民國30年(1941)美國陸軍工兵部隊 Q-O-S MS-1 反射式3D立體讀圖鏡
已更新：10月1日
1941 U.S. Army Corps of Engineers Q-O-S Model MS-1 Mirror Stereoscope with Wooden Carrying Case
民國30年(1941)美國陸軍工兵部隊 Q-O-S MS-1 反射式3D立體讀圖鏡《Black Water Museum Collections | 黑水博物館館藏》
1. 基本資料
文物名稱：民國30年(1941)美國陸軍工兵部隊 Q-O-S MS-1 反射式3D立體讀圖鏡
英文名稱：1941 U.S. Army Corps of Engineers Q-O-S Model MS-1 Mirror Stereoscope with Wooden Carrying Case
製造年份：約民國30年(1941)
製造單位：Q-O-S Corporation（Q-O-S公司）
製造地點：美國紐約州紐約市
型號：MS-1
使用單位：美國陸軍工兵部隊（U.S. Army Corps of Engineers）
文物形式：反射式立體鏡、木製攜行箱及附件
館藏單位：黑水博物館(Black Water Museum)
2. 藏品說明
本件為美國 Q-O-S Corporation（Q-O-S公司）製造、供美國陸軍工兵部隊使用的 Model MS-1 反射式立體鏡（Mirror Stereoscope），主要用於成對航空照片的立體觀測及地形判讀。
儀器以黑色皺紋塗裝金屬框架構成，中央配置雙目光學觀測組，左右兩側為反射鏡組，並設有可向外展開的支腿。使用時將儀器跨置於具有重疊影像的兩張航空照片上方，使左、右眼分別觀看由不同攝影位置所取得的同一地物影像，藉由雙眼視差形成具有深度的立體影像。
本體中央保存原廠金屬銘牌，文字為：
C.E., U.S. ARMYMFD. BYQ-O-S CORP.NEW YORK, N.Y., U.S.A.MODEL MS-1
其中「C.E., U.S. ARMY」所指為美國陸軍工兵部隊（Corps of Engineers, U.S. Army），其後的「MFD. BY Q-O-S CORP.」則確認本件由位於紐約市的 Q-O-S Corporation 製造，型號為 MS-1。
館藏品並保存原配木製攜行箱。箱體外部施橄欖綠色塗裝，上方裝有黑色提把，前側設兩組金屬扣具；箱蓋上同樣標有「C.E., U.S. ARMY」，其上另有白色「1311」編號。箱體內部維持木材原色，並設置黑色固定墊及定位構造，使儀器收納後不易在運輸過程中移動。
箱蓋內側保存一張原始使用保養標籤：
「建議使用柔軟棉布及液體清潔劑，例如氨水，清潔本儀器的第一表面反射鏡；使用時必須特別小心，以免損傷反射鏡。」（The use of soft cotton and a liquid cleaner, such as ammonia water, is recommended for cleaning the first surface mirrors on this instrument. Use extreme caution to prevent damage to the mirrors.）
此標籤確認 MS-1 使用第一表面反射鏡（First Surface Mirror）。此類反射鏡的反射鍍層位於玻璃最外表面，光線不需先穿過玻璃再反射，可避免一般背面鍍膜鏡產生的重影，因此適合精密光學與立體觀測用途，但鏡面鍍層也較容易因擦拭或碰撞受損。
本件除立體鏡本體及木製攜行箱外，另保存可折疊支腿及黑色按扣式附件袋，整體組件保存完整，可呈現美國陸軍當時航空照片判讀器材的實際攜行、架設與保養方式。
3. 技術規格
型號：Model MS-1
型式：反射式立體鏡（Mirror Stereoscope）
結構：金屬框架式雙目立體觀測儀
主要用途：航空照片立體觀測、地形判讀、軍事航空偵察照片分析及測繪輔助
光學原理：雙眼視差立體觀測
反射系統：四鏡式反射光路
反射鏡型式：第一表面反射鏡（First Surface Mirror）
觀測方式：左、右眼分別觀察同一地區由不同攝影位置取得的兩張重疊航空照片
主要構造：－雙目光學觀測組－左右反射鏡組－黑色皺紋塗裝金屬主框架－可展開式支腿－支腿末端調整及支撐構造－木製攜行箱－儀器固定墊－附件袋
MS-1 所利用的是航空攝影的視差原理。飛機沿航線連續拍攝時，相鄰兩張照片會包含一部分相同地面區域，但因拍攝位置不同，同一地物在兩張照片中的位置會出現微小差異。將這兩張照片分別提供左眼與右眼觀看，大腦即可將兩個略有差異的影像融合，產生深度與高度感。
反射式立體鏡相較於小型袖珍式立體鏡的一項重要特點，是藉由反射鏡延長左右眼的光路，使兩張航空照片可以保持較大的間距。觀測者因此能直接利用正常尺寸的航空照片進行立體判讀，而不必將兩張照片大幅重疊或裁切。
實際操作時，先將具有共同重疊區域的左右兩張航空照片置於平面，再將 MS-1 架設於照片上方。調整照片位置，使同一地物分別進入左右眼視野，經雙眼影像融合後，原本平面的航空照片即可呈現山丘隆起、谷地下降、道路與建築物具有高度差異的立體效果。
4. 發展歷史
航空照片在軍事用途上的重要性，不僅在於從空中取得地表影像，更在於如何由照片判讀地形高低、道路、橋梁、建築、陣地及其他地面特徵。
單張垂直航空照片雖能提供接近俯視地圖的影像，但地形起伏並不容易直接辨識。為解決這項問題，航空攝影通常採取連續拍攝，使前後照片保留一定比例的共同地面區域。由於兩張照片是在不同位置拍攝，同一地物在照片上的位置會產生視差；將兩張影像分別提供左、右眼觀看後，大腦即可利用這項視差形成具有深度的立體影像。
立體鏡因此成為航空測繪與軍事照片判讀的重要工具。經正確排列的成對航空照片透過立體鏡觀察後，山丘、稜線、谷地、河川、道路、建築物及其他地物會呈現明顯的高度與深度關係，使判讀人員得以從原本平面的照片中直接觀察地形起伏。
美國陸軍在第二次世界大戰前已將反射式立體鏡運用於工兵測繪及航空照片判讀作業。Q-O-S Corporation 製造的 Model MS-1，即屬這一時期供美國陸軍工兵部隊使用的反射式立體鏡。
美國戰爭部主要軍需合約紀錄顯示，Q-O-S Corporation於民國29年(1940)11月取得「Stereoscopes」立體鏡製造合約，合約金額113,316美元，預定於民國30年(1941)11月完成。現存美國公立收藏機構保存的 Q-O-S Model MS-1，具有與本件相同的「C.E. U.S. ARMY／Q-O-S CORP.／MODEL MS-1」銘牌及相同形式的木製攜行箱，可與上述軍方採購紀錄相互對照。綜合其合約、生產期及同型器資料，本件製造年份定為約民國30年(1941)。
MS-1 採用反射式立體鏡構造，利用反射鏡延長左右眼的光路，使兩張正常尺寸的航空照片可以保持較大的間距進行觀察。相較於小型袖珍式立體鏡，這類大型反射式立體鏡更適合直接觀察較大面積的航空照片重疊區，便於進行地形、道路、建築及其他軍事地物的細部判讀。
第二次世界大戰結束後，利用成對航空照片進行立體判讀的技術仍持續使用。民國94年(2005)美國陸軍《FM 3-25.26 Map Reading and Land Navigation》仍將反射式立體鏡列為航空照片立體觀測設備之一，說明其由四面反射鏡安裝於金屬框架內構成，並藉由具有重疊區域的成對航空照片形成三維影像。這顯示以雙眼視差進行航空照片立體判讀的基本原理，自第二次世界大戰前後延續至戰後軍事地圖與航空照片判讀訓練之中。
5. 製造商沿革
Q-O-S Corporation（Q-O-S公司）為美國紐約的光學及精密儀器製造商，1930年代後期已從事攝影光學、測距及相關精密光學設備的研發與製造。
民國28年(1939)，Oscar Liebmann（奧斯卡・利布曼）設計的相機連動式測距儀（Coupled Range Finder）專利權讓與 Q-O-S Corporation。該裝置將光學測距機構與相機對焦操作結合，顯示 Q-O-S 在第二次世界大戰前已投入攝影光學與精密測距設備的研發。
第二次世界大戰期間，Q-O-S Corporation 成為美國軍方光學器材供應商。美國戰爭部資料顯示，公司於民國29年(1940)11月取得價值113,316美元的「Stereoscopes」立體鏡製造合約，預定於民國30年(1941)11月完成。本件 Model MS-1 即屬這一時期供美國陸軍工兵部隊使用的反射式立體鏡。
除軍用立體鏡外，Q-O-S 的產品與研發亦包括相機鏡頭、放大鏡頭、小型測距儀等光學設備。相關檔案顯示，公司曾涉及 F/4.5 Tessar 放大鏡頭、Kino-Plasmat 光學設計及 Small Distance Meters 等項目，呈現其以攝影光學與精密觀測設備為核心的技術背景。
第二次世界大戰結束後，Q-O-S Corporation 仍持續從事光學儀器研發及美國軍方相關業務。民國38年(1949)，Stanley S. Szelwach（史丹利・S・謝爾瓦赫）提出一項讓與 Q-O-S Corporation 的「Range Finder」測距儀專利申請，並於民國42年(1953)取得美國專利。該裝置利用反射鏡與半透鏡形成兩個影像，藉由影像重合判定被攝物距離，供相機精密對焦使用。
民國40年(1951)美國《Federal Register》所刊國防採購承包商資料中，Q-O-S Corp. 仍列有美國陸軍合約 DA-11-184-eng-3823，顯示公司在戰後仍持續承接美國陸軍相關業務。
美國聯邦軍品補給資料亦保存 Q-O-S Corporation 的廠商代碼 CAGE 82418，以及多項由該公司控制設計的軍用零組件料號。其中包括 2M125 紅外線鏡頭總成（Infrared Lens Assembly）、2M134 與 2M150 紅外線接收鏡頭（Infrared Receiver Lens）、19C11REVB 高壓直流電源，以及 2M115 射頻電纜總成（Radio Frequency Cable Assembly）。部分項目於民國52年(1963)納入美國國家庫存號碼資料，顯示 Q-O-S 的光學與精密設備設計在戰後仍持續運用於美國軍事補給系統。
由1930年代的攝影光學與測距設備，到第二次世界大戰期間的美國陸軍工兵部隊 MS-1 反射式立體鏡，再到戰後的測距、紅外線及相關光學設備，Q-O-S Corporation 的發展歷程反映了美國精密光學產業由攝影器材向軍事觀測與電子光學應用發展的過程。
6. 藏品價值
本件 Q-O-S Model MS-1 的重要性，在於完整保存了第二次世界大戰初期美國陸軍工兵部隊用於航空照片立體判讀的實際光學設備。
航空照相機負責取得地表影像，而航空照片要進一步轉化為可供軍事偵察、地形分析與測繪使用的資訊，仍須經過照片排列、定位、立體觀測與地物判讀等程序。MS-1 所負責的正是其中將成對航空照片轉化為立體地形視覺的重要環節。
將兩張由不同攝影位置取得、具有共同重疊區域的航空照片置於 MS-1 下方觀察後，左右眼分別接收具有視差的影像，並在觀測者視野中形成具有深度的三維地貌。山丘與稜線呈現隆起，谷地與低地則顯示深度，使判讀人員能更直觀地掌握地形起伏、坡面關係及各種地物之間的空間位置。
在軍事運用上，立體航空照片可協助辨識與分析道路、橋梁、河谷、山脊、建築群、陣地及其他重要地物；在測繪作業中，則可利用照片視差觀察地貌高低與地形結構，是航空攝影測量與地形判讀的重要工具。
本件保存狀態完整，現存組件與標記包括：
－「C.E., U.S. ARMY」美國陸軍工兵部隊標記－Q-O-S Corporation 原廠製造銘牌－「MODEL MS-1」型號標記－第一表面反射鏡－雙目觀測光學組－左右反射鏡組－可展開式支腿－木製攜行箱－箱內定位及保護構造－第一表面反射鏡原始清潔說明－附件袋
這些組件使本件不僅保存一具光學儀器本體，也完整呈現軍用精密光學器材從攜行、收納、架設、觀測到鏡面維護的實際使用方式，並保留美國陸軍工兵部隊、製造商 Q-O-S Corporation 與 Model MS-1 三者之間的直接實物關係。
本件亦適合與航空照相機及成對航空照片共同展示。航空照相機說明「如何取得影像」，連續航空照片呈現「如何取得具有重疊區域的照片組」，MS-1 則進一步展示「如何利用兩張平面航空照片觀察三維地形」，可完整串聯航空攝影、照片判讀與軍事測繪的作業過程。
黑水博物館並規劃將本件納入 VIP 現場體驗內容。參與者可在館方人員指導下，實際透過 MS-1 觀察成對航空照片，親眼看見原本平面的航照影像轉化為具有山丘、谷地、稜線與建築高度差異的三維景象。這種體驗並非單純觀看文物外觀，而是重現第二次世界大戰時期軍事航空照片判讀人員實際使用立體鏡觀察地形的方式，使觀眾能直接理解「航空照相機拍攝—成對航照—立體判讀—地形情報」之間的完整關係。
本件約製於民國30年(1941)，正值美國在第二次世界大戰期間大幅擴充軍備、航空偵察與軍事測繪能力的時期。其完整的美國陸軍工兵部隊標記、Q-O-S 原廠銘牌、專用攜行箱與光學組件，加上可實際進行立體航照觀測的展示與 VIP 體驗價值，使其成為黑水博物館說明第二次世界大戰軍事航空攝影、立體照片判讀、攝影測量及地形情報作業的重要館藏。
8-10. STEREOVISION
One of the limitations of the vertical aerial photograph is the lack of apparent relief. Stereoscopic vision (or as it is more commonly known, stereovision or depth perception) is the ability to see three-dimensionally or to see length, width, and depth (distance) at the same time. This requires two views of a single object from two slightly different positions. Most people have the ability to see three-dimensionally. Whenever an object is viewed, it is seen twice—once with the left eye and once with the right eye. The fusion or blending together of these two images in the brain permits the judgment of depth or distance.
a. In taking aerial photographs, it is rare for only a single picture to be taken. Generally, the aircraft flies over the area to be photographed taking a series of pictures, each of which overlaps the photograph preceding it and the photograph following it so that an unbroken coverage of the area is obtained (Figure 8-20). The amount of overlap is usually 56 percent, which means that 56 percent of the ground detail appearing on one photo also appears on the next photograph. When a single flight does not give the necessary coverage of an area, additional flights must be made. These additional flights are parallel to the first and must have an overlap between them. This overlap between flights is known as side lap and usually is between 15 and 20 percent (Figure 8-21).
8-10. 立體視覺 (STEREOVISION)
垂直航空照片的局限性之一，在於缺乏明顯的地形起伏感。立體視覺（Stereoscopic vision，或更常被稱為 Stereovision 或深度知覺）是指能夠以立體方式觀看，或同時看見長度、寬度和深度（距離）的能力。這需要從兩個些微不同的位置來觀察同一個物體。大多數人都具備立體視覺的能力。每當觀察一個物體時，其實是看到了兩次——一次是用左眼，一次是用右眼。這兩個影像在大腦中的融合或交匯，使我們能夠判斷深度或距離。
a. 在拍攝航空照片時，很少只拍攝單張照片。通常，飛機會飛越目標攝區並拍攝一系列照片，每一張照片都會與前一張及後一張照片重疊，以獲取該區域完整無間斷的影像覆蓋（圖 8-20）。重疊率通常為 56%，這意味著一張照片中出現的地面細節，有 56% 也會出現在下一張照片中。當單條航線無法提供該區域所需的覆蓋範圍時，就必須進行額外的飛行航次。這些額外的航線會與第一條航線平行，且彼此之間必須有重疊。這種航線之間的重疊稱為旁向重疊 (side lap)，通常介於 15% 到 20% 之間（圖 8-21）。
b. The requirement for stereovision can be satisfied by overlapping photographs if one eye sees the object on one photograph and the other eye sees the same object on another photograph. While this can be done after practice with the eyes alone, it is much easier if an optical aid is used. These optical aids are known as stereoscopes. There are many types of stereoscopes, but only the two most commonly used are discussed in this manual.
(1) Pocket Stereoscope. The pocket stereoscope (Figure 8-22), sometimes known as a lens stereoscope, consists of two magnifying lenses mounted in a metal frame. Because of its simplicity and ease of carrying, it is the type used most frequently by military personnel.
(2) Mirror Stereoscope. The mirror stereoscope (Figure 8-23) is larger, heavier, and more subject to damage than the pocket stereoscope. It consists of four mirrors mounted in a metal frame.
c. One method to orient a pair of aerial photographs for the best three-dimensional viewing is as follows (Figure 8-24):
b. 若一隻眼睛觀看某張照片上的物體，而另一隻眼睛觀看另一張照片上的同一物體，便能透過重疊的照片滿足立體視覺的要求。雖然經過練習後，單憑肉眼（裸眼）也能做到這點，但若使用光學輔助工具會容易許多。這些光學輔助工具稱為立體鏡 (stereoscopes)。立體鏡種類繁多，但本手冊僅討論最常用的兩種。
(1) 袖珍立體鏡 (Pocket Stereoscope)。
袖珍立體鏡（圖 8-22），有時稱為透鏡式立體鏡 (lens stereoscope)，由安裝在金屬框架上的兩個放大透鏡組成。由於構造簡單且易於攜帶，它是軍事人員最常使用的類型。
(2) 反光立體鏡 (Mirror Stereoscope)。
反光立體鏡（圖 8-23）比袖珍立體鏡體積更大、重量更重，且較容易損壞。它由安裝在金屬框架上的四面鏡子組成。
c. 若要定向一對航空照片以獲得最佳的立體觀測效果，可採用以下方法（圖 8-24）：
(1) Arrange the selected pair of photos in such a way that the shadows on them generally appear to fall toward the viewer. It is also desirable that the light source enters the side away from the observer during the study of the photographs.
(2) Place the pair of photographs on a flat surface so that the detail on one photograph is directly over the same detail on the other photograph.
(3) Place the stereoscope over the photographs so that the left lens is over the left photograph and the right lens is over the right photograph.
(4) Separate the photographs along the line of flight until a piece of detail appearing in the overlap area of the left photograph is directly under the left lens and the same piece of detail on the right photo is directly under the right lens.
(5) With the photograph and stereoscope in this position, a three-dimensional image should be seen. A few minor adjustments may be necessary such as adjusting the aerial photographs of the stereoscope to obtain the correct position for your eyes. The hills appear to rise and the valleys sink so that there is the impression of being in an aircraft looking down at the ground.
(6) The identification of features on photographs is much easier and more accurate with this three-dimensional view. The same five factors of recognition (size, shape, shadow, tone, and surrounding objects) must still be applied; but now, with the addition of relief, a more natural view is seen.
(1) 排列選定的一對照片，使照片上的陰影大致朝向觀測者投射。此外，在研讀照片時，光源最好是從遠離觀測者的一側（即照片上方）射入。
譯註：讓陰影朝向觀測者是為了避免「地形反轉」的錯覺（即山峰看起來像山谷，山谷看起來像山峰）。
(2) 將這對照片放置於平坦表面上，使一張照片上的地物細節直接疊在另一張照片的相同細節之上（完全重疊）。
(3) 將立體鏡置於照片上方，使左透鏡位於左側照片上方，右透鏡位於右側照片上方。
(4) 沿著航線 (line of flight) 方向將照片左右分開，直到左側照片重疊區內的某個地物細節直接位於左透鏡下方，而右側照片上的同一細節則直接位於右透鏡下方。
(5) 當照片與立體鏡處於此位置時，應能看見立體影像。可能需要進行些許微調，例如調整航空照片或立體鏡的位置，以取得適合雙眼觀測的焦距與位置。此時山丘會呈現隆起狀，山谷則會凹陷，給人一種彷彿置身飛機上俯瞰地面的感覺。
(6) 透過此種立體視野，識別照片上的地物特徵會變得更加容易且準確。雖然判讀的五大要素（大小、形狀、陰影、色調及周圍相關物體）仍然適用，但現在加上了地貌起伏感 (relief)，能觀察到更自然的景象。
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