Brevet FR2572614A1 — publié le 19860502

La présente invention se rapporte de façon générale à un écouteur électroacoustique et, plus spécialement, un écouteur électroacoustique compact qui est destiné à coopérer avec la cavité de la partie concave du pavillon de l'oreille et à y être retenu pendant le fonctionnement. La limite de reproduction de l'intervalle de basse fréquence d'un écouteur du type plein-air selon la technique antérieure est principalement déterminée par la compliance,ou élas- ticité acoustique, Cmd (inverse de la rigidité S) d'un système de vibration et par la masse équivalente Md du système de vibration. Dans ce cas, la réponse dans l'intervalle de basse fréquence pour lequel la fréquence de résonance la plus basse est inférieure à f0 s'abaisse. En général, La fréquence de résonance fo est sensiblement donnée par Pour abaisser la fréquence de résonance fo, il faut augmenter la compliance Cmd (cm/dyne) du système de vibration et, ou bien, sa masse équivalente Md (grammes). Il existe toutefois une limite à l'augmentation de la compliance Cmd. En outre, si l'on augmente la masse équivalentes Md du système de vibration, la sensibilité auditive s'abaisse et la caractéristique acoustique dans l'inter- valle de haute fréquence se détériore, etc. Par conséquent, il existe une limite naturelle à l'augmentation de la masse équivalente Md. Comme cela est connu, puisqu'il existe une tendance à ce que La fréquence de résonance la plus basse fo devienne plus élevée lorsque le diamètre du haut-parleur unitaire devient plus petit, on admet que le son produit dans l'intervalle de basse fréquence n'est pas entendu par ceux qui utilisent un écouteur de petit diamètre. Par exemple, dans l'écouteur qui est décrit dans le brevet européen publié sous le n 0064553, un circuit magnétique est constitué d'un aimant en forme de disque, d'une carcasse 2 5 726 14 cylindrique et d'une plaque entourant l'aimant. Un diaphragme est couplé à une bobine mobile qui est insérée dans l'entrefer du circuit magnétique et est incorporée à sa partie antérieure afin de former un haut-parleur unitaire. La partie périphérique externe du haut-parleur unitaire est montée sur un boîtier. A la surface postérieure de trous passants formés dans la partie périphérique externe du haut-parleur unitaire, il est prévu une couche d'amor- tissement, et des trous passants sont formés dans le boîtier de façon à ainsi ajuster la caractéristique de fréquence. En-d'autres termes, le circuit acoustique de cette structure connue se présente sous ta forme d'un circuit série constitué de la masse équivalente Md du système de vibration, de la compliance Cmd de celui-ci, d'une résistance acoustique Rd, d'une source de signaux Vs et d'une résistance acoustique Ra produite par la couche d'amortissement, ou un élément analogue, et d'un circuit parallèle connecté au circuit série et formé d'une résistance acoustique Rb dueaux trous passants du boîtier et de la compliance Cb due à la cavité dorsale. Toutefois, puisque la résistance acoustique Rb fournie par les trous passants est négligeable par comparaison à la résistance acoustique Ra de la couche d'amortissement, ou de L'étément analogue, et que la compliance Cb peut également être négligée, les effets de la résistance acoustique Rb et de la com- pliance Cb constituant le circuit parallèle sont petits de sorte que le circuit acoustique devient pratiquement un circuit de résonance série formé de la masse équivalente Md, de la compliance Cmd et des résonances acoustiques Rd et Ra. Par conséquent, la fréquence de résonance la plus basse fo0 est sensiblement donnée par: fo = 1/21 /Md.Cmd et il devient difficile d'ajuster la fréquence fo0 à un niveau bas. En outre, si la résistance acoustique Ra est petite, il se produit un pic dans la caractéristique acoustique au voisinage de La fréquence de résonance la plus basse fo, si bien que seuls les sons rapprochés sont amplifiés et deviennent des sons résonnants, tandis que, si La résistance acoustique Ra est grande, La caractéristique acoustique diminue par rapport à La fréquence plus élevée que la fréquence de résonance la plus basse fo, si bien que la reproduction de l'intervalle de basse fréquence devient insuffisante. C'est donc un but de L'invention de proposer un écouteur dans lequel, sans modifier un haut-parleur unitaire, on conçoit un circuit a.coustique, placé au niveau de la surface posté- rieur du haut-parleur unitaire, permettant d'améliorer la caracté- ristique de fréquence au niveau de l'intervalle de basse fréquence. Un autre but de L'invention est de proposer un écouteur dans lequel, comme moyen permettant d'améliorer la repro- duction dans L'intervalle de basse fréquence, il est formé une conduite en communication avec le bottier d'un écouteur, cette conduite servant à faire passer Le son qui émane de la surface postérieure du haut-parleur unitaire jusqu'à l'extérieur, et un moyen hydrofuge est placé à L'intérieur de la conduite de façon que, même si L'écouteur se trouve plongé dans l'eau, la caracté- ristique acoustique initiate de l'écouteur peut être rapidement retrouvée après que celui-ci a été retiré de L'eau. Un autre but de l'invention est de proposer un écouteur ayant une structure simple dans taquelte on peut placer à une basse fréquence la fréquence de résonance la plus basse et qui est un écouteur extérieur utilisable par tous les temps. La description suivante, conçue à titre d'iltus- trations de l'invention, vise à donner une meilleure compréhension de ses caractéristiques et avantages; elle s'appuie sur tes dessins annexés, parmi lesquels: - la figure 1 est une vue d'ensemble illustrant l'invention appliquée à un système d'écouteurs stéréophonique; - la figure 2 est une vue en section droite agrandie montrant un mode de réalisation de l'écouteur seLon l'invention; - la figure 3 est un schéma montrant un circuit acoustique équivalent de ta figure 2; et - les figures 4 à 7 sont respectivement des graphes montrant la réponse caractéristique en fonction de la fréquence, qui sont utiles à la compréhension de l'invention. Comme représenté sur la figure 1, l'écouteur selon l'invention est utilisé pour constituer un casque stéréophonique. La figure 2 montre une vue en section droite agrandie du corps prin- cipal de cet écouteur. L'écouteur lui-même va être décrit en rela- tion avec la figure 2. Dans ce mode de réalisation, un haut-parleur unitaire 1 est logé et monté dans un boitier 2 ayant une forme sensiblement tronconique et, à l'intérieur du boîtier 2, au niveau de La partie postérieure du haut-parleur unitaire 1, il est formé une cavité dorsale 8 prédéterminée. Une conduite 7, qui est acous- tiquement accouplée à la cavité dorsale 8 et qui possède une ouver- ture 7aest formée solidairement au boîtier 7. L'ouverture 7a de la conduite 7 est couverte par un capuchon 9 possédant une grille en forme de Y par exemple. La grille en forme de Y dote Le capuchon 9 d'une ouverture 9a (voir la figure 1). A l'intérieur du capuchon 9 qui recouvre l'ouver- ture 7a de la conduite 7,-il est prévu un treilLis 10 fait en acier inoxydable et présentant de 100à 200mailles par pouce linéaire (de 50 à omaillespar centimètre) offrant une ventilation relativement bonne, qui a été soumis à un traitement hydrofuge, par exemple un traitement au fluor ou un traitement à la silicone. Il est égale- ment possible de prévoir un tel treillis 10 dans la conduite 7. De plus, dans le boîtier 10, au niveau de sa partie correspondant à la partie périphérique extérieure de la cavité dorsale 8, sont formés un grand nombre de trous passants 4 qui servent à assurer la communication entre l'intérieur et l'extérieur du boîtier 2. Dans ce mode de réalisation, à l'intérieur des trous passants 4 qui sont formés dans le boîtier 2, il est prévu un filtre d'amor- tissement 11 qui est par exemple fait d'un tamis de Nylon hydro- fuge et d'un matériau dans lequel une résine d'uréthanne faisant fonction de matériau d'amortissement est polymérisée. En outre, au niveau de l'avant du haut-parleur unitaire 1, il est prévu un grillage 12 fait d'une plaque métallique qui possède un grand nombre d'ouvertures par lesquelles les sons émanant du diaphragme du hautparleur unitaire 1 passent. Du côté avant de ce grillage 12, sont superposés une résine d'uréthanne hydrofuge 13, qui est utilisée comme matériau d'amortissement, et un tamis grillagé 14. Sur la figure 2, le numéro de référence 5 désigne un support de cordon et le numéro 6 un cordon tenu par le support 5. En utilisation, le boîtier 2 de l'écouteur s'insère dans le pavillon de l'oreille. Lorsque l'écouteur est inséré dans le pavillon, le circuit acoustique équivalent de l'écouteur ayant la structure ci-dessus indiqué devient tel que présenté sur la figure 3. Sur la figure 3, les symboles de références Md, Cmd et Rd désignent respectivement la masse équivalente, la compliance et la résis- tance acoustique du système de vibration du haut-parleur unitaire 1. Le symbole de référence Ra désigne la résistance acoustique offerte par les ouvertures, ou éléments analogues, qui sont formées au niveau de la partie périphérique extérieure du haut-parleur uni- taire 1 et, dans ce cas, Ra = O est la condition sensiblement valable. Le symbole de référence Vs désigne une source de signaux. Les symboles Mcup, Ccup et Rcup, qui sont entourés par un cercle G, désignent respectivement la masse équivalente, la compliance et la résistance acoustique d'un coupleur utilisé lors de mesures effectuées sur l'écouteur. En outre, le symbole de référence Cb désigne la compliance présentée par la cavité dorsale lorsque le boîtier 2 a une forme tronconique; le symbole de référence Rb est la résistance acoustique offerte par la résine d'uréthanne 13 utilisée comme matériau d'amortissement; et les symboles de référence Ld et R'd désignent respectivement l'inductance (masse) et la résistance acoustique présentées par la conduite 7. Dans ce cas, la résistance acoustique R'd est très petite. Par consé- quent, l'amortissement ayant lieu au niveau de la surface posté- rieure du diaphragme de l'écouteur devient un circuit résonnant parallèle formé de la résistance acoustique Ld, de la compliance Cb et de la résistance acoustique Rd. Ce circuit s'ajoute au circuit résonnant série formé de la masse équivalente Md, de la 2 5 7 26 14 compliance Cmd et de la résistance acoustique Rd. Par conséquent, comme représenté sur la figure 4, la fréquence de résonance la plus basse pour l'ensemble du circuit acoustique de l'écouteur est diminuée par l'inductance (masse) Ld de la conduite 7 si bien qu'elle devient une fréquence f0 inférieure à la fréquence de résonance la plus basse fo du haut-parleur unitaire 1 proprement dit. De la même façon, comme représenté sur la figure 4, si la résistance acoustique Rb, qui est en parallèle avec La résistance acoustique Ld, est petite, la fréquence fo devient grande, tandis que, si La résistance acoustique Rb est grande, l'intervalle de fréquence moyenne s'abaisse. Par conséquent, il est nécessaire de sélectionner la résistance acoustique Rb de façon qu'elle ait une valeur convenable par rapport à la résistance acoustique Ld. Par rapport à L'intervalle de haute fréquence, si la résistance acoustique Rb est grande, le niveau nécessaire pour la reproduction par l'écouteur dans l'intervalle de haute fréquence peut être augmenté au sens auditif. Comme cela résulte clairement des résultats ci- dessus décrit, si la longueur de la conduite 7 et, ou bien, l'élé- ment 11 fait de résine d'uréthanne qui sert de matériau d'amortis- sement varient, il devient possible d'opérer un ajustement acoustique. La figure 5 est un graphe montrant les résultats de la comparaison de la caractéristique a réponse-fréquence de l'écouteur de la technique antérieure avec la caractéristique b réponse-fréquence de l'écouteur qui possède une conduite d'un diamètre de 2 mm et d'une longueur de 6 mm selon l'invention. Le graphe de la figure 5 montre que la fréquence de résonance la plus basse f0 s'abaisse de 220 Hz à 160 Hz et que le niveau dans l'intervalle de haute fréquence de 2 à 6 KHz nécessaire à la reproduction par le haut-parleur s'accroit. Dans ce cas, le haut-parleur unitaire 16 a un diamètre de 16 mm. De plus, après que l'écouteur a été immergé dans de l'eau, par exempLe à une profondeur de 15 cm pendant 1 min, on a essuyé l'eau de l'écouteur à l'aide d'un chiffon et on a mesuré sa caractéristique acoustique. Les résultats des mesures 2 5 7 2614 sont présentés sur le graphe de la figure 6. Comme représenté sur le graphe de la figure 6, on comprend que la caractéristique acous- tique initiale de l'écouteur revient après une durée d'environ 5 à 10 min après l'enlèvement de l'eau. Sur le graphe de la figure 6, la courbe b montre la caractéristique acoustique existant avant l'immersion de l'écouteur dans l'eau, la courbe c indique la carac- téristique acoustique présentée lorsque l'on a essuyé L'écouteur avec un chiffon, la courbe d indique la caractéristique acoustique présentée 5 min après qu'on a essuyé l'eau de l'écoUteur, et la courbe e indique la caractéristique acoustique présentée 10 min après que l'eau a été essuyée sur l'écouteur. De plus, on a placé l'écouteur selon l'invention dans une oreille simulée et on l'a soumis à une douche pendant 30 s. Ensuite, on a essuyé l'eau de l'écouteur à t'aide d'un chiffon et on a mesuré sa caractéristique acoustique. Les résultats des mesures sont présentées sur le graphe de la figure 7. Comme repré- senté sur la figure 7-, la caractéristique acoustique initiale de t'écouteur revient après une durée d'environ 30 min à 1 h apres l'essuyage de l'eau. Sur le graphe de La figure 7, la courbe b indique la caractéristique acoustique initiale et la caractéris- tique acoustique présentée juste après I h, la courbe f indique La caractéristique présentée lorsque l'eau-de l'écouteur a été essuyée à l'aide du chiffon, la courbe g indique la caractéris- tique acoustique présentée après 10 min, et la courbe h indique la caractéristique acoustique présentée après 30 min. Comme ci-dessus montré, selon l'invention, puis- que l'ouverture 7a de la conduite 7, l'élément 11, la résine d'uréthanne 13 placée à l'avant du gritlage 12 et le tamis griLLttagé 14 ont été l'objet d'un traitement hydrofuge, il est obtenu l'avantage que La caractéristique acoustique initiale se retrouve rapidement après immersion de l'écouteur seton l'inven- tion dans de l'eau. Comme ci-dessus décrit, seLon L'invention, puisque la conduite 7 est réalisée en relation avec le boltier 2 de façon à laisser passer le son émanant de la surface postérieure du haut-parleur unitaire 1, ta fréquence de résonance la pLus basse pour L'ensembLe du circuit acoustique équivalent est diminuée par L'inductance (masse) de la conduite jusqu'à une valeur inférieure à la fréquence de résonance ta plus basse du haut-parleur unitaire 1 proprement dit, tandis que, en ce qui concerne L'intervalle de haute fréquence, te niveau relatif à l'intervalle de haute fréquence est augmenté par la résonance de La comptiance due à la cavité dorsale 8 et de ta masse équivalente du système de vibration, de sorte que la réponse dans t'intervattlle de basse fréquence et ta réponse dans l'intervalle de haute fréquence peuvent toutes deux être améliorées. En outre, puisque la conduite 7 et les éléments analogues sont soumis à un traitement hydrofuge, iL est possible d'empêcher L'eau d'entrer dans la conduite 7 et Les éLéments équivalents si bien que, même lorsque l'on immerge cet écouteur dans de L'eau, la caractéristique acoustique initiaLe de L'écouteur se retrouve rapidement. Bien entendu, l'homme de t'art sera en mesure d'imaginer, à partir de l'écouteur dont La description vient d'être donnée à titre simplement ilttustratif et nuLLement Limitatif, diverses variantes et modifications ne sortant pas du cadre de l'invention. 257'26 14 REVENDICATIONS 1. Ecouteur caractérisé en ce qu'il comprend: - un boîtier (2); - un hautparleur unitaire (1) logé dans ledit boîtier; - une cavité dorsale (8) formée entre une partie postérieure du haut-parleur unitaire et le boîtier; et - une conduite (7) acoustiquement couplée à la cavité dor- sale de façon à améliorer la fréquence de résonance la plus basse. 2..Ecouteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite conduite comporte une ouverture (7a) par laquelle la cavité dorsale et l'extérieur du boitier communiquent mutuelle- ment. 3. Ecouteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la conduite est formée solidairement du boîtier. 4. Ecouteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que la conduite est dotée d'un treillis (10) qui a fait l'objet d'un traitement hydrofuge. 5. Ecouteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que la conduite possède une-ouverture (7a) et en ce que l'ouverture est terminée par un capuchon (9) possédant un trou passant (9a). 6. Ecouteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que, dans ledit capuchon, est logé le treillis qui a fait l'objet d'un traitement hydrofuge. 7. Ecouteur selon la revendication 3 ou 6, carac- térisé en ce que ledit treillis comporte de 25 à 50 mailles par centimètre.