双眼之所以能感知景物的远近，是因为不同远近的物体在双眼视网膜中产生了具有视差的两张影像，反之，若将具有视差的两张影像分别被左右眼观察，则影像中的物体将形成不同远近的立体效应。因此，实现立体观察获得人造立体效应的前提是获取两张具有视差的立体影像，核心手段是将这两张具有视差的立体影像分别进入双眼中。普通人经过训练，可以强迫两眼分别只看立体像对的一张像片，实现裸眼立体观察，但这违背了人眼调焦和交会相统一的视觉本能，很容易疲劳，因此需要借助专业设备进行双眼分离实现立体观察。常见立体观察方式有立体镜式、叠映式和双目光路式。其中叠映式又包括互补色立体观察、偏振光立体观察、闪闭法立体观察和光栅法立体观察等。

最简单的立体镜是在一个桥式架上安置两个相同的简单透镜，两透镜的光轴平行，其间距约为人眼的眼基距，桥架的高度等于透镜的焦距，见图1，这样的立体镜称为桥式立体镜。像对放在透镜的焦平面上，物点影像经过透镜后射出来的光线是平行光，因此观察者感到物体在较远的地方，人眼的调焦与交会本能地被统一起来。桥式立体镜由于基线太短，不利于观察大像幅的航摄像片。为了对大像幅的航摄像片进行立体观察，可改用焦距较长的透镜，并在左右光路中各加入一对反光镜，起扩大眼基距的作用。这一类型的立体镜称为反光立体镜，见图2。立体镜观察的缺点是，在立体镜下观察到的模型与实物之间存在变形，主要是竖直方向的比例尺要比水平方向比例尺大。

利用相邻像片组成的立体像对进行双眼观察，可获得所摄目标的立体模型，并且可进行量测，这是立体摄影测量的基础。当观察到的立体模型与实物起伏（远近）相一致，称为正立体效应。如果把像对的左右像片对调（相当于左眼看右像片，右眼看左像片），或者把像对在原位各自旋转180º，这样产生的生理视差就改变了方向，导致观察到的立体景物远近效果正好与实际景物相反，这称为反立体效应。

图1 桥式立体镜

图2 反光立体镜