Brevet FR2031469A1 — publié le 19701120

054-29 ; 2031469 La présente invention concerne un casque d'écoute à transducteurs acoustiques à rayonnement non dirigé dont les membranes ne sont pas sensibles à l'impédance de l'oreille lorsque le casque est en place. 5 Des casques d'écoute qu'il n'est pas nécessaire d'appliquer étroitement sur l'oreille sont connus sous les dénominations de : n écouteur de premier ordre " ou " écouteur ouvert ".Il s'agit d'écouteurs dont la membrane n'est pas soumise à l'effet d'amortissement intégral de l'impédance du conduit extérieur de l'oreil-10 le mais, en fonction du degré d'application de l'écouteur ou bien du tampon aou et partiellement perméable qui est placé entre l'écouteur et l'oreille, on obtient une impédance plus faible pour assurer l'amortissement de la membrane. Cependant, il se produit des variations de fréquence de la pression acoustique dans l'oreil-15 le, notamment une perte de basses fréquences. On à cherché à réduire la fréquence de résonance d'une petite membrane en la soumettant à l'action d'une masse acoustique logée dans un ou plusieurs trous étroits. Cependant, il se produit alors des pointes de résonance perturbatrices dans le domaine des fréquences assez 20 élevées. L'invention concerne un casqùe d'écoute dont le transducteur acoustique fonctionne avec une membrane à rayonnement non dirigé à la façon d'un haut-parleur. On n'utilise pas dans ce cas l'effet d'amortissement de l'impédance de l'oreille, mais les carac-25 téristiques d'oscillation mécaniques du transducteur acoustique sont influencées par les amortissements se produisant dans le transducteur. En outre, l'invention vise à améliorer les différents moyens et constructions permettant de disposer les transducteurs en 30 avant de l'oreille. Suivant l'invention, le casque d'écoute est caractérisé en" ce que, d'une part, les membranes sont soumises de façon prédominante à un effet de retenue par la masse et sont amorties par des résistances de frottement de nature acoustique et/ou mécanique et 35 en ce que, d'autre part, il est prévu des moyens, tels que par exemple des éléments d'appui disposés entre la tête et les coquilles du casque, des trous de grande section pratiqués dans chaque coquille ou bien une forme particulière d'étrier, qui permettent de maintenir entre la membrane et l'entrée du conduit auditif un 40 écartement minimal correspondant pratiquement au port sans contact 70 05429 2031469 des transducteurs acoustiques. Pour résoudre le problème de l'amortissement de la membrane de manière qu'elle transmette, dans toute la plage audible et lorsqu'il passe un courant constant dans la bobine mobile, une pres-5 sion acoustique constante au conduit de l'oreille, on peut utiliser d'une part, les lois physiques des membranes à rayonnement non dirigé et, d'autre part, les résultats des expériences concernant des dispositifs de rayonnement dé premier ordre fonctionnant dans le domaine des ondes acoustiques à propagation sphérique et 10 le taux de propagation acoustique de membranes, petites par comparaison à la longueur d'onde et reliées vers l'arrière à une cavité fermée (appelée boîte). Il s'agit essentiellement de transducteurs acoustiques placés à une certaine distance en avant du conduit auditif et dont l'ac-15 tion sur l'oreille doit être parfaite afin de maintenir la fidélité de la parole et de la musique. Cette disposition présente l'avantage que l'auditeur conserve le contact avec le volume ambiant, de sorte qu'il n'est plus soumis à l'existence de bruits mais à l'influence indistincte du milieu ambiant. 20 En outre, dans le dispositif décrit, l'élimination de l'obturation, génératrice de transpiration, de l'oreille et du conduit auditif extérieur constitue un progrès. Pour la mise en oeuvre de l'invention, les transducteurs acoustiques sont réalisés de façon différente des constructions clas-25 siques. La petite membrane en métal, papier, matière plastique ou combinaison de ces matières, doit être montée de façon très souple de manière que la fréquence de résonance soit située dans la zone des très basses fréquences, de préférence entre 50 et 120 Hz. L'amortissement de la membrane est extrêmement critique car il a >0 me influence déterminante sur l'action acoustique sur l'oreille. L'amortissement ne doit provoquer aucune résonance par formation de cavités et il doit être en outre principalement d'une nature ohmique. Par l'expression " retenue par la masse ", on entend un rap-35 port déterminé entre l'amplitude de la membrane et le courant passant dans la bobine mobile en fonction de la fréquence. La " retenue par la masse 11 est produite lorsque, pour un courant constant passant dans la bobine mobile, l'amplitude de la membrane augmente de façon quadratique quand la fréquence diminue. La fréquence 40 de résonance de la membrane doit être située à la limite infé- 70 05429 3 2031469 rieure de la plage de transmission, comme cela est bien connu dans le cas de hauts-parleurs à rayonnement non dirigé. Pour de petites membranes de 3 à 5 cm de diamètre, qui sont nécessaires dans des casques d'écoute, on doit mqnter la membrane d'une manière extrê-5 mement souple afin de la régler à une valeur basse. Pour obtenir le rapport nécessaire d'amplitudes, l'amortissement de la membrane doit être réalisé de façon très précise à l'aide de résistances de frottement de nature acoustique. Pour un amortissement insuffisant, la membrane est soumise, à la fréquence de résonance, à des ampli-10 tudes excessives qui provoquent un choc de la membrane ou de la bobine mobile contre le système magnétique ou bien une destruction mécanique. Pour un amortissement trop fort, la condition de vibration de la membrane passe d'une retenue par la masse à une retenue par frottement, ce qui se traduit par une perte de repro-15 duction des basses dans l'écouteur. L'amortissement doit être suffisamment grand pour empêcher une augmentation de la résonance et remplir la condition de retenue par la masse. Pour empêcher la formation de cavités résonantes entre la membrane et l'oreille, on peut en outre disposer en avant de la mem-20 brane une matière d'amortissement, par exemple une matière-pousse ou similaire, qui ne s'applique cependant pas contre l'oreille afin qu'il ne se produise pas d'accumulation de chaleur pouvant provoquer une sudation. La matière d'amortissement doit être choisie et disposée de manière que les sons utiles ne subissent aucun 1 25 affaiblissement sensible, en particulier en fonction de la fréquence . Le support des transducteurs peut être agencé par exemple de manière que l'étrier du casque s'appfiie sur la tête au-dessus des deux oreilles et que les transducteurs soient suspendus à l'étrier, 30 ou bien on peut prévoir des coquilles d'écouteur qui comportent des trous assez larges par lesquels la cavité formée dans l'oreille est en communication avec l'atmosphère extérieure. Les trous servent simultanément d'orifices d'évent, ce qui est souhaitable pour des raisons d'hygiène. Comme variante de cette construction, 35 il est prévu d'obturer sélectivement les trous pour produire différents effets acoustiques. Lorsque les trous ne sont pas obturés, les transducteurs fonctionnent comme des haut-parleurs à rayonnement non dirigé, l'oreille travaillant à proximité de la membrane. Lorsque les trous sont obturés, l'impédance du conduit auditif 40 extérieur a un effet d'amortissement sur la membrane de sorte que 70 05429 2031469 la membrane à retenue par la masse principalement se transforme en une membrane à retenue par frottement. D'autres particularités de l'invention ressortiront encore de la description détaillée qui va suivre. 5 Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif : - la Fig. 1 est une vue en coupe schématique d'un mode de réalisation dé l'invention. - la Fig. 2 est une vue en coupe similaire d'un autre mode de réalisation de l'invention. 10 - la Fig. 3 est une vue en coupe plus détaillée d'un exemple avantageux de réalisation de l'invention dans lequel il est prévu des trous obturables entre l'écouteur et l'oreille. Le transducteur électro-acoustique, de préférence un dispositif électro-dynamique, désigné par la référence 1, est logé dans un 15 boîtier d'écouteur 2 approprié. La membrane 3 est matérialisée par une ligne en traits mixtes. Pour que l'écouteur ne s'applique pas directement contre l'oreille 5» il est prévu des éléments d'appui 4 qui établissent entre le bord 8 du boîtier 2 et l'oreille 5 un écartement de quelques millimètres. 20 L'exemple de réalisation représenté sur la Fig. 2 se différencie de celui de la Fig. 1 en ce qu'il est prévu,pour éviter des cavités résonantes éventuelles entre l'oreille et la membrane 3, une matière d'amortissement 6 placée en avant de la membrane. La matière d'amortissement a la forme d'un disque cylindrique, forme 25 qui est également avantageuse dans la pratique. Le cas échéant, on peut cependant s'écarter de cette formé de disque en utilisant en premier lieu des formes coniques dont la zone la plus mince est située à peu près au centre de la membrane. Il est essentiel également que la matière d'amortissement ne s'applique pas contre 30 l'oreille car, du fait qu'elle constitue un mauvais conducteur de la chaleur, elle provoquerait un échauffement pouvant donner lieu à une sudation. A. la place des éléments d'espacement 4 en fome de plots cylindriques, on peut également utiliser un anneau faisant saillie 35 du bord 8 du boîtier d'écouteur 2 et pourvu sur sa surface périphérique cylindrique de trous pouvant être obturés le cas échéant. Dans ce but, il est prévu un second anneau entourant le premier et comportant des trous qui coïncident avec les trous du premier anneau dans une position déterminée du second anneau tournant. 40 Par rotation du second anneau extérieur, les trous peuvent être 70 05429 2031469 obturés progressivement. De préférence, on réalise ces trous sous forme de fentes oblongues. Avec cette construction, il est possible de couper la communication entre l'atmosphère extérieure à l'écouteur et l'oreille, 5 ce qui permet, d'une part, d'obtenir des effets acoustiques variés et, d'autre part, de protéger l'oreille contre les bruits provenant de l'extérieur. Ce problème est résolu suivant l'invention en ce que les éléments d'espacement 4 des exemples de réalisations représentés aux 10 Fig. 1 et 2, sont remplacés par un châssis 21 de forme annulaire, entourant le bord de l'écouteur, réalisé de préférence en matière plastique et pourvu de trous 23 sur sa périphérie. Sur son bord tourné vers l'oreille, le châssis 21 comporte un bourrelet mou 22 qui peut être rempli d'un liquide ou d'une matière-mousse. Autour 15 du châssis 21, il est prévu un autre anneau cylindrique 24 qui comporte des trous 25 coïncidant dans une position avec les trous 23 du châssis, de manière à permettre l'évent du volume formé entre l'écouteur et l'oreille par le châssis 21. Lorsque l'anneau 24 est tourné, les trous 23 sont de plus en plus réduits par les 20 intervalles situés entre les trous 25 de l'anneau 24, jusqu'à ce qu'ils soient finalement complètement obturés. A la place d'un anneau, on pourrait prévoir des organes d'actionnement appropriés, par exemple un disque, une enveloppe conique, etc..., en vue d'obturer complètement ou en partie les trous prévus dans la surface 25 périphérique de l'écouteur. Pour l'amortissement de cavités résonantes se produisant éventuellement, on peut disposer sur la grille protectrice 10, en avant de la membrane 3, un tampon 6 en matière-mousse perméable aux sons, comme décrit plus haut dans l'éxemple de la Fig. 2. 30 L'entraînement de la membrane 3 suspendue au-dessus du support mou 28 et guidée par une membrane de centrage 9, est assuré de préférence à l'aide d'un transducteur électro-dynamique se composant d'un aimant 11, d'un goujon 12, d'une plaque magnétique avant 13 et d'une plaque magnétique arrière 14. Un canal d'évent 15 pré-35 vu dans le goujon 12 relie la partie centrale de la membrane 3, vers l'extérieur, et le volume délimité par le capuchon de fermeture 18, auquel sont également reliées les parties de membrane situées à l'extérieur de la bobine mobile 16 par l'intermédiaire de trous d'évent 17. Dans le capuchon de fermeture 18, il est pré-40 vu d'autres trous 19 pour établir une communication avec l'atmos- 70 05429 2031469 phère extérieure. On a désigné par la référence 20 les tourillons permettant un déplacement du casque d'écoute par rapport à l'étrier. On peut placer une matière d'amortissement au-dessous du capuchon de fermeture 18. 5 Bien qu'un casque d'écoute ageneé suivant l'invention semble relativement gros, son utilisation est cependant agréable car il est très léger malgré sa taille et n'exerce sur l'oreille aucune pression devenant désagréable au cours du temps. L'effet ainsi obtenu correspond pratiquement à l'écoute d'un haut-parleur ins-10 tallé dans une pièce car, du fait des supports d'espacement, on peut également entendre les bruits ambiants et on supprime par conséquent l'impression d'isolement qui se produit avec des écouteurs classiques. Du fait qu'un transducteur est associé à chaque oreille, on peut écouter des enregistrements stéréophoniques 15 d'une manière très fidèle et également bien plus simple qu'avec des haut-parleurs, ce qui permet de réduire considérablement la puissance électrique à la sortie de l'amplificateur tout en conservant intégralement les propriétés acoustiques et la tonalité des haut-parleurs. 70 05429 2031469 REVEUJICATIOHS 1 - Casque d'écoute à transducteurs acoustiques à rayonnement non dirigé dont les membranes ne sont pas sensibles à l'impédance de l'oreille lorsque le casque est en place, caractérisé en ce 5 que, d'une part, les membranes sont soumises de façon prédominante à un effet de retenue par la masse et sont amorties par des résistances de frottement de nature acoustique et/ou mécanique et, d'autre part, il est prévu des moyens, tels que par exemple des éléments d'appui disposés entre la tête et les coquilles du cas-10 que, des trous de grande section pratiqués dans chaque coquille ou bien une /orme particulière d'étrier, qui permettent de maintenir entre la membrane et l'entrée du conduit auditif un écarte-ment minimal correspondant pratiquement au port sans contact des transducteurs acoustiques. 15 2 - Casque d'écoute suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les différents éléments d'appui sont formés par un châssis de forme annulaire, faisant saillie du bord de l'écouteur, réalisé de préférence en matière plastique et comportant des trous dans sa surface périphérique. 20 3 - Casque d'écoute suivant la revendication 2, caractérisé ep ce que la surface périphérique du châssis de forme annulaire est munie d'organes mécaniques d'actionnement qui permettent d'obturer complètement ou partiellement lesdits trous. 4 - Casque d'écoute suivant la revendication 3» caractérisé en 25 ce que la surface périphérique du châssis de forme annulaire est munie d'un anneau cylindrique pouvant tourner par glissement et comportant des trous qui coïncident, dans une position, avec les trous prévus dans la surfacé périphérique du châssis, alors que dans d'autres positions, ces trous peuvent être obturés complète-30 ment ou partiellement par les intervalles existant entre les trous de la surface périphérique. 5 - Casque d'écoute suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le bord du châssis annulaire tourné vers l'oreille comporte un bourrelet étroit et mou qui peut être rem- 35 pli d'un liquide ou d'une matière-mousse. 6 - Casque d'écoute suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il est prévu, soit autour de la grille protectrice, soit sur celle-ci et en avant de la membrane de chaque transducteur, un tampon en matière-mousse perméable aux sons.