使用三片光谱敏感度吻合CIE三刺激值配色函数曲线的滤光片，用以测量光源色彩的仪器，称为三刺激测色仪，也叫三滤光片测色仪。除了色度测量外，这些仪器通常还包括四种光度测量中的一种，如亮度值，照度值，光强或者是光通量测量。
这些仪器的传感器为高质量的光电二极管，并覆有高敏感度的滤光片。传感器将入射光线转换为电信号，直接产生标准的XYZ三刺激值。
然而，测色仪的传感器精度与CIE曲线的吻合度总是有限的，一些小的误差偏离肯定会存在于测量仪器的敏感度曲线上。在测量一些整个可见光谱段放射连续能量的光源时，这些小的误差可以被忽略掉。但是，如果光谱的谱线比较特殊或带宽非常窄，那么测量就可能出现较大误差。因此，三滤光片测色仪通常不适用于测量谱线特殊的光源，如高压放电灯（参考图3.2.3.5a），或是谱线带宽非常狭窄的光源，如LED（参考图3.2.3.5b）。