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Le principe du télémètre est relativement simple : il repose sur la parallaxe, selon un mécanisme analogue à celui qui nous fait percevoir les reliefs grâce à la vision binoculaire.
 
[[file:Altitude of isosceles triangle.svg|thumb|150px|center]]
 
Selon ce schéma, A et B représentent par exemple nos deux yeux et C le point du sujet que nous regardons. Pour ce faire, notre cerveau commande les muscles qui permettent d'orienter nos globes oculaires de telle façon que leurs deux axes optiques convergent en C. L'ensemble constitue un triangle dont l'écartement '''l''' des yeux constitue une base et la hauteur '''h''' la distance de l'observateur au point observé. La base étant fixe (aux environenvirons de 65 mm pour les yeux humains), les rayons AC et AB forment un angle '''β''' d'autant plus grand que le sujet est plus proche. Il n'est pas nécessaire de faire de grands calculs pour se convaincre que '''β''' varie beaucoup plus vite si le sujet est relativement proche ('''h''' est petit) que s'il est très éloigné ('''h''' est très grand). Le calcul élémentaire nous donne la formule suivante :
 
<center>
<math>\tan{\beta}{2}</math>