，用“黒洞”覆蓋住待測物點即可完成瞄點。

完成瞄點即可開始測量，進入探測光路的光束在經過聚光鏡后出射至XYZ濾色片組，經XYZ濾色片組濾色后，在三個光電探測器上產生的電信號與待測物點的三刺激值成正比，以此計算待測物點的色度和亮度。

瞄點式亮度計能夠在較遠處非接觸地測量待測物面中一個小區域的亮度和色度，并且可以用于測量其發光角度。測量平板顯示器時，通常多次測量屏幕的多個區域以評價整體均勻性，并通過傾斜平板顯示器實現可視角度的測量。

其主要缺點是全屏檢測時效率低下和小視場角時低亮度測量精度不佳。下圖為日本TOPCON公司的BM-7A型瞄點式亮度計,其亮度量程為0.01-12000000 nit ，亮度精度 ±%2，色坐標精度 ±0.002。

定焦標準鏡頭將待測平面光源成像在CCD感光面上，光闌負責遮擋雜散光，電機控制濾色片切換，三片匹配CIE三刺激值曲線的濾色片過濾光源的三刺激值分量，CCD相機采集三刺激值圖像。

CCD相機是一種二維圖像傳感器，由CCD感光芯片、外圍驅動電路、圖像數據處理模塊組成。其核心元件CCD全稱為電荷耦合器件，其最小結構單元是金屬-氧化物-半導體電容器（Metal oxide semiconductor，MOS），利用光電效應將光信號轉化為電信號。

其工作流程是：1、外圍驅動電路按照設定的參數使CCD感光面曝光一定時間。2、CCD每個感光像素根據曝光時間內接收光能大小產生對應數量的電荷。3、外圍驅動電路控制感光像素內電荷包依次向相鄰像素轉移，通過行掃描或列掃描的方式獲得整個感光面的電信號。4、圖像數據處理模塊將電信號轉為標準的圖像傳輸格式，如RAW格式。

在未過曝的前提下，所得圖像中每個像素的灰度值正比于對應CCD感光像素在曝光時間內積累的電荷量，若在曝光時間內像面照度分布保持不變，則某圖像像素的灰度值 Fm,n , 與對應像面元的照度 dE 的關系