自從潛艇誕生之日起，潛望鏡伴随着它已經走過了将近百年的曆史。在有關潛艇戰的電影中，我們曾無數次聽到這樣的命令“放下潛望鏡”和“升起潛望鏡”，潛艇艇長操作着潛望鏡，觀察着水面上的敵人而後下達各種作戰命令。對我們大多數普通人來說，這就是我們認知當中的潛水艇作戰方式，潛望鏡是潛艇裝備中的一個基本部件，用以确定在戰鬥時和行進中自身和目标的位置。

船長使用潛望鏡在觀察敵情

潛望鏡的基本目的是讓潛艇乘員處于水面下時可以觀察到水面上的目标。一個簡單的潛望鏡由一個垂直的管子與兩塊上、下放置成45度角的平面鏡組成。當上部鏡管朝向目标時，下方的平面鏡通過反射可以将目标物傳遞給觀察者。當然，軍用潛艇的潛望鏡比這個要更加複雜。

軍用潛水艇上的潛望鏡鏡管的長度一般在2-20米之間（不同級别的潛艇，根據艇身确定）。當潛艇處于可以使用潛望鏡觀察的深度航行時，被稱作為潛望深度。在這個深度指揮台上部的通氣管、雷達天線、無線電天線等可以伸出海面，通常來說常規潛艇的潛望深度一般為7到10米左右，核潛艇為9到15米。

潛望深度

在軍用潛望鏡中，棱鏡代替了鏡管上、下的平面鏡，平行排列。頂端棱鏡朝向目标物，通過一系列的透鏡後将觀察到光反射到底部棱鏡，這個棱鏡在鏡管的底部将光線反射到由兩個透鏡組成的次級鏡管中，然後通過目鏡呈現給觀察者。

軍用潛望鏡原理

潛望鏡的位置位于潛艇的指揮台内。在潛艇上，凸出的部分被稱為指揮台圍殼，美國人也稱其為“帆罩”，它是連接在潛艇頂部的扁圓柱形艙室。一般來說它位于潛艇控制室的正上方。潛望鏡從“帆罩”頂端一直延伸到船底，可以360°旋轉觀察，在潛望鏡深度時潛艇可以依靠目測進行航行，一旦下潛到低于潛望鏡深度，潛艇的導航則需要靠聲呐來維持了。

傳統的光學望遠鏡存在幾個問題。

• 首先，潛望鏡的本身貫穿整個艇身，其大小限制了“帆罩”和内部艙室的布置。
• 其次，潛望鏡一次隻能允許一個人觀看，一般都是船長掌控，信息實效性會略有偏差。
• 另外，安裝潛望鏡就必須在潛艇的耐壓殼上開一個供潛望鏡使用的孔，由于密封性問題，這将影響到潛艇的耐壓強度。

這些問題雖然不是嚴重的緻命缺陷，但是如果能有一種可以解決上述問題的新式技術，将會為潛艇制造上提供諸多的便利，在戰場上也将會獲得更多的機會。

随着技術的進步已經可以改變這種傳統的觀察方式了。在過去的三十年中，新一代模塊化多傳感器的開發正逐步促使軍工企業推出不再需要鏡身穿過整個艇體的光電桅杆系統（這也就是常說的光電潛望鏡）了。取而代之的是一條電纜就可以将它們連接到潛水艇的内部。在艇内，遠程查看功能為潛艇設計人員提供了一種新的觀測方式，“帆罩”和控制室的位置和布局方面将變得更加靈活。

生産中的光電桅杆

光電桅杆的模塊化設計也使傳感器維護和升級更加容易。鑒于海軍作戰時，這種電子設備存在着諸多不确定的因素，比如電氣故障，數據傳輸錯誤等。此時就需要傳統潛望鏡作為後備使用，因此現代潛艇一般采用1 1的模式，既一部光電桅杆系統和一部常規潛望鏡，雖然這樣做傳統潛望鏡的缺點仍然存在，但是預計在未來光電桅杆技術成熟之後，将會取消這種不必要的設計。

英國皇家海軍HMS M3潛艇

Barr＆Stroud公司在1917年為英國皇家海軍HMS M3研制了首款光學軍用潛望鏡FY1，80年代起就開始着手研究光電潛望鏡技術（也就是光電桅杆），1992年投資研發，1993年設計完成，被命名為CM010，1998年該系統被首次安裝在英國的“特樂法爾加”級核動力潛艇上。

這種光電桅杆具備常規光學潛望鏡的成像功能，同時還有導航、電子戰和通信等附加功能。該電子潛望鏡不需要貫穿整個艇體，潛望鏡會像汽車天線一樣在潛艇外部自由伸縮，由電纜與控制室内操控設備連接。

傳統潛望鏡和“非貫穿式潛望鏡”長度對比

光電桅杆的核心由多種傳感器組成。這種多光電傳感器位于電子桅杆的頂部，可旋轉。上面配有三部攝像機，分别是彩色攝像機、高分辨率黑白相機和紅外攝像機，為潛艇提供成像數據，同時加裝三軸穩定系統，即使在波濤洶湧的環境下依然可以傳送出穩定的圖像。在“帆罩”内還設置有一部任務臨界控制攝像機、一部視場激光測距儀，來完成精确導航和目标測距任務等工作。

光電桅杆所有支持設備都放置在“帆罩”内，不必向下延伸至船底。較小的體積和尺寸可以為船艙控制室留出更多的空間布置其他關鍵性設備。用傳統的潛望鏡，控制室必須設置在狹窄的上層甲闆，而使用了光電桅杆之後，控制室的位置就可以根據需要布置在艇身的任何位置了。

光電桅杆的圖像數據通過光纖傳輸，方向控制指令由控制台内部人員直接操控。桅杆攝像機捕捉到的圖像将直接顯示在控制室内的大型顯示器上，多人可以同時看到，這樣就有利于對戰場環境的分析。圖像在顯示器上可以進行放大、亮度調節、對比度調整等操作，使用錄像功能時，可以記錄一段時間内的影像，在收起潛望鏡下潛到一定深度後，便于仔細分析戰場情況。

作為攝像機采集到的數據，可以同時分享給其他艦艇、飛機或者是路基指揮部，信息傳遞的準确性和效率得到質的提高。此外，電子桅杆還可以通過夜視成像、熱成像等技術來捕捉傳統潛望鏡觀察不到的目标。

潛望鏡成像顯示器

與傳統的光學潛望鏡相比較，這種電子潛望鏡的收放速度也将明顯提高，這為潛艇在戰時可以提供更加充足的規避時間，增強自身的隐蔽性。

“非貫穿式潛望鏡”（光電桅杆）如前所述，由于不需要在耐壓殼上開大孔，所以對船體強度的影響也較小。

電子設備的缺點就是穩定性了，和數碼相機和數字電視一樣，光電桅杆出現電氣故障時将會停止工作，這就會造成對外完全無法觀測的情況，而傳統的潛望鏡基本上不可能出現這種情況，這也就是為什麼現代潛艇在配備光電桅杆時，還要在加裝一部傳統潛望鏡的原因了。

傳統潛望鏡

目前，英國的機敏級核潛艇裝備了升級的CM010光電桅杆系統、法國梭魚級核潛艇裝備了Safran電子防務公司的30系列SOM光電桅杆，另外包括美國弗吉尼亞級和俄亥俄級核潛艇、韓國KSS-III、日本蒼龍級、德國209型、瑞典A26、我國的宋級和元級等潛艇上也都裝備了這種光電桅杆系統。

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