光线通过位于物镜焦平面的分划板后，经物镜形成平行光。平行光被垂直于光轴的反射镜反射回来，再次通过准直镜头后由分光棱镜转折汇聚在位于共轭焦平面的CCD表面，形成分划板像。当反射镜倾斜一个微小角度时，反射回来的光束就产生一个倾角，位于CCD探测表面的分划板像就产生一个位移。通过CCD对分划板像位移的判读就可以得知反射镜的角位移。这就是光学自准直的基本原理。
设分划板到物镜的距离为f，反射镜偏转角度为α，十字分划板在CCD上所成的像的角度变化为γ。
则 α=γ/2f。
