Brevet FR2827733A1 — publié le 20030124

L'invention est du domaine des dispositifs d'émission d'une onde sonore ou ultrasonore et plus particulièrement un dispositif ou l'énergie peut être apportée par une onde électromagnétique et donc ne nécessitant pas de contact physique de type contact électrique. La présente invention permet d'obtenir des dispositifs extrêmement plats, petits, légers et fiables pouvant par exemple, être intégrés dans une carte bancaire ou un dispositif pour mal entendants logé dans ou à proximité d'une oreille. On peut envisager d'intégrer le dispositif dans une branche de lunette pour rendre le dispositif le plus discret possible. La présente invention peut aussi permettre de réaliser des casques qui permettent d'écouter des signaux audio (provenant de télévision ou de chaînes HIFI) sans alimentation intégrée et sans fil, ce qui permet de réduire le poids des casques et d'augmenter la mobilité de celui qui porte le casque. On connaît déjà des haut-parleurs plats constitués par des bobines plates de matériaux conducteur devant lesquelles sont placés un ou des aimants permanents, ou une autre bobine en regard alimentée par un courant continu. L'alimentation des bobines par un courant alternatif engendre un champ magnétique alternatif qui va s'opposer ou s'ajouter au champ magnétique statique de ou des aimants permanents. Les forces de répulsions ou d'attractions magnétiques engendrées vont créer une vibration de la membrane sur laquelle se trouve la bobine à la fréquence du signal électrique d'excitation de la bobine L'inconvénient est qu'il est nécessaire d'avoir soit des aimants ou soit une seconde bobine pour générer un champ magnétique pouvant s'opposer au champ alternatif que l'on veut transformer en signal sonore. Ce ou ces aimants ou la 2eme bobine constituent des composants supplémentaires qui ne permettent pas de réduire la taille du dispositif transducteur sonore Un deuxième inconvénient réside dans le fait qu'il faut relier par des câbles électriques la bobines au générateur de signal. Si le dispositif est destiné à être mobile et donc nécessite connexion et déconnexion, des risques de mauvais contact électrique existent. La présente invention a pour but d'apporter une solution à ces 2 problèmes. Description de l'invention La description et les dessins qui suivent permettront de mieux comprendre les buts et les avantages de l'invention. Il est clair que cette description a valeur d'exemple et n'a pas de caractère limitatif. La présente invention consiste en Une ou plusieurs pistes conductrices (4), dite classiquement bobine, non plus en métal conducteur de type cuivre ou aluminium mais en métal à la fois conducteur électrique et conducteur magnétique (autrement dit ferromagnétique). De tels métaux sont connus et déjà utilisés et sont, par exemple, des aciers ferromagnétiques ou de maniere preferentielle des alliages à forte teneur en nickel (appelés communement mumetal) ou des alliages amorphes à forte teneur en cobalt, obtenus par trempe rapide ou des materiaux nanocristallins. Le terme mumetal sera employé par la suite par soucis de simplification et aura pour signification un métal ou alliage conducteur électrique à forte perméabilité magnétique. Ces pistes conductrices sont déposées sur un support ou substrat (3) qui peut être très plat, à savoir d'une épaisseur inférieure au millimètre Principe de fonctionnement du dispositif : Si on fait passer un champ électrique variable dans la bobine en métal ou alliage à la fois conducteur et ferromagnétique, un champ magnétique induit va être engendré autour des conducteurs de la bobine et canalisé par le mumetal de cette bobine. Il y aura répulsion ou attraction entre les propres éléments de la bobine qui sont à la fois aimant et conducteur et une vibration sera transmise au support de la bobine aux mêmes fréquences que celles du champ électrique variable appliqué. On utilise ainsi à la fois les propriétés de conduction électrique et de conduction magnétique du mumetal Le support (3) de la bobine est nécessairement en matériaux isolant qui peut être plus ou moins souple et d'épaisseur variable. Il pourra consister, par exemple en un substrat pour circuit imprime. Le ou les conducteurs pourront être inclus à l'intérieur d'une carte type carte bancaire, ou carte à puce communément utilisée de nos jours. La forme géométrique donnée au conducteur constituant la bobine pourra être quelconque mais on aura intérêt pour des raisons d'encombrement à rapprocher les pistes conductrices les unes des autres. Par exemple on pourra réaliser une spirale (figure 3), un serpentin (figure 4), un serpentin en périphérie (figure 5 ) ou tout autre forme. On pourra disposer le ou les conducteurs sur plusieurs couches du substrat pour augmenter la puissance d'émission Le conducteur pourra être refermé ou non sur lui-même suivant le mode d'apport d'énergie : 1) soit le dispositif (figure 1) est alimenté par un générateur électrique (1) par l'intermédiaire de contacts électriques (2) et dans ce cas le conducteur électrique devra être ouvert et disposer d'une interface de connections avec l'extérieur, par exemple des plots métalliques, de telle manière que le courant électrique puisse parcourir le conducteur. 2) soit le dispositif (figure 2) est alimenté sans contact en profitant du fait que la bobine de mumetal constitue une antenne propre à recevoir une onde électromagnétique. On utilise ainsi le télétransport d'énergie. Le fonctionnement de ce systeme est le suivant : L'onde électromagnétique (7) émise par un émetteur (5) et une antenne associée (6) engendre un signal éléctrique dans le ou les conducteurs en mumetal qui se transforme, suivant le principe décrit précédemment en un signal acoustique dans la membrane ou carte supportant la bobine de mumetal aux même fréquences que celles de l'onde électromagnétique excitatrice Dans ce cas le conducteur pourra rester ouvert ou non, le fait de rester ouvert présentant l'avantage de ne pas avoir besoin de refermer la connection par l'intermédiaire d'une autre piste sur une face inférieure ( par l'intermediaire d'une traversée métallisée appelée via). On pourra jouer sur la sélectivité du signal (aptitude à recevoir certaines fréquences de manière préférentielle) en accordant l'impédance du dispositif c'est à dire en choisissant sa fréquence de résonance Pour ce faire on pourra donner au conducteur différentes formes géométriques, par exemple une droite ou une spirale ou un serpentin (figure 1) Les dimensions typiques du conducteur sont des pistes de quelques dizaines de micromètre de large sur quelques dizaines de micromètre d'épaisseurs et une longueur pouvant varier de quelques micromètres à quelques centimètres. On pourra placer simultanément sur un même substrat plusieurs conducteurs non relies électriquement, ceci dans le but soit d'augmenter la puissance sonore soit pour pouvoir disposer de plusieurs fréquences de résonance différentes. Le ou les conducteurs pourront être déposés sur un ou 2 faces du substrat On pourra réaliser un dispositif multicouche en déposant plusieurs dispositifs substrats/conducteurs les uns sur les autres par tout procédé possible (collage, moulage etc) Il est aussi possible de déposer ces conducteurs sur des surfaces planes ou non en utilisant par exemple un poinçon épousant une forme non plane. On peut aussi déposer les conducteurs sur les faces d'un volume de forme quelconque (cube, cylindre etc) La realisation pratique d'un tel dispositif peut se faire de maniere identique à celle des circuits imprimés à savoir déposer puis stratifier une plaque de mumetal sur un substrat de resine polyester, déposer une couche de résine photosensible sur le mumetal, insoler avec une lumière à travers un masque representant la forme du conducteur, retirer la resine non insolée et enfin graver dans un bain la couche de mumetal pour obtenir le conducteur. Un autre procédé de fabrication consiste en un depot de mumetal qui a été reduit en poudre et mélangé à de la colle selon le procedé bien connu dans la fabrication des modules électroniques hybrides et appelé sérigraphie. Dans une volonté de rendre plat le dispositif haut parleur , on pourra par exemple utiliser un substrat de type polyimide ce qui permettra de réaliser un haut parleur extra plat, de quelques dixiemes de millimetre d'épaisseur, eventuellement supporté par un cadre pour permettre sa fixation, par exemple sur un mur. On pourra avantageusement utiliser le dispositif dans une carte dite à puce et s'en servir de moyen de communication et ainsi realiser une carte à puce parlante On pourra avantageusement utiliser le dispositif dans un système pour mal entendant ou pour personne désirant entendre de manière discrète un signal émis par une émetteur d'ondes électromagnétiques :. L'implantation dans ou en périphérie de l'oreille d'un dispositif d'amplification sonore nécessite de l'énergie qui habituellement est apportée par une pile ou une batterie. Cette pile diminue la possibilité de miniaturisation de l'appareil auditif Le dispositif d'émission acoustique objet de la présente invention permet la réalisation d'un dispositif d'aide aux malentendants constitué d'un dispositif classique de détection du son environnant (du type microphone) et d'amplification du son placé par exemple dans une poche de veste. Le hautparleur miniature constitué par notre dispositif en mumetal est intégré dans une pièce épousant la forme du creux de l'oreille. Le dispositif d'amplification teletransmet les signaux électriques correspondants Le fait de pouvoir télétransmettre l'énergie par un émetteur porté par le mal entendant dans un endroit discret (poche d'une veste) autre que l'oreille constitue un avantage et un confort supplémentaire pour le mal entendant du fait de l'allégement du point du dispositif placé dans ou en peripherie de l'oreille. Description des dessins : La figure 1 represente un conducteur en mumetal alimenté par l'intermédiaire de contacts éléctriques La figure 2 represente un conducteur en mumetal télé-alimenté par un émetteur d'ondes électromagnétiques Les figures 3, 4 et 5 représentent des exemples de dessins possibles des conducteurs en mumetal La portée de la présente invention ne se limite pas aux détails des formes de réalisation ci-dessus considérées à titre d'exemple, mais s'étend au contraire aux modifications à la portée de l'homme de l'art. REVENDICATIONS l) dispositif d'émission acoustique caractérisé en ce qu'il comporte : a) un ou plusieurs pistes conductrices électriques réalisées dans un matériau à la fois conducteur électrique et conducteur magnétique (dit ferromagnétique doux) de type mumetal ou alliage à forte perméabilité magnétique b) un substrat isolant sur lequel sont déposés ce ou ces conducteurs 2) dispositif d'émission acoustique selon la revendication 1 caracterisé en ce que la ou les pistes conductrices sont déposés sur une ou plusieurs faces d'un substrat. 3) dispositif d'émission acoustique selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'énergie électrique nécessaire à son fonctionnement est apportée par des contacts électriques. 4) dispositif d'émission acoustique selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'énergie électrique nécessaire à son fonctionnement est apportée par une onde électromagnétique ayant un spectre en fréquence identique au spectre en fréquence acoustique que le dispositif doit émettre. 5) dispositif d'émission acoustique selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il constitue un haut parleur extra plat, d'une épaisseur inférieure au millimétre 6) dispositif d'émission acoustique selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il est intégré à une carte dite à puce . 7) dispositif d'émission acoustique selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il est placé dans un dispositif d'aide aux malentendants à l'intérieur ou en périphérie de l'oreille. 8) dispositif d'émission acoustique selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il est placé dans une ou deux branches de lunette. 9) dispositif d'émission acoustique selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il est placé sur les faces d'un volume quelconque