利用光學自準直原理測量微小角度的長度測量工具。光學自準直原理（圖1）是：光線通過位於物鏡焦平面的分劃板後，經物鏡形成平行光。平行光被垂直於光軸的反射鏡反射回來，再通過物鏡後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。圖2是自準直儀的光學系統。由光源發出的光經分劃板1、半透反射鏡和物鏡後射到反射鏡上。如反射鏡傾斜，則反射回來的十字標線像偏離分劃板2上的的零位。利用測微裝置和可動分劃板可分別從分劃板2和讀數鼓輪上讀出α角的分值和秒值。自準直儀的分度值有0.1″、0.2″和1″幾種。當以斜率(例如1/200)表示分度值時，通常稱這種自準直儀為平面度測量儀；當以光電瞄準對線代替人工瞄準對線時，就稱為光電自準直儀。其光電瞄準（對線）原理與振子式光電顯微鏡的相似。自準直儀常用於測量導軌的直線度、平板的平面度(這時稱為平面度測量儀)等，也可借助於轉向棱鏡附件測量垂直度等。20世紀80年代初出現帶有電子計算機的自準直儀。它能自動地對測量所得數據進行處理，通過外圍設備描繪出被測表面的輪廓圖形，以數字顯示或打印出誤差值。
