基本介紹
- 中文名：合象式測距儀
- 外文名：coincience rangefiner
- 原理：單眼測距
- 用途：現代軍艦
- 代表性公司：日本尼康公司
- 類屬：光學測距儀
- 分類：合像式與體視式
誕生背景,合像式測量原理,體視式測距儀,總體評價,
誕生背景
追溯起光學測距器的發明，我們就不得不提到一個人，這就是法國著名科學家及天文學家AlexisMarieRochon(1741-1817)，就是他在1771年揭示了光學測距器的基本原理。可以說光學測距器的誕生也是與當時製造業的蓬勃發展有著緊密的聯繫。同時它的產生也是為了適應攝影師對照相技術的更高追求。一個最簡單的光學測距器從外表上看就是一個目鏡和兩個相隔較遠的取景窗。
光學測距器里的各種稜鏡或是反射鏡將通過兩個取景窗里的影像重疊在一起，而人們通過最後的目鏡所觀察到的，就是兩個重疊在一起的影像。使用者可以通過調整測距器里的稜鏡或是反射鏡將兩個通過取景窗進來的影像重疊在一起，然後就可以從測距器上的刻度盤讀出所對應景物的確切拍攝距離。其實光學測距器的基本原理就是三角形測量原理，換句話說，從兩個取景窗到目標的距離並不是完全一樣的，而這兩段距離再加上兩個取景窗之間的距離就組成了一個三角形，而測量的原理正是基於這個三角形之上。從一個最簡單的光學測距器上我們可以發現，目鏡的光軸始終是與兩個取景窗中的一個取景窗相同軸的。而在測距器內部，兩個取景窗之間的影像傳遞光路是完全與目鏡光軸相垂直的。由此我們就可以發現，確切一點說，光學測距器套用的是直角三角形測量法。物體處於不同的位置時，直角三角形的斜邊與直角邊的夾角是完全不同的，只有當我們調整好稜鏡或是反射鏡的位置時，我們才能重新建立直角三角形；而我們從稜鏡或反射鏡位置得出的角度改變數，可以計算出實際相對拍攝物體的距離。運用如此簡單的幾何定律,我們就解決了實際拍攝時遇到的測距問題。而要談到光學測距器的測量精度的問題時，只要明白勾股定理的就都會知道，兩個取景窗之間的距離直接決定著測量的精度，當兩取景窗之間的距離越長的時候，測距器的精度也就會越高。
現代軍艦上光學測距儀早已被雷達和雷射測距儀取代，而在雷達出現之前，光學測距儀是指揮艦載火炮射擊的重要裝備，比如日本的大和級戰列艦大和號曾經裝備過基線長15米的光學測距儀，值得一提的是，這個東西是尼康公司的前身日本光學會社製造的。
在雷達發明以前，簡單來說，火炮射擊的過程大致是這樣的：瞭望台首先發現目標，通過位於前主桅測距平台上的觀測軍士測量距離，然後將目標數據傳送給火 控平台，負責火控的軍士立刻解算主炮的射擊諸元，迅速傳達到各主炮炮塔，炮塔指揮官根據射擊諸元調整火炮射擊方向角度、仰俯角度，並根據目標距離調整火炮 裝藥。各炮塔準備完畢，通知火控平台，槍炮官下達射擊命令（也就是按一下電鈕），各主炮同時射擊（相對同時，時間必須錯開，但是間隔很小），力求形成一個 儘量密集的散布面，以提高命中機率。在沒有出現火炮自動控制系統以前，世界各國的海軍基本都是這樣進行射擊的。當然，由於人員素質、訓練程度的不同，實際 命中率和火炮射擊速度都有很大差異。
合像式測量原理
1.測距儀正對目標，測距基線垂直於目標瞄準線。
2.測距儀左、右端透鏡組均為固定安裝，透鏡組主光軸垂直於測距基線。
3.測距儀左側的透鏡組通過一組類似橫置的潛望鏡的反射鏡系統使目標在測距儀中間的目鏡中成像，目鏡中通過特殊光學系統使該像的下半部分能被測距人員觀察到。
4.測距儀另一側的透鏡組也通過一組類似橫置的潛望鏡的反射鏡系統使目標在測距儀中間的目鏡中成像，所不同的是在光路中插入一組旋轉偏光透鏡，該組透鏡的作用是可以將通過它的光線偏轉很小的但是非常精確的角度。目鏡中通過特殊光學系統使該像的上半部分能被測距人員觀察到。
5.由於測距基線的存在，右側的像相對左側的像有向左的偏角，該角度即為測距基線對目標的視線張角，以測距基線的長度除以該角度的弧度值，即可得到目標距離。合像過程就是測量該角度的過程：測距人員操縱測距旋輪使旋轉偏光透鏡轉過一定角度，從而使目鏡中來自右側的像(上半部分)相對向右移動，直到與來自左側的像(下半部分)拼合為一個完整的、沒有錯位的像，此時旋轉偏光透鏡轉過的角度即為測距基線對目標的視線張角，在與測距旋輪連動的刻度盤上可以直接讀出已經換算出的距離數值。
合像式測距儀測量原理圖體視式測距儀
德國流派的測距儀稱為“體視式”，原理大致是這樣的：測距儀左側的透鏡組通過類似橫置的潛望鏡的反射鏡系統使目標在測距儀中間的左目鏡中成像，同樣的，測距儀右側的透鏡組也在測距儀中間的右目鏡中成像，測距人員用雙眼分別通過左、右目鏡同時觀察。測距人員的雙眼此時看到的圖像是測距儀兩端對同一目標所成的像，同樣存在視線夾角，測距人員可以感覺到該像的距離。測距人員操縱測距旋輪使目鏡中的菱形游標前後移動，直到測距人員感覺到菱形游標與目標的像重合(“壓住目標”)，此時在與測距旋輪連動的刻度盤上可以直接讀出已經換算出的距離數值。“體視式”遠距離的精度相對較好，對於高速運動目標的捕捉能力比較強，是一種“比較”精確的測距儀器。
體視式測距儀1906年，德國蔡斯公司推出了海軍使用的體視式光學測距儀，德國海軍與1912年開始使用該系統。對於這種比較依賴操作人員視力的測距方式，英國認為很少有使用人員具有足夠敏銳的肉眼立體視覺辨識力，而且戰時巨大的精神壓力和連續觀測後肉眼的疲勞等問題，都讓這類測距儀不宜推廣使用。
20世紀30年代，包括美國、法國、義大利等國海軍大多放棄原先的合像式測距儀，轉而採用精度更高的體視式測距儀。原本對體視式測距儀吃保留態度的英國，在二戰爆發後，通過與美國海軍的交流轉變態度，於1943年開始承認體視式測距儀的優點，並認為其在惡劣觀測條件下具備更佳的性能。20世紀40年代，皇家海軍規定戰艦上必須配備50%的體視式測距儀。
總體評價
無論合像式、體視式測距儀，它們所測量的都是所在位置與目標之間的幾何距離，也稱之為真實距離。由於測距儀在使用時無法避免的誤差，這一測量結果不可能完全精確，即便如此，通過測距儀上經過換算後的刻度盤仍可方便讀出距離數據，當然這個數據也並不完全正確。這就造成了艦炮射擊時的射程誤差。
