Dispositif de visée et de lecture pour appareils de mesure d'angles
sur le terrain, notamment pour boussoles et clisimètres
Dans les boussoles et clisimètres, il est nécessaire, lors de l'emploi, de maintenir l'appareil dans une position aussi proche que possible de l'horizontale, respectivement de la verticale. Dans les appareils connus, cette condition est assez délicate à réaliser, d'où des inexactitudes dans la mesure des angles sur le terrain ou un temps excessif pour effectuer la mesure.
La présente invention a pour objet un dispositif de visée et de lecture pour appareils de mesure d'angles sur le terrain, notamment pour boussoles et clisimètres, qui est conçu en vue de satisfaire de façon simple à la condition indiquée, tout en permettant une mesure rapide et exacte. Le dispositif selon l'in- vention est caractérisé en ce qu'il comporte un niveau à bulle transparent coopérant avec un miroir pour envoyer dans une lentille oculaire le faisceau lumineux traversant ce niveau, de façon telle que, lors de l'emploi, l'image de la bulle de ce niveau et l'image de l'objet visé soient visibles toutes deux d'une même position de l'oeil de l'usager. De préférence, ces images seront amenées à coïncider.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, deux formes d'exécution du dispositif objet de l'in- vention.
La fig. 1 est une vue en coupe longitudinale médiane de la première forme d'exécution, montée dans une boussole-clisimètre.
La fig. 2 est une vue en plan de la forme d'exé- cution selon la fig. 1, en position d'utilisation comme boussole.
Les fig. 3,4 et 5 se rapportent à des détails de cette forme d'exécution.
La fig. 6 est une vue latérale de la deuxième forme d'exécution, montée dans un clisimètre.
La fig. 7 est une vue en coupe longitudinale médiane selon 7-7 de la fig. 8 de cette seconde forme d'exécution.
La fig. 8 est une vue en coupe horizontale selon 8-8 de la fig. 7 de cette seconde forme d'exécution.
La boussole-clisimètre représentée sur les fig. 1 à 5 comprend un corps 1 sur lequel est articulée une pièce 2 formant couvercle lorsque le dispositif est fermé, comme représenté en traits mixtes en 2'. Cette pièce 2 a d'autres fonctions encore, comme on le verra plus loin. Sur la fig. 1, le couvercle 2 se trouve représenté en position verticale par rapport au corps 1 qui se trouve en position horizontale. On a indiqué en pointillé en 2"la position qu'occupe ce couvercle lorsqu'il est complètement ouvert, comme on le voit sur la fig. 2. En 3 et 4 sont visibles les charnières par lesquelles le couvercle 2 est monté à pivot sur le corps 1.
Le corps 1 présente, dans sa région centrale, un évidement dans lequel est disposé un boitier de boussole 5 fermé par une glacé 6. Ce boîtier et cette glace sont maintenus, en place par un anneau fileté 7 vissé dans une partie taraudée de la paroi du logement en question. L'élément mobile de la boussole est formé par un disque 8 présentant sur sa face supérieure deux graduations concentriques (fig. 2) et sur la face inférieure duquel sont fixés deux petits aimants permanents 9. La graduation intérieure est prévue pour la lecture directe et l'autre, plus fine, pour la lecture à travers une loupe, aux fins de me sures topographiques. Ce disque est pourvu d'un. axe central 10 dont les extrémités sont engagées dans deux contre-pivots en rubis que l'on voit en 11 et 12.
Le contre-pivot 11 est fixé dans le boîtier 5, tandis que le contre-pivot 12 glisse dans sa monture à la façon d'un piston, et appuie élastiquement et constamment, grâce à un léger ressort de compression 13, contre l'extrémité supérieure de l'axe 10. Grâce à cette disposition, le disque 8 peut toujours tourner librement dans n'importe quelle position de l'appareil et il n'est pas nécessaire de prévoir un blocage du disque lorsque la boussole n'est pas utilisée, ce qui est un avantage extrêmement important en raison du gain de temps qui en résulte pour l'usager.
La glace 6 est pourvue d'un trait diamétral 14 dont la position angulaire, par rapport à la ligne longitudinale médiane du dispositif, fait un angle réglable que l'on choisit égal à la déclinaison magnétique du lieu où l'on utilise le dispositif. Ce réglage se fait en desserrant l'anneau fileté 7, en faisant tourner la glace 6 pour l'amener dans la position correcte par rapport au corps 1, puis en resserrant l'anneau 7 pour immobiliser la glace dans la position choisie. La face supérieure du disque 8 comporte, comme il est connu, une flèche 15 indiquant la direction du nord magnétique et dont la pointe coïncide avec le zéro de la graduation.
Le corps 1 est traversé par un trou 16 dans lequel est disposé un niveau 17 à bulle dont les deux faces intérieures sont également concaves, pour permettre l'emploi de 1'appareil aussi bien en position renversée (mesure des inclinaisons descendantes) qu'en position normale (mesure des inclinaisons montantes). La bulle est visible sur le dessin en 18. Ce niveau est immobilisé entre un disque transparent 19 et un anneau fileté 20, tous deux disposés dans le trou 16.
Il est clair que, du fait de cette disposition, la lumière peut traverser axialement de part en part le niveau 17.
Le niveau 17 se trouve dans le plan médian de l'appareil, à son extrémité voisine des charnières 3 et 4. A l'opposé de ce niveau, par rapport à l'axe 10 de la boussole, se trouve un porte-lentille 21 que l'on va décrire en détail. Ce porte-lentille est formé de deux pièces métalliques 22, 23 articulées l'une sur l'autre grâce à un axe 24. La pièce 22 pivote sur le corps 1 entre une position verticale représentée sur la fig. 1 et une position horizontale représentée sur la fig. 2. Cette pièce 22 présente un axe de pivotement 25 sur le corps 1, sur lequel axe agit un petit piston d'immobilisation 26 disposé dans un logement du corps 1 et sollicité constamment par un ressort de compression 27 à faire pression contre la partie 25.
Lors de l'emploi de l'appareil, les pièces 22 et 23 sont déployées en position verticale, comme on le voit sur la fig. 1. Le piston 26 et son ressort 27 immobilisent ces organes dans cette position. Lorsqu'on n'utilise pas l'appareil, la pièce 23 est rabattue vers la gauche sur la fig. 1 pour venir s'appliquer contre la pièce 22, et ensuite l'ensemble de ces deux pièces est rabattu vers la gauche pour venir se placer dans un logement 28 ménagé dans le corps 1 précisément pour recevoir ces deux pièces en position de repos. A l'intérieur d'un trou de la pièce 23 est placée une petite lentille oculaire 29 (de 11 dioptries, par exemple) présentant une partie découpée 30 sur le côté, comme on le voit sur la vue de détail (fig. 3).
Sur la glace 6, il est fixé, à cheval sur le trait 14, du côté où se trouve le niveau 17, un petit prisme 32 dont l'angle dièdre est tourné du côté où se trouve la lentille 29. La face de ce prisme du côté lentille 29 forme elle-même une lentille 33. La face oblique 34 du prisme 32 forme miroir (réflexion totale) pour la lecture de la graduation extérieure du disque 8 lorsqu'on observe ce disque à travers la lentille 29. Il est prévu en 35 un prisme auxiliaire, disposé contre la face 34 du prisme 32, pour permettre la lecture en direction normale-verticale-de la graduation intérieure. Sans ce second prisme, la réfraction du premier rendrait en effet cette lecture moins commode.
On a représenté en 36 le trajet d'un rayon lumineux issu de la région de la graduation de la boussole se trouvant en regard du trait 14 et passant à travers la lentille 29, après avoir été réfléchi sur la face 34 du prisme 32. L'oeil de l'utilisateur se trouve évidemment en regard de la lentille 29 à gauche de celle-ci sur la fig. 1.
Un miroir oscillant 37, métallique, pivote sur le couvercle 2. En 38 se trouve l'axe de pivotement. Ce miroir comporte une tête de butée 39 qui vient appuyer contre l'arête 40 du corps 1 pour occuper très exactement la position représentée sur la fig. 1, pendant l'emploi de l'appareil. Lorsque ce dernier n'est pas utilisé, le miroir 37 est rabattu contre le couvercle 2, comme on le voit sur la fig. 2.
On a représenté en 41 un rayon lumineux traversant verticalement de bas en haut le niveau 17, et se réfléchissant sur le miroir 37 en direction de la lentille 29. On voit ainsi que l'observateur, ayant son oeil en position d'observation près de la lentille 29, comme expliqué plus haut, peut s'assurer de la parfaite horizontalité du corps 1 et, par conséquent, de la boussole, en même temps, qu'il fait la lecture sur la boussole. En effet, il lui suffit, grâce aux rayons lumineux 41, de vérifier que la bulle 18 se trouve au centre du niveau-si elle ne s'y trouve pas, de l'y amener-puis simplement par un très léger déplacement angulaire de l'oeiL, sans déplacer le centre de celui-ci, de faire la lecture sur le disque 8 selon la direction du rayon lumineux 36.
On peut donc dire que, grâce à la disposition décrite, lors de l'emploi de l'appareil comme boussole, l'image de la bulle 18 est amenée, pour l'usager, à coïncider avec l'image observée qui est, dans ce cas, la partie de la graduation correspondant à l'angle azimutal que l'on désire mesurer. Le fait d'embrasser d'un seul coup d'oeil la direction visée, le niveau de contrôle de l'horizontalité et la partie du cadran qu'il s'agit de lire constitue un avantage pratique considérable vis-à-vis des boussoles connues.
Le dispositif décrit présente encore le moyen sui vant pour mesurer les pendages.
Dans le corps de boussole 5 est pratiquée une gorge annulaire 42, visible à travers la glace 6. Dans cette gorge se trouve une petite bille 43 en métal non magnétique, de poids spécifique élevé, en or par exemple, dont le diamètre est tel qu'elle peut rouler librement mais avec un jeu très faible à l'intérieur de cette gorge. Une graduation 43'est prévue le long d'un bord de cette gorge. Lors de la mesure, la bille 3 se trouvera nécessairement exactement à la verticale au-dessous de l'axe 10 (qui, à ce moment, est horizontal) ; il est clair que le point de la graduation 43' qui se trouve en regard de cette bille donnera alors la mesure du pendage cherché. Cette bille n'exigeant aucune immobilisation lorsque l'appareil est inutilisé, il en résulte un gain de temps.
Le dispositif représenté constitue également un clisimètre et l'on va décrire maintenant les organes prévus à cet effet.
Le couvercle 2 présente, dans sa région centrale, une glace transparente 44, pourvue d'un trait rectiligne médian 45, le long duquel se trouve une graduation, en pour-cent ou en degrés. Le zéro de cette graduation se trouve exactement en regard de l'axe optique de la lentille 29 lorsque cette dernière et le couvercle 2 occupent la position indiquée sur la fig. 1.
Pour retenir le miroir 37 en position de nonemploi, il est prévu, sur le couvercle 2, un petit verrou 46. Pour immobiliser le couvercle 2 en position verticale par rapport au corps 1 supposé horizontal, il est prévu les moyens. représentés sur les fig. 4 et 5. La fig. 4 est une vue en coupe verticale, tandis que la fig. 5 est une vue en coupe horizontale cor respondante. Un petit piston 47 est engagé dans un trou 48 du corps 1. Dans ce trou est disposé un ressort de compression 49 sollicitant constamment ce piston à sortir du trou. Le piston 47 présente une fente longitudinale 50 s'étendant sur une partie seulernent de sa longueur. A l'extrémité de cette fente voisine de l'extrémité extérieure du piston, la fente 50 se prolonge par une dépression radiale 51.
Un second piston 52 glisse dans un trou 53 du corps 1, débouchant perpendiculairement dans le trou 48. Ce piston est lui aussi soumis à l'action d'un ressort de compression 54, disposé dans le trou 53.
Le piston 52 présente une rainure longitudinale 55 coopérant avec un doigt fixe 56 pour limiter les déplacements du piston 52. Enfin, ce piston 52 présente, à son extrémité en regard du piston 47, un doigt 57 engagé dans la rainure 50. Dans la position représentée sur les fig. 4 et 5, le piston 47 est en position extérieure et le doigt 57 est en contact avec l'extrémité de gauche de la rainure 50.
Si, par le doigt, on force le piston 47 à rétrograder à l'intérieur du trou 48, il arrive un moment où le doigt 57 se trouve en regard de 51. A ce moment, sous 1'effet du ressort 54, le doigt 57 pénètre dans la dépression 51 et maintient dès lors le piston 47 en position rétrac- tée. Pour libérer à nouveau le piston 47, il est prévu une vis solidaire du piston 52 et dont la tête 58 peut être actionnée avec l'ongle. En déplaçant la tête 58 vers le haut sur la fig. 2, on dégage le doigt 57 du trou 51 et on libère le piston 47.
Lorsque ce piston 47 est en position extérieure représentée sur les fig. 4 et 5, il coopère avec le bord du couvercle 2 pour maintenir celui-ci exactement en position à 90 par rapport au plan du corps 1. Une simple pression sur la tige 47 la fait rentrer à l'intérieur du boîtier, où elle est maintenue par le doigt 57.
Pour la mesure d'un angle azimutal, on met le couvercle dans la position selon la fig. 1 et l'on vise un point se trouvant dans la direction (azimut), considéré de façon qu'il apparaisse juste au-dessus de la lentille 29, dans le prolongement de la ligne 45, comme indiqué en 31 sur la fig. 3. On remarquera que ce dispositif permet d'aligner, avec une netteté parfaite, sans aucune accommodation de l'oeil, les quatre éléments d'une visée azimutale. En effet, dans l'image qu'offre la lentille 29 (de 11 dioptries), la ligne verticale 45 (premier élément) gravée sur le verre 44 mis en position verticale, apparaît absolument au point, optiquement parlant.
Dans le haut, on la voit s'arrêter nette contre l'objet visé (second élément), le bord supérieur de l'entourage métallique 23 de la lentille 29 disparaissant pour ainsi dire com plètement lorsqu'il est proche de l'oeil, et le restant de la ligne en question s'estompant, disparaissant en majeure partie dans le flou que crée sa proximité de l'oeil. Dans la lentille 29 (troisième élément), un dé- part latéral n'est pas à craindre, car le liquidechoisi de préférence de couleur rouge-du niveau 17 constitue un disque qui se place avec aisance concen- triquement à la lentille et qui assure ainsi que la ligne de visée est bien dans le plan médian de la boussole.
Quant à la graduation (quatrième élément) extérieure du disque 8, on peut la lire avec netteté et précision, sans risque d'erreur de parallaxe et sans travail d'ac commodation. En effet, cette graduation se voit à travers le prisme 32, qui est collé contre le verre 6, qui surmonte le disque 8 d'une fraction de millimètre seulement. Le montage de l'axe 10 entre deux contrepivots constamment en contact avec les extrémités de l'axe 10 a, en effet, l'avantage d'immobiliser l'axe dans sa position à 900 par rapport au plan général du corps 1, ce qui empêche le disque d'osciller et t maintint rigoureusement constante la distance de ce disque au prisme 34, respectivement 69. Ainsi toute erreur de parallaxe due à une variation de cette distance se trouve éliminée.
Pour la mesure d'un angle zénithal, on place le couvercle dans la position selon la fig. 1 et l'on amène simplement l'image d'un objet visé (59) à être visible, comme représenté en 59'sur la fig. 3, dans l'ouverture 30 de la lentille 29. Cette image apparaît, nette, à côté de la ligne 45 et de la graduation zénithale (nettes aussi pour les raisons ; que l'on a données plus haut). Si l'instrument est bien horizontal, l'image du point observé coïncidera avec l'endroit de la gradua tien du verre 44 qui donne la mesure de l'angle zéni- thal cherché. Le zéro de la graduation en question se trouve alors, évidemment, sur l'horizontale passant par le centre optique de la lentille 29. Il est aisé, avec l'appareil décrit, de vérifier l'horizontalité du corps 1 au moment de la mesure.
Pour cela il suffit, pratiquement par un seul coup d'oeil, d'observer par le rayon lumineux 41 que la bulle 37 se trouve au centre du niveau 17, lorsqu'on vise le point 59.
Lors de l'emploi du dispositif comme clisimëtre, ainsi qu'on vient de le voir, l'image de la bulle du niveau transparent 17 est amenée, pour l'usager qui observe le point 59, à être visible d'une même position de l'oeil que l'image observée, c'est-à-dire à pratiquement coïncider avec cette image.
Une creusure 61 est prévue dans le couvercle 2, dans la partie de celui-ci venant en regard du support 62 de la pièce 22 et qui fait saillie sur la face supérieure du corps 1, comme on le voit sur la fig. 1. De même, une creusure 63 est prévue dans le corps 1 pour le verrou 46 et une creusure 64 dans le couvercle 2 pour la tête de vis 58.
En 65, il est prévu une loupe disposée dans un trou traversant le corps 1. Une seconde loupe 66 est prévue de façon analogue dans le couvercle 2, en un endroit tel que, lorsque le couvercle est en position de fermeture, les axes optiques de ces deux loupes coincident et ces deux loupes forment ensemble un petit microscope très utile pour les géologues. Il est également prévu un niveau à bulle supplémentaire en 67.
Dans une variante, on pourra prévoir avantageu- sement une seconde lentille oculaire (de treize dioptries, par exemple), en 68, dans la pièce 22. Dans ce cas, les deux prismes 32 et 35 seraient remplacés par un prisme unique 69 à surfaces planes, placé plus à l'extérieur que le prisme 32, de façon que la graduation intérieure du disque 8 puisse être lue directement et non plus à travers le prisme comme dans la forme d'exécution décrite. Un prisme auxiliaire tel que 35 n'estdoncplusnécessaire,dans cette variante.
La différence par rapport à la construction précédemment décrite est que, lors de l'emploi de l'appareil comme boussole, le contrôle de l'horizontalité se fait à travers la lentille 29 (comme précédemment), tandis que la lecture de la boussole se fait à travers la lentille 68. Pratiquement, cette double lecture se fera sans déplacement de l'aeil et simplement par rotation de ce dernier. Le fonctionnement ne sera pas changé lors de l'emploi comme clisimëtre.
Le dispositif représenté sur les fig. 6 à 8 constitue un clisimëtre. Il comprend un boîtier 70 fermé par une plaque 71 au moyen de vis 72. Sur le cou- vercle 71 est disposé un disque 73 gradué en 74 et présentant un arbre 75 traversant le couvercle 71 et la face opposée du corps 70, comme on le voit sur la fig. 8. Cet arbre est immobilisé grâce à une vis 76.
L'arbre 75 est angulairement solidaire d'une roue dentée 77 engrenant avec une roue dentée de diamètre double 78 angulairement solidaire d'un niveau à bulle transparent 79. Il est clair que le niveau à bulle 79 et le disque gradué 73 tournent autour de deux axes parallèles.
En 80 se trouve une lentille biconcave de-12 dioptries. Sur le même axe optique, en 81, se trouve une lentille biconvexe de 7'/4 dioptries formant lunette de Galilée avec 80. A l'intérieur du boîtier est dispose un miroir semi-transparent 82, placé à 450 par rapport à l'axe optique commun 83 des lentilles 80 et 81. En 84 se trouve un prisme à réflexion totale pourvu en 85 d'une loupe de trente dioptries. En 86 se trouve un verre plan fermant une ouverture du boîtier par laquelle peuvent entrer des rayons lumineux parallèles à la direction de l'axe 83. Le fonc- tionnement de ce dispositif est le suivant :
Il s'agit de mesurer l'angle que fait avec l'horizontale une direction donnée.
Pour cela, on observe un point se trouvant dans cette direction, en plaçant l'oeil en regard de la lentille 80 et en amenant le dispositif dans une position telle que le point observé dans la direction considérée soit visible à travers les lentilles 80 et 81 et coïncide avec l'axe optique de celles-ci. Cette observation peut se faire puisque le miroir 82 est semi-transparent et laisse, par conséquent, passer une partie de la lumière venant du point observé. Tout en observant le point en question, on fait tourner à la main le disque 73, ce qui, simultanément, fait tourner le niveau 79, jusqu'à ce que ce niveau occupe une position parfaitement horizontale avec sa bulle exactement au centre. Cette observation de la bulle se fait grâce à un faisceau lumineux dont on va considérer l'axe.
Le faisceau lumineux entre dans le dispositif par le verre 86, se réfléchit contre un miroir 88 à 45 , traverse le niveau transparent 79, subit une double réflexion à l'intérieur du prisme 84, traverse la loupe 85, se réfléchit sur le miroir 82 et passe à travers la lentille oculaire 80, selon la direction de l'axe 83, pour atteindre l'oeil de l'observateur.
Ainsi, ce dernier voit simultanément le point observé et la bulle du niveau 79, puisque ces deux images coincident pour lui. Ceci étant fait, il ne lui reste plus qu'à lire sur la graduation quel est le chiffre de celleci qui se trouve en regard de l'un des repères fixes 89 et 90. En fait, la graduation est double, c'est à-dire que celle qui coopère avec le repère 89 est en degrés, tandis que celle qui coopère avec le repère 90 est en pour-cent. La lecture ainsi faite donne l'angle cherché.
Le niveau 79 est pourvu d'un réticule 91 gravé à son intérieur au contact même de la bulle, pour assurer le centrage de l'image observée.
Dans une variante, on pourrait remplacer la lunette de Galilée par une lunette à double prisme (plus exactement une lunette dont le véhicule est fait de deux prismes) munie d'un réticule ; on aurait une petite augmentation de volume de l'appareil, mais en contrepartie une image plus agrandie de l'objet visé.
Aiming and reading device for angle measuring devices
in the field, especially for compasses and clisimeters
In compasses and clisimeters, it is necessary, during use, to keep the device in a position as close as possible to the horizontal, respectively to the vertical. In the known devices, this condition is quite difficult to achieve, hence inaccuracies in the measurement of the angles in the field or an excessive time to carry out the measurement.
The present invention relates to a sighting and reading device for field angle measuring devices, in particular for compasses and clisimeters, which is designed with a view to simply satisfying the indicated condition, while allowing measurement. fast and accurate. The device according to the invention is characterized in that it comprises a transparent bubble level cooperating with a mirror in order to send the light beam passing through this level into an ocular lens, in such a way that, during use, the light beam passes through this level. The image of the bubble at this level and the image of the targeted object are both visible from the same position of the user's eye. Preferably, these images will be made to coincide.
The appended drawing represents, by way of example, two embodiments of the device which is the subject of the invention.
Fig. 1 is a view in median longitudinal section of the first embodiment, mounted in a compass-clisimeter.
Fig. 2 is a plan view of the embodiment according to FIG. 1, in position of use as a compass.
Figs. 3, 4 and 5 relate to details of this embodiment.
Fig. 6 is a side view of the second embodiment, mounted in a clisimeter.
Fig. 7 is a view in median longitudinal section along 7-7 of FIG. 8 of this second embodiment.
Fig. 8 is a horizontal sectional view along 8-8 of FIG. 7 of this second embodiment.
The compass-clisimeter shown in Figs. 1 to 5 comprises a body 1 on which is hinged a part 2 forming a cover when the device is closed, as shown in phantom lines at 2 '. This part 2 has other functions as well, as we will see below. In fig. 1, the cover 2 is shown in a vertical position relative to the body 1 which is in a horizontal position. The position occupied by this cover when it is fully open has been indicated in dotted lines at 2 ", as can be seen in Fig. 2. At 3 and 4 are visible the hinges by which the cover 2 is pivotally mounted on body 1.
The body 1 has, in its central region, a recess in which is disposed a compass case 5 closed by a glass 6. This case and this crystal are held in place by a threaded ring 7 screwed into a threaded part of the wall. of the accommodation in question. The movable element of the compass is formed by a disc 8 having on its upper face two concentric graduations (fig. 2) and on the lower face of which are fixed two small permanent magnets 9. The internal graduation is provided for direct reading and the other, finer, for reading through a magnifying glass, for the purposes of topographical measurements. This disc is provided with a. central axis 10, the ends of which are engaged in two ruby counter-pivots that can be seen at 11 and 12.
The counter-pivot 11 is fixed in the housing 5, while the counter-pivot 12 slides in its mounting like a piston, and presses elastically and constantly, thanks to a light compression spring 13, against the end top of the axis 10. Thanks to this arrangement, the disc 8 can always turn freely in any position of the apparatus and it is not necessary to provide a locking of the disc when the compass is not in use. , which is an extremely important advantage because of the time saving which results for the user.
The crystal 6 is provided with a diametral line 14 whose angular position, relative to the median longitudinal line of the device, forms an adjustable angle which is chosen equal to the magnetic declination of the place where the device is used. This adjustment is made by loosening the threaded ring 7, rotating the lens 6 to bring it into the correct position relative to the body 1, then tightening the ring 7 to immobilize the lens in the chosen position. The upper face of the disc 8 comprises, as is known, an arrow 15 indicating the direction of magnetic north and the point of which coincides with the zero of the graduation.
The body 1 is crossed by a hole 16 in which is disposed a spirit level 17, the two inner faces of which are also concave, to allow the use of the apparatus both in the inverted position (measurement of downward inclinations) and normal position (measurement of upward inclinations). The bubble is visible in the drawing at 18. This level is immobilized between a transparent disc 19 and a threaded ring 20, both placed in the hole 16.
It is clear that, because of this arrangement, the light can pass axially right through level 17.
Level 17 is located in the median plane of the device, at its end near hinges 3 and 4. Opposite this level, with respect to axis 10 of the compass, is a lens holder 21 which will be described in detail. This lens holder is formed of two metal parts 22, 23 articulated one on the other by means of an axis 24. The part 22 pivots on the body 1 between a vertical position shown in FIG. 1 and a horizontal position shown in FIG. 2. This part 22 has a pivot pin 25 on the body 1, on which pin acts a small immobilizing piston 26 disposed in a housing of the body 1 and constantly urged by a compression spring 27 to press against the part 25. .
When using the device, the parts 22 and 23 are deployed in a vertical position, as seen in fig. 1. The piston 26 and its spring 27 immobilize these members in this position. When the appliance is not in use, part 23 is folded to the left in FIG. 1 to come to rest against the part 22, and then all of these two parts is folded to the left to be placed in a housing 28 provided in the body 1 precisely to receive these two parts in the rest position. Inside a hole of part 23 is placed a small ocular lens 29 (11 diopters, for example) having a cutout part 30 on the side, as seen in the detail view (fig. 3). .
On mirror 6, it is fixed, astride line 14, on the side where level 17 is located, a small prism 32, the dihedral angle of which is turned on the side where lens 29 is located. The face of this prism the lens side 29 itself forms a lens 33. The oblique face 34 of the prism 32 forms a mirror (total reflection) for reading the outer graduation of the disc 8 when this disc is observed through the lens 29. It is provided in 35 an auxiliary prism, disposed against the face 34 of the prism 32, to allow reading in the normal-vertical direction of the interior graduation. Without this second prism, the refraction of the first would indeed make this reading less convenient.
There is shown at 36 the path of a light ray coming from the region of the graduation of the compass located opposite the line 14 and passing through the lens 29, after having been reflected on the face 34 of the prism 32. L The user's eye is obviously opposite the lens 29 to the left of the latter in FIG. 1.
An oscillating mirror 37, metallic, pivots on the cover 2. At 38 is the pivot axis. This mirror comprises a stop head 39 which comes to bear against the edge 40 of the body 1 to occupy very exactly the position shown in FIG. 1, while the appliance is in use. When the latter is not in use, the mirror 37 is folded back against the cover 2, as seen in FIG. 2.
There is shown at 41 a light ray crossing vertically from bottom to top the level 17, and being reflected on the mirror 37 in the direction of the lens 29. It is thus seen that the observer, having his eye in the observation position near the lens 29, as explained above, can ensure the perfect horizontality of the body 1 and, consequently, of the compass, at the same time, that it reads on the compass. Indeed, it suffices, thanks to the light rays 41, to check that the bubble 18 is at the center of the level - if it is not there, to bring it there - then simply by a very slight angular displacement of the eye, without moving the center thereof, to read on the disc 8 in the direction of the light ray 36.
We can therefore say that, thanks to the arrangement described, when using the device as a compass, the image of the bubble 18 is caused, for the user, to coincide with the observed image which is, in in this case, the part of the graduation corresponding to the azimuthal angle that is to be measured. One glance at the sight of direction, level of horizontality control, and which part of the dial to read is a huge practical advantage over compasses. known.
The device described also presents the following means for measuring the dips.
In the body of the compass 5 is made an annular groove 42, visible through the glass 6. In this groove is a small ball 43 of non-magnetic metal, of high specific weight, in gold for example, the diameter of which is such that 'it can roll freely but with very little play inside this groove. A graduation 43 is provided along an edge of this groove. During the measurement, the ball 3 will necessarily be located exactly vertical below the axis 10 (which, at this moment, is horizontal); it is clear that the point of the graduation 43 'which is located opposite this ball will then give the measurement of the desired dip. As this ball does not require any immobilization when the device is not in use, this saves time.
The device shown is also a clisimeter and the members provided for this purpose will now be described.
The cover 2 has, in its central region, a transparent glass 44, provided with a median rectilinear line 45, along which there is a graduation, in percent or in degrees. The zero of this graduation is located exactly opposite the optical axis of the lens 29 when the latter and the cover 2 occupy the position indicated in FIG. 1.
To retain the mirror 37 in the non-use position, a small latch 46 is provided on the cover 2. To immobilize the cover 2 in a vertical position relative to the body 1, which is assumed to be horizontal, the means are provided. shown in fig. 4 and 5. FIG. 4 is a vertical sectional view, while FIG. 5 is a corresponding horizontal sectional view. A small piston 47 is engaged in a hole 48 of the body 1. In this hole is disposed a compression spring 49 constantly urging this piston to come out of the hole. The piston 47 has a longitudinal slot 50 extending over only part of its length. At the end of this slot close to the outer end of the piston, the slot 50 is extended by a radial depression 51.
A second piston 52 slides in a hole 53 of the body 1, opening perpendicularly into the hole 48. This piston is also subjected to the action of a compression spring 54, arranged in the hole 53.
The piston 52 has a longitudinal groove 55 cooperating with a fixed finger 56 to limit the movements of the piston 52. Finally, this piston 52 has, at its end facing the piston 47, a finger 57 engaged in the groove 50. In the position shown in fig. 4 and 5, the piston 47 is in the outer position and the finger 57 is in contact with the left end of the groove 50.
If, by the finger, one forces the piston 47 to downshift inside the hole 48, there comes a moment when the finger 57 is opposite 51. At this moment, under the effect of the spring 54, the finger 57 enters the depression 51 and therefore maintains the piston 47 in the retracted position. To release the piston 47 again, there is provided a screw integral with the piston 52 and the head 58 of which can be actuated with the nail. By moving the head 58 upwards in FIG. 2, the finger 57 is released from the hole 51 and the piston 47 is released.
When this piston 47 is in the external position shown in FIGS. 4 and 5, it cooperates with the edge of the cover 2 to keep the latter in position exactly 90 relative to the plane of the body 1. A simple pressure on the rod 47 makes it enter inside the housing, where it is. held by finger 57.
To measure an azimuthal angle, the cover is placed in the position according to fig. 1 and we aim at a point lying in the direction (azimuth), considered so that it appears just above the lens 29, in the extension of line 45, as indicated at 31 in FIG. 3. It will be noted that this device makes it possible to align, with perfect clarity, without any accommodation of the eye, the four elements of an azimuthal sight. In fact, in the image offered by the lens 29 (of 11 diopters), the vertical line 45 (first element) engraved on the glass 44 placed in a vertical position, appears absolutely in focus, optically speaking.
At the top, we see it stop sharply against the targeted object (second element), the upper edge of the metal surround 23 of the lens 29 disappearing, so to speak, completely when it is close to the eye, and the remainder of the line in question fading, disappearing for the most part in the blur created by its proximity to the eye. In lens 29 (third element), a lateral departure is not to be feared, because the liquid chosen preferably of red color - of level 17 constitutes a disc which is placed with ease concentrated in the lens and which ensures so that the line of sight is in the middle plane of the compass.
As for the outer graduation (fourth element) of the disc 8, it can be read with clarity and precision, without risk of parallax error and without any effort of acceleration. Indeed, this graduation is seen through the prism 32, which is glued against the glass 6, which surmounts the disc 8 by only a fraction of a millimeter. The mounting of the axis 10 between two counterpivots constantly in contact with the ends of the axis 10 has, in fact, the advantage of immobilizing the axis in its position at 900 relative to the general plane of the body 1, this which prevents the disc from oscillating and t kept the distance of this disc from the prism 34, respectively 69, strictly constant. Thus any parallax error due to a variation of this distance is eliminated.
For the measurement of a zenith angle, the cover is placed in the position according to fig. 1 and the image of a target object (59) is simply brought to be visible, as shown at 59 'in FIG. 3, in the opening 30 of the lens 29. This image appears, clear, next to the line 45 and the zenithal graduation (also clear for the reasons given above). If the instrument is horizontal, the image of the observed point will coincide with the location of the gradua tian of the glass 44 which gives the measure of the zenithhal angle sought. The zero of the graduation in question is then, obviously, on the horizontal passing through the optical center of the lens 29. It is easy, with the apparatus described, to check the horizontality of the body 1 at the time of measurement. .
For that it suffices, practically by a single glance, to observe by the light ray 41 that the bubble 37 is in the center of the level 17, when one aims at the point 59.
When using the device as a clisimeter, as we have just seen, the image of the bubble of the transparent level 17 is caused, for the user who observes point 59, to be visible from the same position of the eye than the observed image, that is to say to practically coincide with this image.
A recess 61 is provided in the cover 2, in the part of the latter facing the support 62 of the part 22 and which protrudes on the upper face of the body 1, as seen in FIG. 1. Likewise, a recess 63 is provided in the body 1 for the latch 46 and a recess 64 in the cover 2 for the screw head 58.
At 65, there is provided a magnifying glass arranged in a hole passing through the body 1. A second magnifying glass 66 is provided in a similar manner in the cover 2, in a place such that, when the cover is in the closed position, the optical axes of these two magnifying glasses coincide and these two magnifying glasses together form a small microscope very useful for geologists. An additional spirit level in 67 is also provided.
In a variant, a second ocular lens (thirteen diopters, for example), at 68, in part 22. In this case, the two prisms 32 and 35 would be replaced by a single prism 69 with surfaces. planes, placed more outside than the prism 32, so that the internal graduation of the disc 8 can be read directly and no longer through the prism as in the embodiment described. An auxiliary prism such as 35 is therefore not necessary in this variant.
The difference from the previously described construction is that, when using the device as a compass, the horizontality check is through lens 29 (as before), while the compass reading is made through lens 68. Practically, this double reading will be done without moving the eye and simply by rotating the latter. Operation will not be changed when used as a clisimeter.
The device shown in FIGS. 6 to 8 constitutes a clisimeter. It comprises a housing 70 closed by a plate 71 by means of screws 72. On the cover 71 is disposed a disc 73 graduated at 74 and having a shaft 75 passing through the cover 71 and the opposite face of the body 70, as shown. see in fig. 8. This shaft is immobilized with a screw 76.
The shaft 75 is angularly secured to a toothed wheel 77 meshing with a toothed wheel of double diameter 78 angularly secured to a transparent bubble level 79. It is clear that the bubble level 79 and the graduated disc 73 revolve around two parallel axes.
At 80 is a biconcave lens of -12 diopters. On the same optical axis, at 81, is a biconvex lens of 7 '/ 4 diopters forming Galileo's telescope with 80. Inside the case is a semi-transparent mirror 82, placed at 450 with respect to the common optical axis 83 of the lenses 80 and 81. At 84 is a total reflection prism provided at 85 with a magnifying glass of thirty diopters. At 86 there is a flat glass closing an opening of the case through which light rays parallel to the direction of axis 83 can enter. The operation of this device is as follows:
It is a question of measuring the angle made with the horizontal in a given direction.
For this, we observe a point located in this direction, by placing the eye facing the lens 80 and bringing the device in a position such that the point observed in the direction considered is visible through the lenses 80 and 81 and coincides with the optical axis thereof. This observation can be done since the mirror 82 is semi-transparent and therefore allows part of the light coming from the observed point to pass. While observing the point in question, disc 73 is rotated by hand, which simultaneously rotates level 79 until this level occupies a perfectly horizontal position with its bubble exactly in the center. This observation of the bubble is done thanks to a light beam whose axis we will consider.
The light beam enters the device through the glass 86, is reflected against a mirror 88 to 45, passes through the transparent level 79, undergoes a double reflection inside the prism 84, passes through the magnifying glass 85, is reflected on the mirror 82 and passes through the ocular lens 80, in the direction of the axis 83, to reach the eye of the observer.
Thus, the latter simultaneously sees the observed point and the bubble of level 79, since these two images coincide for him. This being done, it only remains for him to read on the graduation what is the number of this one which is opposite one of the fixed marks 89 and 90. In fact, the graduation is double, it is to - say that that which cooperates with the reference mark 89 is in degrees, while that which cooperates with the reference mark 90 is in percent. The reading thus made gives the angle sought.
Level 79 is provided with a reticle 91 engraved on its interior in contact with the bubble, to ensure the centering of the observed image.
In a variant, the Galileo telescope could be replaced by a double prism telescope (more exactly a telescope in which the vehicle is made of two prisms) provided with a reticle; we would have a small increase in volume of the device, but in return a more enlarged image of the target object.