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上式一般称之为测距仪的工作方程。基线B为常量，因此只要能测出目标对仪器基线构成的视差角ε，即可求得被测目标的距离L。所以，测距仪本质上是一个精密测角仪。根据实际基线B长度的可能性，一般测视差角的范围在20＇之内。需要指出的是，在测距仪中对目标视差角ε的测量，实际上是转化为对物镜焦面上线视差量l的测量，如图10.12所示（图中CZ为测量线视差所对应距离的测距手轮）。

为实现上述测距原理，单眼测距仪的原理结构如图10.13所示。需要特别指出的是，为避免在同一视场中观察到左右视场合像所可能产生的图像混乱，单眼测距仪中采用了由上下叠置的两个正交反射镜（S₁、S₂）组成的特殊中央分（合）像棱镜，来实现在单一目镜视场中将左视场的上半视场图像与右视场的下半视场图像合像的办法来实现对目标距离的测量。

单眼测距仪的基本结构与测距原理具体分析如下：左、右两个物镜O₁、O₂与共用的目镜O₃组成了两个基本特性相同的望远系统；在测距仪两端的基端反射镜F₁和F₂各自与物镜光轴成45°夹角，实现将光线折转90°。物镜光轴经基端反射镜投射在物空间，在物空间两轴线之间的距离就构成了测距仪的基线B；来自目标的光线A₁和A₂经F₁和F₂反射并分别通过左、右物镜后，两支光路在中央反射镜（ZF）汇合，经反射后在目镜前焦面上成像为A₁＇、A₂＇，观测者通过目镜进行观察和测量。测出的距离值可从放置在右支光路中的距离测量补偿装置CZ读出。本图中的距离测量装置是一个在会聚光路中轴向移动的楔镜X，楔镜的移动量与目标的线视差一一对应。

图（a）中央反射镜（ZF）的特殊功能是，使目标光线A₁由上反射镜F₁反射，而目标光线A₂由下反射镜F₂反射，尔后汇合成像在目镜前焦面上。通过目镜观察到的视场被一条水平直线——即分像线分成上、下两半，如图（b）所示。当观察目标位于无穷远时，图（b）与（c）中的圆盘表示位于地平线附近的月亮，则由目标光线A₁、A₂构成的视差角ε=0，因而线视差l=0，目镜视场内上下两半像在视场中央应合成一个完整的月亮像；若目标位于有限距离L（如旗杆），则目标光线A₁、A₂构成视差角ε，在像面上的上下两半像将沿分像线分开距离l，即有线视差l=f＇ε（f＇为物镜焦距）。利用移动右支光路中距离补偿元件X（此处为移动单楔镜）补偿此线视差，使下半像与上半像对准，则测距补偿装置CZ完成测距（如图（c））。

单眼测距仪由于中央棱镜结构形式设计的不同，目镜视场内的两个半像可以同为正像；也可一个为正像，另一个为倒像。因此单眼测距仪曾演变出正合像式、倒合像式、局部倒合像式等多种类型如图10.14所示。