CH348819A - Dispositif pour détecter une inclinaison dans un instrument de visée et utilisation dudit dispositif pour assurer la compensation optique de l'inclinaison de l'instrument - Google Patents

Dispositif pour détecter une inclinaison dans un instrument de visée et utilisation dudit dispositif pour assurer la compensation optique de l'inclinaison de l'instrument

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CH348819A
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Argent Armstrong John
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Hilger & Watts Limited
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    • G02B27/646Imaging systems using optical elements for stabilisation of the lateral and angular position of the image compensating for small deviations, e.g. due to vibration or shake
    • G02B27/648Imaging systems using optical elements for stabilisation of the lateral and angular position of the image compensating for small deviations, e.g. due to vibration or shake for automatically maintaining a reference alignment, e.g. in self-levelling surveying instruments
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Description


  Dispositif pour détecter une     inclinaison        dans    un instrument de     visée     et     utilisation    dudit     dispositif     pour assurer la compensation optique de     l'inclinaison    de l'instrument    Les instruments optiques en géométrie cadas  trale et dans la construction     utilisent    fréquemment  un télescope dont la ligne de visée doit être horizon  tale lorsqu'on procède aux observations.

   Jusqu'ici,  on a dû habituellement ajuster la     position    du corps  du télescope en position réellement     horizontale,        afin     que l'axe optique de l'instrument soit également hori  zontal. Les opérations nécessaires pour réaliser cette  condition sont fastidieuses et longues. En outre, et  comme c'est habituellement le cas, lorsqu'on utilise  une bulle pour obtenir le niveau, il se produit des  erreurs dues à la sensibilité de la bulle aux change  ments de température provenant par exemple de la  lumière solaire directe ou des courants d'air.  



  Un moyen permettant d'éviter la mise à niveau  du corps du télescope consiste à compenser     optique-          ment    de petits angles     d'inclinaison    en disposant une  surface     réfléchissante,    telle qu'un miroir ou un  prisme, à l'intérieur du corps du télescope, de façon  que les rayons lumineux provenant d'un objet sur  lequel le télescope est pointé, coïncident toujours  avec     l'intersection    des lignes croisées du réticule du  télescope, même lorsque l'axe géométrique du téles  cope est incliné.

   A cet effet, il est essentiel que le  miroir ou le prisme soit incliné selon un angle pro  portionnel à l'angle d'inclinaison du corps du téles  cope, le     rapport    entre les deux angles dépendant de  la distance du miroir au réticule du     télescope.    Plus  le miroir compensateur est proche du réticule, plus  grand doit être l'angle de déviation du rayon     réfléchi     par le miroir et, par conséquent, plus grand doit être  l'angle dont on fait tourner le miroir.

       Comme    dans    la plupart des instruments, les lentilles de     mise    au  point sont placées dans le corps du télescope, entre  les lentilles de l'objectif et le compensateur, et occu  pent une     certaine    proportion de la longueur du corps  il est nécessaire que le compensateur soit placé aussi  près que possible du réticule.  



  L'invention, qui vise à remédier à     ces        difficultés     a pour objet un dispositif pour     détecter    une incli  naison dans un instrument de visée tel que télescope,  niveau, sextant ou instrument analogue.

   Ce dispositif  est caractérisé en ce qu'il comporte un organe réflé  chissant suspendu à l'intérieur du corps de l'instru  ment de manière à conserver une orientation dans  l'espace sensiblement constante et comprenant au  moins une surface réfléchissante, et un moyen de  réflexion solidaire du corps de l'instrument de       manière    à se déplacer avec celui-ci lorsqu'on     incline     l'instrument et comprenant au moins, une surface  réfléchissante, l'organe réfléchissant et le moyen de  réflexion étant disposés l'un par rapport à l'autre et  par rapport au trajet de la lumière dans l'instrument,  de manière telle qu'un rayon de lumière entrant, inci  dent au moyen de     réflexion    ou à l'organe réfléchis  sant,

   est soumis à une succession de     réflexions    entre  ledit moyen et ledit organe de sorte que le rayon  émergeant après la     dernière    réflexion sur l'organe  réfléchissant ou sur le moyen de     réflexion,    est     dévié     selon un angle qui est un multiple entier     pair,    supé  rieur à deux, de l'angle d'inclinaison du corps de       l'instrument.     



  Avec une telle disposition de     surfaces    réfléchis  santes     fixes    et     mobiles,    lorsqu'on déplace angulaire-      ment la ou les surfaces suspendues, relativement à la  ou aux     surfaces    fixes, le faisceau réfléchi par la ou  les surfaces suspendues est     dévié    pour un     faisceau          incident    donné, selon un angle qui est un multiple  (en fonction du nombre de réflexions) dudit angle rela  tif de mouvement, ce qui produit un grossissement  optique.

   Le     faisceau    réfléchi donne donc une indica  tion sur     l'inclinaison    du corps de l'instrument, duquel  la     surface    réfléchissante fixe est     solidaire.     



  Les surfaces réfléchissantes peuvent être consti  tuées par des     miroirs    plans ou par des faces de  prismes.  



  L'invention se rapporte en outre à     l'utilisation     du dispositif défini ci-dessus dans un instrument  optique de visée comprenant un objectif, un réticule  et un oculaire, pour assurer la compensation optique  de l'inclinaison de l'instrument.  



  On décrit ci-dessous, en référence au dessin  schématique annexé, 4 formes d'exécution du dispo  sitif selon l'invention monté en     compensateur    opti  que pour un niveau d'arpenteur ou autre instrument  optique de visée.  



  Dans une première forme     d'exécution,    représen  tée à la     fig.    1, un prisme 1 à section triangulaire est  suspendu librement à l'intérieur du     corps    2 d'un  télescope. placé de manière que l'axe de suspension  du prisme soit     horizontal.    Le prisme 1 possède deux       surfaces,    planes adjacentes 3 et 4 revêtues d'une cou  che réfléchissante et dirigées vers le haut. Le dessin  ne comporte que les parties de l'instrument essentiel  les à la     compréhension    du fonctionnement du dispo  sitif.

   L'arête 5 d'intersection des deux surfaces du  prisme suspendu forme un angle droit avec l'axe  optique de l'instrument et les faces sont     inclinées     également par rapport à la verticale et selon un  angle tel que les rayons de lumière voisins de l'hori  zontale sont réfléchis vers le haut sur la surface  réfléchissante plane 6 d'un miroir fixé à l'intérieur  du corps du télescope, au-dessus du prisme.

   Lorsque  le télescope est horizontal, un rayon     horizontal    de  lumière provenant de l'objectif 0, incident à l'une des       faces    3 du prisme, est réfléchi sur le réflecteur plan       fixe    6, puis sur la seconde face 4 du prisme, de  laquelle il est à nouveau réfléchi en direction hori  zontale sur les fils croisés X du réticule du téles  cope. Lorsque l'instrument est     incliné    d'un petit  angle 0, le prisme suspendu     tourne    selon un angle  égal     45    par rapport à l'axe optique de l'instrument  de     manière    à rester horizontal.

   En     conséquence,    un  rayon de     lumière    réfléchi par la     première    des sur  faces mentionnées du prisme est dévié selon un angle  2 0 par rapport à sa direction     primitive    et le rayon  dirigé vers le réticule par la seconde surface du  prisme est dévié selon un angle de 4 0 par rapport  à sa direction     primitive.    Le dispositif fournit un  grossissement de 4 : 1.

   En conséquence, si le com  pensateur est placé de façon que l'arête 5 se trouve  à une distance du réticule du télescope égale à un  quart de la longueur focale des lentilles de     l'objectif     et de mise au point combinées, un rayon de lumière    provenant d'un objet placé devant l'appareil sur un  axe horizontal passant par le prisme 1 se trouve  maintenu à l'intersection des fils croisés du réticule  pour tous les petits angles     d'inclinaison    de l'instru  ment.  



  Dans la deuxième     forme    d'exécution     (fig.    2),  dans laquelle on obtient un même grossissement de  4 : 1, le prisme suspendu est remplacé par un miroir  10 dont la surface est maintenue horizontale. Le  rayon incident provenant de l'objectif est dirigé par  un prisme 11 sur la surface du     miroir    suspendu, puis,  après la seconde réflexion par le miroir suspendu,  il est dirigé vers l'oculaire par un second prisme 12.

         Ces    prismes 11 et 12 ne     participent    pas à la com  pensation et sont utilisés simplement pour changer  la direction de l'axe de la lumière le long du téles  cope de manière que la     lumière    incidente puisse être  réfléchie par le miroir suspendu et la lumière réflé  chie dirigée de façon à entrer dans l'oculaire.  



  Dans la troisième forme d'exécution     (fig.    3) le  compensateur fournit un grossissement de 6 : 1 et le  rayon incident est réfléchi trois fois par les surfaces  réfléchissantes suspendues. Dans cette forme d'exé  cution, un prisme 20 à section trapézoïdale régulière  est suspendu librement dans l'instrument avec ses  faces supérieure 21 et inférieure 22 maintenues  horizontales et les faces latérales 24 et 25 également  inclinées par rapport à l'horizontale. Les faces 21,  24 et 25 sont munies d'un revêtement réfléchissant.  Les arêtes formées par la face supérieure et les faces  latérales sont perpendiculaires à l'axe du télescope.

    La lumière incidente provenant de l'objectif est réflé  chie par la face latérale la plus proche du prisme sur  une surface réfléchissante 6 fixée au corps du téles  cope et placée vis-à-vis et au-dessus du prisme. Le  rayon est ensuite réfléchi par la     surface    fixe sur la  surface horizontale supérieure du prisme puis à nou  veau sur la surface réfléchissante fixe et encore sur  la seconde surface latérale du prisme, de laquelle  il est finalement réfléchi vers l'oculaire. Dans cha  cune des formes d'exécution, la surface réfléchissante       fixe,    qui réfléchit le rayon sur la ou les surfaces  réfléchissantes suspendues, peut être constituée par  un miroir plan ou par une     surface    de prisme.

   Lors  qu'il est     nécessaire    de redresser de gauche à droite  l'image     formée    dans l'oculaire, ce prisme peut être  du type   en toit  .  



  Dans la quatrième forme d'exécution, représen  tée à la fi-. 4, le compensateur comprend une mon  ture 30 suspendue librement à l'intérieur du corps du  télescope du niveau et portant trois prismes 31, 32  et 33 qui possèdent des surfaces réfléchissantes pla  nes adjacentes au corps et disposées de manière que  deux des prismes 32, 33, réfléchissent en direction  verticale descendante la lumière horizontale qui leur  est incidente. Le troisième prisme 31 est disposé avec  sa surface réfléchissante horizontale et il est placé  entre les deux premiers prismes     mentionnés,    le long  de la ligne de visée du télescope.      Deux autres prismes 34, 35, sont fixés au corps  de     l'instrument    sensiblement en dessous de la mon  ture.

   Ces derniers prismes ont des surfaces réflé  chissantes et sont montés rigidement dans le corps 2  du télescope de façon à être mobiles avec lui. Les  rayons de lumière horizontaux provenant de l'objec  tif 0 du télescope et incidents à l'un des deux pris  mes premièrement mentionnés (soit le prisme 32)  fixés sur la monture, sont réfléchis vers le bas sur  l'un des prismes réfléchissants 34, solidaire du corps  de l'instrument, puis sur la surface     réfléchissante     horizontale du troisième prisme fixé sur la monture  30, qui les réfléchit à nouveau sur la     surface    réflé  chissante du second prisme 35 solidaire du corps  de l'instrument.

       Le        second    prisme fixe     réfléchit    à  nouveau la lumière vers le haut sur la surface du  second des deux prismes premièrement mentionnés,  33, fixé à la monture, qui la     réfléchit    dans le réticule  du télescope.  



  Si on fait tourner le corps de l'instrument autour  d'un axe horizontal perpendiculaire à la ligne de  visée, un rayon de lumière dirigé vers l'oculaire est  dévié d'un angle égal à six fois l'angle selon lequel  l'instrument lui-même a tourné, en raison des  réflexions multiples sur les prismes constituant le  compensateur. Le compensateur est placé dans une  position telle que la distance entre l'arête inférieure  du prisme 31 et le réticule, sur lequel l'objectif est  mis au point, est égale à un sixième de la distance  comprise entre le réticule et le centre optique de  l'objectif. En outre, les prismes fixes sont orientés  de manière que, lorsque le télescope est réellement  horizontal, un rayon     horizontal    provenant de l'objec  tif passe par le centre du réticule.

   Lorsque le téles  cope est incliné selon un petit angle a le rayon pro  venant de l'objectif, dirigé sur l'oculaire, est dévié  selon un angle 6a, ce qui maintient     horizontaux    les  rayons de lumière provenant d'un objet se trouvant  dans le champ de visée du télescope et mis au point  sur le réticule.  



  Pour compenser l'inversion de l'image provoquée  par le système optique, l'un des prismes peut être un  prisme en toit. De plus, il convient de mentionner  que les surfaces réfléchissantes peuvent consister en  miroirs plans ou autres     réflecteurs    convenables, en  lieu et     place    des prismes décrits ci-dessus.  



  Lorsqu'un compensateur tel que l'un de ceux  décrits ci-dessus doit être utilisé pour     déterminer    une  inclinaison, l'angle selon lequel le rayon émergent  est dévié lorsque le corps, auquel le compensateur    est     appliqué,    est incliné, correspond à l'angle d'incli  naison multiplié un nombre de fois     déterminé    par le  nombre de réflexions sur les surfaces suspendues.

Claims (1)

  1. REVENDICATION I Dispositif pour détecter une inclinaison dans un instrument de visée, caractérisé en ce qu'il comporte un organe réfléchissant suspendu à l'intérieur du corps de l'instrument de manière à conserver une orientation dans l'espace sensiblement constante et comprenant au moins une surface réfléchissante, et un moyen de réflexion solidaire du corps de l'instru ment de manière à se déplacer avec celui-ci lorsqu'on incline l'instrument et comprenant au moins une sur face réfléchissante,
    l'organe réfléchissant et le moyen de réflexion étant disposés l'un par rapport à l'autre et par rapport au trajet de la lumière dans l'instru ment, de manière telle qu'un rayon de lumière entrant, incident au moyen de réflexion ou à l'organe réfléchissant, est soumis à une succession de réflexions entre lèdit moyen et ledit organe de sorte que le rayon émerge après la dernière réflexion sur l'organe réfléchissant ou sur le moyen de réflexion, est dévié selon un angle qui est un multi ple entier pair, supérieur à deux, de l'angle d'incli naison du corps de l'instrument.
    SOUS-REVENDICATIONS 1. Dispositif selon la revendication I, caractérisé en ce qu'une partie au moins des surfaces réfléchis santes est constituée par des miroirs plans. 2. Dispositif selon la revendication I, caractérisé en ce qu'une partie au moins des surfaces réfléchis santes est constituée par des faces de prismes. 3. Dispositif selon la sous-revendication 2, carac térisé en ce que l'un des prismes est un prisme en toit. 4.
    Dispositif selon la revendication I, caractérisé en ce que le nombre de réflexions entre l'unité réflé chissante et le moyen de réflexion est tel que le rayon émergent est dévié selon un angle dont la valeur est de 4 à 6 fois celle de l'angle selon lequel le corps de l'instrument est incliné. REVENDICATION II Utilisation du dispositif selon la revendication I dans un instrument optique de visée comprenant un objectif, un réticule et un oculaire, pour assurer la compensation optique de l'inclinaison de l'instrument.
CH348819D 1957-01-16 1958-01-16 Dispositif pour détecter une inclinaison dans un instrument de visée et utilisation dudit dispositif pour assurer la compensation optique de l'inclinaison de l'instrument CH348819A (fr)

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