Brevet FR2640454A1 — publié le 19900615

SYSTEME DE HAUT-PARLEURS La présente invention concerne un système de haut- parleurs prévu pour l'utilisation dans une automobile, et elle porte plus particulièrement sur un système à plusieurs haut-parleurs du type coaxial, prévu pour l'utilisation dans une automobile. L'amélioration du son de haute fidélité que produi- sent des systèmes de haut-parleurs a toujours fait l'objet de beaucoup de recherches. Les systèmes à plusieurs haut- parleurs de type coaxial ont ainsi été utilisés beaucoup plus largement dans les automobiles, mais malgré les carac- téristiques perfectionnées de ces systèmes de haut-parleurs, les résultats n'ont pas été pleinement satisfaisants dans le cas de l'installation à l'intérieur d'une automobile. Diver- ses modifications ont été proposées dans le passé dans le but d'améliorer le réalisme de la reproduction stéréophonique dans l'environnement d'une automobile. Parmi ces modifica- tions figurent le positionnement du transducteur de sons aigus et du milieu de gamme en un emplacement distinct du transducteur de basse fréquence (brevet US 4 502 149), ou le positionnement du transducteur de sons aigus et de milieu de gamme au-dessus du transducteur des fréquences inférieures, avec des axes centraux orientés avec un écart angulaire d'environ 30 (brevet US 4 451 928). La présente demande concerne également l'obtention d'une meilleure reproduction stéréophonique dans l'environnement d'une automobile, et elle porte en particulier sur deux problèmes communs à la repro- duction stéréophonique du son dans l'environnement spécial d'une automobile, et comUns aux brevets précités. Plus précisément, un type de distorsion commun aux systèmes à plusieurs haut-parleurs consiste dans la distor- sion de phase par interaction de champs. Cette distorsion se produit au point de fréquence correspondant au raccordement entre deux transducteurs de tailles différentes qui fonc- tionnenr conjointement pour former un canal discret, et elle est due à la différence de temps ou de phase entre des ondes sonores des deux transducteurs. Des interférences se produi- sent et l'effet résultant consiste dans l'apparition de maxi- mums, de minimums et d'annulations, liés à la phase, qui af- fectent habituellement le plus sévèrement le milieu de la gamme. Parmi les tentatives visant à remédier à cette situa- tion, figurent le placement du transducteur des fréquences élevées à un point auquel les bords intérieurs des membranes coniques des transducteurs des fréquences élevées et des fré- quences basses se trouvent dans le même plan, ou la fixation d'une plaque de retard sur la membrane du transducteur des fréquences élevées. La distorsion de phase par interaction de champsde systèmes à plusieurs haut-parleurs de type coaxial, comme ceux qu'on utilise couramment dans des automobiles, est évi- demment particulièrement prononcée du fait que les ondes so- nores du transducteur de fréquences élevées seront toujours dans l'espace en avant de celles du transducteur de fréquences basses. Le volume réduit de l'automobile ne convient pas à l'utilisation de la plaque de retard, ce qui entraîne une distorsion dans l'environnement spécial d'une automobile. De plus, la perception d'un son stéréophonique exige fondamentalement que deux conditions soient satisfaites. L'auditeur doit être placé de façon à recevoir des signaux provenant des deux voies discrètes, et les signaux qui sont ainsi reçus doivent avoir la proportion correcte qui est im- posée par le son enregistré à-l'origine. Dans l'environnement spécial d'une automobile, ces deux conditions ne peuvent être satisfaites qu'à un point situé au centre de la banquette arrière. Les passagers qui sont assis dans des positions dé- calées par rapport à ce point, comme c'est habituellement le cas, reçoivent fortement les signaux qui proviennent de la voie qui se trouve sur leur côté respectif, et ils reçoivent faiblement les signaux qui proviennent de la voie qui se trouve du côté oppose. Pour résoudre les problèmes précédents, l'invention propose donc un système a plusieurs haut-parleurs de type coaxial, prévu pour l'utilisation dans un véhicule à moteur, qui comprend un transducteur de fréquences basses, un trans- ducteur de fréquences élevées et une enceinte spécialement conçue comportant un capot allongé pratiquement semi-cylin- drique, qui est ouverte à ses deux extrémités longitudinales opposées, et deux panneaux consistant en réflecteurs sonores ayant une section transversale en V, sont montés à l'inté- rieur de l'enceinte en une configuration à deux niveaux, avec un panneau au-dessus du centre de chaque membrane de transducteur. Le système à plusieurs haut-parleurs de type coaxial ayant cette structure divisera séparément les émis- sions sonores des transducteurs de fréquences élevées et de fréquences basses en deux moitiés distinctes, qui seront en- suite émises de façon symétrique par les deux extrémités ou- vertes de l'enceinte. Si les panneaux consistant en réflec- teurs sonores sont également fixés à des distances, par rap- port à leurs transducteurs respectifs, qui permettent d'ef- fectuer une correction pour les ondes sonores à déplacement relativement plus rapide du transducteur de fréquences éle- vées, on peut obtenir une émission totale relativement exemp- te de distorsion de phase par interaction de champs. Si un tel système de haut-parleurs est monté sur ou sous la plage de custode d'un véhicule à moteur, comme le suggère l'inven- tion, il utilisera en tant que barrières de réflexion du son la lunette de custode et les parois latérales de la carrosse- rie du véhicule à moteur, et les passagers assis sur les sièges arrière de l'automobile recevront des signaux sonores provenant des deux voies stéréophoniques discrètes relative- ment exempts de distorsion de phase par interaction de champs, et qui seront très proches des proportions de signaux sonores désirées, qui sont imposées par le son enregistré à l'origine. On a également utilisé fréquemment dans l'art anté- rieur un réflecteur conique, habituellement employé avec un seul transducteur de fréquences basses, monté de façon que le sommet du réflecteur soit placé face au centre de la membrane du transducteur. Le réflecteur de ce type a pour but de pro- duire une émission omnidirectionnelle, et on appelle couram- ment ce type de transducteur un haut-parleur omnidirectionnel. La présente demande porte sur l'obtention d'une émission con- centrée dans deux directions opposées, et on ne doit pas la confondre avec ce type de haut-parleur. Un but de l'invention est de procurer un système à plusieurs haut-parleurs de type coaxial, prévu pour l'utilisa- tion dans un véhicule à moteur, qui comporte uneencente spécia- lement conçue,fixéeaux haut-parleurs du système. Un but supplémentaire de l'invention est de procurer un système de'haut-parleurs de type coaxial prévu pour l'uti- lisation dans un véhicule à moteur, qui soit capable de pro- curer une meilleure qualité sonore et une meilleure reproduc- tion stéréophonique pour les passagers du véhicule. Un aspect de l'invention porte sur un système à plusieurs haut-parleurs de type coaxial, prévu pour l'utili- sation dans un véhicule à moteur, caractérisé en ce qu'il comprend: un transducteur de fréquences basses; un transduc- teur de fréquences élevées; et une enceinte, cette enceinte comprenant un capot allongé pratiquement semi-cylindrique, ouvert a deux extrémités opposées, avec ses faces d'extrémités inclinées de façon que leurs parties inférieures soient si- tuées plus à l'extérieur que leurs parties supérieures; un fond plat et rigide dont la longueur et la largeur sont égales à celles du capot allongé semi-cylindrique, ce fond plat com- portant une ouverture centrale, et le transducteur de fré- quences basses étant fixé au fond plat, avec une membrane de ce transducteur placée face à l'ouverture précitée; et l'in- térieur de l'enceinte comportant une section supérieure et une section inférieure qui sont définies par deux réflec- teurs sonores ayant une section pratiquement en V, et qui sont montés à deux niveaux perpendiculairement à la direc- tion de la longueur du capot allongé pratiquement semi-cy- lindrique, l'arête du réflecteur sonore du niveau inférieur faisant face au centre de la membre du transducteur de fré- quences basses, le transducteur de fréquences élevées étant fixé entre les deux plaques formant un angle, du réflecteur sonore du niveau inférieur, et le réflecteur sonore du ni- veau supérieur étant fixé à la face inférieure du capot semi-cylindrique, avec son arête placée face au centre de la membrane du transducteur de fréquences élevées. L'invention sera mieux comprise a la lecture de la description qui va suivre de modes de réalisation, donnés à titre d'exemples non limitatifs. La suite de la description se réfère aux dessins annexes dans lesquels: La figure 1 est une vue en perspective éclatée d'un exemple du système de haut-parleurs de l'invention; La figure 2 est une coupe schématique du système de haut-parleurs d'un mode de réalisation préféré de l'in- vention; La figure 3 est une vue en élévation par le côté gauche du. système de haut-parleurs représenté sur la figure 2; La figure 4 est un schéma qui illustre la distribu- tion du son que produit le système de haut-parleurs de l'in- vention, lorsqu'il est monté sur la plage de custode d'un véhicule à moteur; La figure 5 est une coupe schématique montrant un mode de réalisation différent du système de haut-parleurs de l'invention; La figure 6 est une coupe schématique montrant en- core un autre mode de réalisation différent du système de haut-parleurs de l'invention; et La figure 7 est formée par des vues en plan qui montrent divers modes de réalisation possibles du système de haut-parleurs de la présente invention. En considérant plus particulièrement les dessins, on voit sur les figures i à 3 un système de haut-parleurs (désigné de façon générale par la référence 8) ayant une en- ceinte qui comporte un capot allongé pratiquement semi-cy- lindrique, à laquelle on peut donner diverses configurations dimensionnelles. La longueur, la largeur et le diamètre pré- férés de l'enceinte seront choisis en fonction du diamètre de la membrane du transducteur de fréquences basses, de façon que l'enceinte n'occupe pas plus d'espace qu'il n'est néces- saire. Un mode de réalisation de l'invention 8 comprend donc un transducteur de fréquences basses 1, un transducteur de fréquences élevées 2 et une enceinte 3 qui est constituée par une face inférieure plane 4 au centre de laquelle se trouve une.ouverture 41, deux panneaux constituant des ré- flecteurs sonores, ayant une section en V, 5A, 5B, un capot allongé de forme pratiquement semi-cylindrique, 6, ouvert à ses deux extrémités longitudinales opposées, les faces des extrémités longitudinales étant inclinées de façon que leurs parties inférieures soient situées vers l'extérieur par rap- port à leurs parties supérieures, et deux obturateurs en mousse acoustique 7, fixes aux extrémités opposées. Le transducteur de fréquences basses 1 est fixé sur le côté in- férieur de la face inférieure plane 4, avec sa membrane en correspondance avec l'ouverture 41 et face à cette-dernière. Le transducteur de fréquences élevées 2 est fixé de façon appropriée entre les plaques du réflecteur sonore 5A, qui font un angle entre elles, et avec sa membrane placée face au réflecteur sonore 5B fixé au-dessus, qui est fixé à la face inférieure du capot semi-cylindrique 6. Le réflecteur sonore inférieur à section en V, 5A, est fixé de façon ap- propriée aux côtés longitudinaux intérieurs, disposés en regard, du capot semi-cylindrique 6, avec un espace libre suffisant entre l'extrémité de chacune des plaques formant un angle, et le côté inférieur du capot semicylindrique 6, de façon que le son qui est émis par le transducteur de fréquences élevées 2 puisse traverser cet espace sans ren- contrer d'obstacle. Les réflecteurs sonores à section en V, 5A, 5B, sont dimensionnés et positionnés de façon qu'il existe une surface réfléchissant le son au-dessus de la to- talité de l'étendue de la membrane de chaque transducteur, et que l'émission sonore respective du transducteur soit divisée en deux moitiés séparées. Comme on peut mieux le comprendre en considérant les figures 1 et 2, l'enceinte 3 est formée de façon que sa longueur au niveau de son sommet soit inférieure à la longueur de la face inférieure plane 4. L'invention prévoit l'utilisation d'un amplifica- teur d'émission sonore du type bien connu habituel, qui n'est pas représenté. La principale fonction de l'invention consiste dans la division de l'émission sonore des deux transducteurs 1, 2 en deux moitiés séparées qui sont émises de façon symé- trique par les deux extrémités opposées de l'enceinte. De plus, si on respecte les distances appropriées entre les po- sitions des deux réflecteurs sonores 5A, 5B, et celles des deux transducteurs 1, 2, la longueur du chemin sonore H (voir la figure 2) sera pratiquement égale à la longueur du chemin sonore L, et H' sera pratiquement égale à L'. Si on rend presque égales les longueurs de chemin que parcourent les ondes sonores des deux transducteurs, on réduit les dis- cordances de temps et de phase entre les ondes sonores des deux hautparleurs, et on obtient une émission relativement exempte de distorsion de phase par interaction de champs. Comme le montre la figure 4, si le système de haut-parleurs de l'invention est monté sur ou sous la plage de custode d'un véhicule à moteur, il utilise en tant que barrières réfléchissantes la lunette de custode et les pa- rois latérales de la carrosserie du véhicule. La position en biais appropriée du capot semi-cylindrique 6, avec des trous latéraux associés, est essentielle pour diriger le son des deux voies stéréophoniques discrètes vers les deux positions les plus fréquemment occupées par des passagers assis sur la banquette arrière d'un tel véhicule a moteur. Comme on peut le voir, ceci a pour effet de renforcer le réalisme stéréophonique qu'on obtient à ces emplacements. La figure 5 montre un mode de réalisation diffé- rent de l'invention, qui a été modifié pour l'utilisation avec un seul haut-parleur couvrant la totalité de la gamme de fréquences. L'enceinte spécialement conçue comprend la face inférieure plane 4, le capot semicylindrique 6 ouvert aux deux extrémités opposées, et les obturateurs en mousse acoustique 7, décrits précédemment et, conformément à ce mode de réalisation particulier, un seul réflecteur sonore à section en V, 5, placé ici encore de façon à produire une émission sonore comprenant deux moitiés séparées qui sont émises de façon symétrique par les deux extrémités opposées. La figure 6 représente encore un autre mode de réalisation de l'invention, modifié pour l'utilisation avec un système à trois haut-parleurs. L'enceinte comprend ici encore la face inférieure plane 4, le capot semicylindrique 6 ouvert aux deux extrémités opposées, et les obturateurs en mousse acoustique 7. Les réflecteurs sonores 5A, 5B, 5C sont fixes à trois niveaux, en étant ici encore positionnés de façon à produire une émission sonore formée par deux moitiés qui sont émises de façon symétrique par les deux extrémités opposées de l'enceinte. De plus, les réflecteurs sonores sont positionnés mutuellement et par rapport aux transduc- teurs associés de façon que les longueurs des chemins sonores que parcourent les émissions des trois transducteurs soient les plus proches possibles. La figure 7 montre des vues en plan de dessus de divers modes de réalisation possibles de l'invention, et la partie A représente l'enceinte 6 spécialement conçue qui a été décrite précédemment en relation avec la figure 1, la partie B représente une enceinte 6 ayant la forme d'un arc correspondant à un petit angle, la partie C montre une en- ceinte 6 ayant la forme d'un coude, et la partie D montre une enceinte 6 ayant des extrémités évasées. On peut utiliser l'invention décrite, non seule- ment dans l'environnement d'un véhicule à moteur, mais éga- lement dans tout environnement fermé de dimensions réduites, et on peut également l'utiliser dans un système de sonorisa- tion de locaux. On a donc décrit et représenté un nouveau système de haut-parleurs qui atteint tous les buts et procure tous les avantages recherchés. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Système à plusieurs haut-parleurs de type coa- xial, prévu pour l'utilisation dans un véhicule à moteur, caractérisé en ce qu'il comprend: un transducteur de fré- quences basses (1); un transducteur de fréquences élevées (2); et une enceinte (3), cette enceinte comprenant un capot allongé pratiquement semi-cylindrique (6), ouvert à deux extrémités opposées, avec ses faces d'extrémités inclinées de façon que leurs parties inférieures soient situées plus à l'extérieur que leurs parties supérieures; un fond plat et rigide (4) dont la longueur et la largeur sont égales à cel- les du capot allongé semi-cylindrique (6), ce fond plat com- portant une ouverture centrale (41), et le transducteur de fréquences basses (1) étant fixé au fond plat (4), avec une membrane de ce transducteur placée face à-l'ouverture préci- tée; et l'intérieur de l'enceinte (3) comportant une section supérieure et une section inférieure qui sont définies par deux réflecteurs sonores (5A, 5B) ayant une section pratique- ment en V, et qui sont montés à deux niveaux perpendiculaire- ment a la direction de la longueur du capot allongé pratique- ment semi-cylindrique (6), l'arête du réflecteur sonore du niveau inférieur (5A) faisant face au centre de la membrane du transducteur de fréquences basses (1), le transducteur de fréquences élevées (2) étant fixé entre les deux plaques formant un angle, du réflecteur sonore du niveau inférieur (5A), et le réflecteur sonore du niveau supérieur (5B) étant fixé à la face inférieure du capot semi-cylindrique (6), avec son arête placée face au centre de la membrane du transduc- teur de fréquences élevées (2). 2. Système à plusieurs haut-parleurs de type coa- xial selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un seul transducteur (1) est monté sur l'enceinte (3), avec un seul réflecteur sonore (5) ayant une section en V monté a l'inté- rieur de l'enceinte (3). 3. Système à plusieurs haut-parleurs de type coa- xial selon la revendication 1, caractérisé en ce que trois tramsducteuls sont montés dans l'enceinte (3), avec trois ré- flecteurs sonores (5A, 5B, 5C) à section en V montés à l'intérieur de l'enceinte (3). 4. Système à plusieurs haut-parleurs de type coa- xial selon l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que l'enceinte (3) comporte au moins deux extrémités ouvertes opposées.