自準直儀由光源 [2]發出的光經分劃板、半透反射鏡和物鏡后射到反射鏡上。光線通過位于物鏡焦平面的分劃板后,經物鏡形成平行光。平行光被垂直于光軸的反射鏡反射回來,再通過物鏡后在焦平面上形成分劃板標線像與標線重合。當反射鏡傾斜一個微小角度α角時,反射回來的光束就傾斜2α角。