Brevet FR2604551A1 — publié le 19880401

i La présente invention concerne un dispositif de protection à l'égard du bruit. L'intérêt d'une attenuation du bruit auquel peut être soumis un individu est bien connu: De tout temps, l'homme a été confronté au bruit mais avec le progrès technique, les nuisances sonores ont considérablement augmenté au point d'être un problème d'une importance extrême. Un très grand nombre de personnes souffrent du bruit jusqu'à présenter des troubles du comportement. Ainsi depuis longtemps, on a cherché des solutions à ce problème mais jusqu'à maintenant rien de réellement performant n'a pu être trouvé. Des protections du type écran de matière passive (casque, bouchons d'oreille) sont déjà couramment utilisées et se révèlent efficaces aux hautes fréquences (supérieures à 2 KHz) mais sont peu efficaces aux basses fréquences. Pour obtenir une protection plus performante aux basses fréquences que celle apportée par l'atténuation passive ci-dessus, on s'est proposé de réaliser une atténuation active, c'est-à-dire de superposer au bruit ambiant un contre-bruit d'amplitude et de fréquence identiques et de phase opposée. Les aspects physico- mathématiques de cette question ont été étudiés par Jessel au Centre National de la Recherche Scientifique dans les années 1960-1970 et ont été publiés dans l'article "Active attenuation of a complex source" par Jessel et Angevine, Proc. InterNoise 80 689-694 (1980). Dans la pratique personne n'a été capable jusqu'à maintenant de maîtriser la phase d'une onde acoustique dans une grande région de l'espace. Comme il n'est pas possible actuellement de créer des contre-bruits dans un grand volume, des chercheurs ont résolu partielleent le problème dans des cas de géométrie simple et de dimensions réduites. Il est connu d'insérer un dispositif d'atténuation active du bruit à l'intérieur d'un casque anti-bruit usuei. Un tel casque, du type serre-tète comme illustré sur la figure 1, comDorte deux boitiers qui viennent se positionner sur les oreilles 7 en entourant celles-ci. A l'intérieur de la cavité, formée dans chacun des bottiers 1 par l'enveloppe 2, est positionné un dispositif d'atténuation active du bruit constitue par un microphone 4 captant le bruit, par un haut parleur 3 restituant le contre-bruit et par un dispositif électronique de traitement du signal, composé essentiellement d'un filtre 5 et d'un amplificateur 6 qui reçoit le bruit capté par le microphone 4 et genère le contre-bruit à destination du haut-parleur 3, le dispositif de traitement du signal se trouvant en géneéral hors du boîtier. Les cavités d'un tel casque étant petites vis à vis des longueurs d'onde, le retard de phase du contre- bruit par rapport à un contre bruit parfait peut être relativement faible. Par ailleurs, le fait d'émettre un contre-bruit non pas dans tout l'espace dans lequel se propage le bruit ambiant mais seulement 1à o il est utile, près des oreilles de l'utilisateur permet d'obtenir un dispositif plus simple consommant moins d'énergie. De tels protecteurs du type serre-tte ont été étudiés par l'Université de Southampton (GB): "An active noise reduction system for aircraft helmets" par Wheeler et Halliday in Conf. proc. n 311., Aural Communication in Aviation - OTAN, par la firme BOSE CORPORATION (USA): "Application ofactive noise reduction for hearing protection and speech intelligibility improvement" par Steeneken et Langhout in TNO Soesterberg Pays-Bas, Rept. IZF 1985-7 et dans le mémoire de DEA "Atténuation active du bruit" par Carme fait au Laboratoire de Mécanique et d'Acoustique de Marseille. Cependant, de tels casques ne sont pas encore très performants, en particulier à cause de la forme complexe de la cavité dans laquelle on crée un contre- bruit, et aussi du fait de la réélection des différentes ondes sur la paroi interne des cavités o sont places les dispositifs deatténuation active. En effet, cette réflexion engendre des déphasages qui peuvent perturber totalement le fonctionnement du dispositif jusqu'à provoquer finalement une augmentation du bruit. Il est connu d'autre part que dans le cas de conduits dont le diamètre est petit devant les longueurs d'ondes, comme schématisé sur la figure 2, les ondes acoustiques se propageant peuvent etre considérées comme planes et le problème de génération du contre-bruit ne se ramène plus qu'à l'obtention d'une synchronisation adéquate entre le bruit analysé en amont par le microphone 4 et le contre-bruit réinjecté en aval par le haut-parleur 3. Le contre-bruit synchronisé est obtenu par i'intermediaire d'un dispositif de traitement du signal consituê essentiellement par un filtre 5 et un amplificateur 6, comme dans le cas de la figure 1. Le but de la présente invention est de remédier aux inconvénients des dispositifs de protection anti-bruit précités en créant un dispositif simple, peu onéreux et protégeant efficacement les tympans du bruit dans un domaine allant des basses fréquences aux hautes fréquences. Suivant l'invention, ce dispositif de protection à l'égard du bruit est caractérisé en ce qu'il comprend un bouchon creux destiné à être introduit dans la cavité du conduit auditif externe de l'oreille et en ce qu'au moins une partie des moyens pour engendrer ledit contre-bruit sont places à l'intérieur de ce bouchon, de fagon à tre disposés au voisinage immédiat de l'entrée du conduit auditif externe. Ainsi, le dispositif de protection à l'égard du bruit conforme à l'invention fonctionne sur le principe de l'atténuation active du bruit mais dans une conception proche de certains dispositifs d'atténuation passive puisqu'il vient se placer dans le conduit auditif externe de l'oreille. L'atténuation du bruit obtenu par ce dispositif est de manière inattendue largement supérieure à celle obtenue par les dipositifs d'atténuation active connus. Il semble que les raisons de cette forte atténuation soient dues à la particularité qu'ont le conduit auditif externe de l'oreille et surtout le tympan qui le ferme de ne réfléchir que faiblement les ondes acoustiques. Or le conduit auditif externe de l'oreille et le tympan constituent en fait des parois du dispositif, de sorte que n'apparaissent dans le dispositif que des phénomènes de réflexion d'ondes résiduels comparés à l'art antérieur, peu préjudiciables au bon fonctionnement du dispositif d'atténuation active du bruit. De plus, la forme du conduit auditif externe de l'oreille se rapproche du cas mono- dimensionnel déjà évoqué en référence à la figure 2, de sorte que les ondes auditives sont plus faciles à maîtriser. Selon une version avantageuse de l'invention, les moyens pour engendrer ledit contre-bruit comprenant au moins un haut-parleur et au moins un microphone sont caractérisés en ce qu'au moins un tel haut-parleur et au moins un tel microphone sont places à l'intérieur du bouchon creux de telle sorte que la zone d'atténuation maximale du bruit formée par la superposition du bruit extérieur et du contre-bruit soit située à l'intérieur du conduit auditif. Cette réalisation permet de bénéficier pleinement des avantages du dispositif précédemment énumérés. Selon une autre version préférée de l'invention, le corps creux, que l'on place dans le conduit auditif externe de l'oreille! comprend une paroi en matière semi- rigide, isolante phoniquement et l'intérieur de ce corps creux est rempli d'une matière absorbant les sons sous forme d'une mousse. Cette mousse permet de caler le haut-parleur et le microphone tout en atténuant passivement le bruit. La paroi en matière semi-rigide présente une certaine déformabilité qui lui permet d'épouser la forme du conduit auditif de l'oreille. D'autres particularités et.avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description ci- après. Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs: - la figure 1 est une vue schématique d'un dispositif de protection contre le bruit, fonctionnant selon le principe de l'atténuation active, connu de l'art antérieur, - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale d'un dispositif de protection contre le bruit, fonctionnant selon le principe de l'atténuation active' dans le cas d'un conduit monodimensionnel, - la figure - est une vue en coupe suivant un plan vertical médian d'un dispositif de protection contre le bruit conforme à l'invention, en position d'utilisation, - la figure 4 est une vue en coupe d'une variante du dispositif de protection contre le bruit conforme à l'invention. Dans la réalisation de la figure 3, le dispositif de protection 11 à l'égard du bruit, conforme à l'invention vient s'appliquer contre l'oreille de l'utilisateur. Ce dispositif comprend des moyens, à savoir un microphone 16, un haut-parleur 15 et un dispositif électronique de traitement du signal 17, pour engendrer un contre-bruit. Ces moyens relèvent d'une technologie bien connue, comme cela a été rappelé cidessus, en référence à la figure 1. L'homme du métier a donc toute latitude pour choisir convenablement les moyens adéquats à la réalisation de l'invention. Le contre-bruit est destiné à se superposer au bruit dont veut se protéger l'utilisateur afin de l'annuler. Ce contre-bruit présente donc la mème amplitude et la même fréquence que le bruit mais il est en opposition de phase avec ce dernier, de sorte que leur superposition engendre le silence. Le microphone 16 capte le signal sonore à traiter et l'envoie au dispositif électronique 17 qui traite ce signal et forme un contre-signal qui est émis sous forme de bruit par le haut-parleur 15. Ce dispositif de protection 11 comprend également un bouchon creux 12 constitué par une enveloppe ou paroi tubulaire 14 allongée qui est introduite dans le conduit auditif externe 13 de l'oreille de l'utilisateur de façon à adhérer parfaitement à celui-ci et d'en former une espèce de prolongement: ce prolongement n'est nécessaire que si, pour des raisons d'encombrement, le haut-parleur 15 et le microphone 16 ne peuvent tre logés dans le conduit auditif externe 13 proprement dit. Le microphone 16 et le haut-parleur 15 sont positionnés A l'intérieur de ce bouchon creux 12. Le haut - parleur 15 et le microphone 16 sont disposés de telle sorte - que le contre bruit émis tend à annuler le bruit à l'intérieur m me du conduit auditif externe 13 de l'oreille de l'utilisateur. Pour ce faire, le haut-parleur 15 est disposé à l'extrémité du bouchon creux 12 qui émerge hors du conduit auditif externe 13 de l'oreille de. l'utilisateur, le pavillon du haut-parleur 15 étant tourné vers l'intérieur du conduit auditif externe 13 de l'oreille de l'utilisateur de façon à émettre le contre-bruit dans la direction du tympan et à le superposer avec le bruit dans le conduit auditif externe 13 de l'oreille de l'utilisateur. Le microphone 16 est quant à lui disposé en aval du haut-parleur 15 à l'intérieur du conduit auditif externe 13 de l'oreille de l'utilisateur. L'enveloppe ou paroi tubulaire 14 allongée est constituée d'une matière semi-rigide compressible qui permet d'introduire cette enveloppe 14 dans le conduit auditif externe 13 de toute oreille, d'en épouser les formes et d'y adhérer hermétiquement. Il est nécessaire également que cette matière constituant l'enveloppe 14 soit un bon isolant phonique ou acoustique une telle matière est par exemple du silicone. L'intérieur de la cavité délimitée par l'enveloppe 14 du corps creux o sont positionnés le microphone 16 et le haut-parleur 15 est rempli d'une matière 18 absorbant les sons de façon à ajouter à l'atténuation active réalisée par le dispositif une atténuation passive, une telle matière 18 est par exemple une mousse de silicone ou de polyuréthane élastique. Le bouchon creux 12 est solidaire d'un couvercle 19 qui vient s'appliquer contre l'oreille par l'intermédiaire d'un joint d'adhérence 19a de façon à former un nouvel écran passif d'atténuation du bruit. Le couvercle 19 permet également la protection du bouchon creux 12. Ce couvercle peut tre soit un bottier d'un casque du type serre-tte soit un bottier que l'on accroche autour de l'oreille du type des appareils auditifs. La solidarisation du bouchon creux 12 au couvercle 19 s'opère grace à une paroi rigide 21. La protection passive au bruit réalisée par le couvercle-19 est renforcée par le remplissage de la cavité interne du couvercle 19 par une matière 20 absorbant les sons. Le couvercle 19 permet également de loger le dispositif 17 de traitement du signal. Ce dispositif 17 reçoit le bruit capté par le microphone, génère le contre- bruit adéquat et le réinjecte par l'intermédiaire du haut-parleur 15. Le dispositif 17 est relié à une voie phonie 22, de sorte que l'utilisateur du dispositif selon l'invention peut recevoir des messages auditifs venant de l'extérieur tout en étant soustrait au bruit ambiant. Dans la réalisation de la figure 4, on a détaillé un corps creux 12a selon une variante du dispositif de protection à l'égard du bruit. A l'intérieur ou au voisinage du corps creux 12a constitué par une enveloppe 14a et rempli d'une matière absorbant le son du type mousse 18a sont placés plusieurs microphones 26, 36, 46 plusieurs haut-parleurs 25, 35. 45 -IJ,4a OZ '6 'e6I: anbsem atq!àed el muop quewiiOns ua qa e^ Ba elT i91 'ST etT eZT saTqied sal anb Aa4sTsqns 4uesstel au ua iú aBrn6l el e 4 mp Tz-TsodsIp 0I el Jai+3idwTs quaaqau;nad uo eadqno ua euoizua^ull ap aipem np iT.os sus s uos S euo T+pow sasnaJiqwou ap To-xnla ç JaqJodde rInad uo qa aJiJmgp ap jua^A uo,1 anb saldwaxa xne aqTwI sed qsaBu uot; uaAurI. 6npuaqua uala -T3i9p 4uawwapgid S inlaa V alqelqwas queqsai qtnjq np pJeOg;I e uoTimaaoud ap +tztsodsip np aqsaJ Bl 'Tnjq np a^ATme uoi; enuçep adTJuiid al aTdes ua JanbiTdde uo6e+ ap Lt 'Lú 6LZ leubis np 7uawaITeAq ap sanbTuodjmale s+TqTsodsp sJnaiTsnld qa L S Sq09 Z sap aunl q eawJoUuom +TTsodsTa b ( ú i) sinalied -_ne4 sap no np Ie^e ua 9sodsTp qsa (9ú 9T) auoqdoJitw un suzow ne.nb a ua qa (eZI ZI) xnaim uo4qnoq 4Tpnp JnaiJiUTl sJa^ seTITjp,ue9 (5ú s ST) sJnalJed-rne4 sam no aBD Jnafes5TITjnl ap allTaJo, ap (B SNOI 3I3GN3A3U l5S09Z revendications 1 à.3, caractérisé en ce que ledit bouchon creux (12; 12a) comprend une paroi (14; 14a) en matière semi-rigide isolante phoniquement. 5. Dispositif conforme à l'une des revendications 1 à 4. caractérisé en ce que la cavité laissée libre à l'intérieur dudit bouchon creux (12, 12a) est remplie d'une matière (18 18ia) absorbant les sons. sous forme d'une mousse. 6. Dispositif conforme à l'une des revendications 1 à 5. caractérisé en ce que ledit bouchon creux (12) est solidaire d'un couvercle (19) destiné à être appliqué contre l'oreille. 7. Dispositif conforme à la revendication 6, caractérisé en ce que ledit bouchon creux (12) est fixé audit couvercle (19) par une paroi rigide (21). 8. Dispositif conforme à l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que ledit couvercle (19) est rempli d'une matière (20) absorbant les sons. sous forme de mousse. 9. Dispositif conforme à l'une des revendications 6 à 8. lesdits moyens pour engendrer ledit contre-bruit comprenant au moins un dispositif électronique (17) de traitement du signal assurant l'adaptation de l'amplitude de la fréquence et de la phase dudit contre- bruit, caractérisé en ce qu'au moins un dispositif électronique de traitement du signal est logé dans ledit couvercle (19). 10. Dispositif conforme à l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il est relié à une voie phonie (22) permettant d'entendre un interlocuteur extérieur.