Brevet FR3079958A1 — publié le 20191011

DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne un dispositif de conduction osseuse et une borne interactive le comportant. ETAT DE LA TECHNIQUE La conduction osseuse désigne la transmission de la vibration à l'oreille interne par stimulation osseuse du crâne. Ce phénomène est connu de manière empirique depuis le début de l'audiométrie pour vérifier le fonctionnement de l'oreille interne. Elle trouve son application première dans les prothèses auditives, mais l'évolution des connaissances et de la technologie fait naitre de nouveaux usages. Cependant, les transducteurs utilisés pour la conduction osseuse génèrent toujours du rayonnement sonore, ce qui nuit à l'utilisation de cette technique pour une écoute individuelle dans un lieu public car le signal sonore peut être perçu à proximité de l'utilisateur, d'une part, et ce qui entraîne la diminution de la perception dans le cas d'une conduction aérienne et osseuse simultanée, d'autre part. De plus, la transmission par conduction osseuse provoque un filtrage fréquentiel induit par les tissus du corps humain (dépendant de la distance transmetteur - oreille interne) dans la restitution du signal sonore. Si bien que l'écoute est de faible qualité sonore. EXPOSE DE L'INVENTION La présente invention vise à remédier à tout ou partie de ces inconvénients. A cet effet, selon un premier aspect, la présente invention vise un dispositif de conduction osseuse, qui comporte : - au moins un transducteur électroacoustique vibrant, une pièce du transducteur électroacoustique étant mise en vibrations représentatives d'un signal audio, - un moyen de détection de présence d'un utilisateur en contact avec ladite pièce et 2 - un moyen d'inhibition de la vibration de la pièce du transducteur électroacoustique lorsqu'aucun contact avec un utilisateur n'est détecté. Grâce à ces dispositions, lorsqu'il n'y a pas d'utilisateur pour recevoir les vibrations mécaniques de la pièce, cette pièce n'est pas en vibration et on évite un 5 rayonnement sonore. Pour utiliser le dispositif, l'utilisateur n'a donc qu'à positionner une partie de son corps en contact avec la pièce du transducteur électroacoustique destinée à vibrer dès lors qu'une détection de présence est obtenue. L'intérêt est multiple : - l'utilisateur vit une expérience sensorielle immersive unique, 10 - l'écoute est possible en milieu bruyant sans casque audio - l'écoute peut se faire en environnement calme sans casque audio et sans générer de nuisance sonore à proximité de l'utilisateur. Dans des modes de réalisation, le moyen de détection de présence d'un utilisateur comporte un capteur capacitif dont la capacité électrique est fonction de la 15 présence d'une partie du corps humain à proximité d'une partie du capteur. Grâce à ces dispositions, la détection est particulière fiable. Dans des modes de réalisation, la pièce mise en vibrations constitue au moins une partie d'une antenne conductrice du capteur capacitif. Grâce à ces dispositions, la configuration mécanique du dispositif est 20 simplifiée, la pièce mise en vibrations servant à la fois de diffuseur et de partie de capteur. Dans des modes de réalisation, le transducteur est isolé par une coque acoustique. Le signal est ainsi transmis uniquement par contact, Le transducteur n'émet 25 aucun rayonnement aérien audible. Dans des modes de réalisation, la surface externe de la pièce d'un transducteur électroacoustique perpendiculaire aux mouvements de vibration présente une plus grande dimension inférieure à 15 millimètres. Grâce à ces dispositions les longueurs d'ondes émises de manière aérienne sont limitées, d'une part, et un coude d'un utilisateur peut être mis en contact avec toute la surface externe, d'autre part, ce qui réduit l'émission aérienne. Selon un deuxième aspect, la présente invention vise une borne interactive qui comporte au moins un dispositif de conduction osseuse objet de l'invention et : 3 - un boîtier muni d'au moins une ouverture d'un diamètre inférieur à deux centimètres, - un circuit électronique pour transformer un signal audio en un signal électrique de commande d'au moins un transducteur électroacoustique 5 vibrant d'un dispositif de conduction osseuse et - dans chaque ouverture, une pièce d'un transducteur électroacoustique dont les vibrations sont représentatives du signal audio. Grâce à ces dispositions, d'une part, lorsqu'il n'y a pas de coude d'un utilisateur pour recevoir les vibrations mécaniques de la pièce, cette pièce n'est pas en vibration 10 et on évite un rayonnement sonore et, d'autre part, lorsqu'un coude d'un utilisateur est positionné dans une ouverture, ce coude forme un obturateur pour le rayonnement sonore aérien des vibrations de la pièce en vibration. Pour utiliser la borne, l'utilisateur n'a donc qu'à positionner un coude sur chaque ouverture du boîtier du dispositif objet de l'invention et positionne ses mains, 15 comme des écouteurs, sur ses oreilles. L'utilisateur en plaçant sur ses tempes la base de la paume de ses mains et en refermant celles-ci sur ses oreilles, perçoit le signal audio uniquement par conduction osseuse. La vibration est transmise du connecteur à l'oreille interne par le coude puis la main et enfin les os crâniens. Les mains en obstruant les canaux auditifs 20 évitent la conduction aérienne propre aux transducteurs et favorisent la perception par conduction osseuse. Le rayonnement acoustique est ainsi réduit par l'effet conjoint du détecteur de présence, l'obturation de chaque ouverture par un coude et le positionnement des mains sur les oreilles. La présente invention permet ainsi la diffusion d'un contenu sonore par 25 conduction osseuse, l'utilisateur faisant usage de ses mains comme écouteur, ce qui lui permet aussi d'atténuer le bruit ambiant. Dans des modes de réalisation, le circuit électronique comporte un amplificateur et un processeur numérique configuré pour adapter la réponse fréquentielle du signal en sortie de l'amplificateur en fonction du signal d'entrée en 30 compensation du filtrage corporel de l'utilisateur. Grâce à ces dispositions, l'atténuation des ondes acoustiques par le corps humain, qui n'est pas constante pour les longueurs d'ondes utilisées, est compensée pour ces différentes longueurs d'ondes. 4 Dans des modes de réalisation, la borne interactive comporte un modulateur pour moduler le signal audio avec une porteuse de fréquence ultrasonore. Dans des modes de réalisation, le boîtier comporte un matériau dérivé du bois de densité supérieure à 1400 kg/m3 et isolé de l'intérieur par une mousse type 5 polyuréthanne haute résilience, à cellule ouverte, de densité supérieure à 30 kg/m3. Grâce à ces dispositions, le rayonnement dans les fréquences sonores est encore réduit. Dans des modes de réalisation, la borne interactive comporte un écran tactile et/ou un système de réception de paiement configuré pour déclencher la lecture d'un 10 média comportant un message audio diffusé par le dispositif de conduction osseuse. La borne est ainsi autonome et peut être mise à disposition du public dans tout lieu où un message sonore peut être diffusé, par exemple un musée, un site touristique, un commerce. 15 BREVE DESCRIPTION DES FIGURES D'autres avantages, buts et caractéristiques de la présente invention ressortiront de la description qui va suivre faite, dans un but explicatif et nullement limitatif, en regard des dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 représente, schématiquement et en perspective, un mode de 20 réalisation particulier du dispositif objet de l'invention, - la figure 2 représente, schématiquement et en perspective partiellement éclatée, le dispositif illustré en figure 1, - la figure 3 représente, en vue de côté, une pièce de transducteur présente dans une ouverture de boîtier, dont la surface supérieure est destinée à être 25 en contact avec le coude d'un utilisateur, - la figure 4 représente, schématiquement, un mode de réalisation particulier d'un circuit électronique du dispositif objet de l'invention et - la figure 5 représente des étapes d'un procédé de fonctionnement du dispositif illustré en figures 1 à 4. 30 DESCRIPTION DE MODES DE REALISATION DE L'INVENTION On note, dès à présent, que les figures 1 à 4 ne sont pas à l'échelle. On observe, en figures 1 et 2, un dispositif de conduction osseuse 10 qui comporte : 5 - au moins un transducteur électroacoustique vibrant 19 et 20, une pièce, respectivement 17 et 18, d'un transducteur électroacoustique, respectivement 19 et 20, étant mis en vibrations représentatives d'un signal audio, 5 - un moyen de détection de présence d'un utilisateur en contact avec ladite pièce (voir figure 3) et - un moyen d'inhibition de la vibration de la pièce du transducteur électroacoustique lorsqu'aucun contact avec un utilisateur n'est détecté. Dans le mode de réalisation illustré en figures 1 et 2, le dispositif de 10 conduction osseuse 10 est intégré dans un boîtier 11 muni d'au moins une ouverture, ici deux ouvertures 12 et 13 sur sa face supérieure. Ce boîtier 11 comporte, de plus, un circuit électronique 21 pour transformer un signal audio en un signal électrique de commande d'au moins un transducteur électroacoustique vibrant 19 et 20. Dans chaque ouverture 12 et 13, émerge une pièce, respectivement 17 et 18 d'un 15 transducteur électroacoustique, respectivement 19 et 20, dont les vibrations sont représentatives du signal audio. La vibration de chaque transducteur 19 et 20 est transmise par un connecteur en acier, ou pièce vibrante 17 et 18, avec une surface de contact équipée d'un capteur capacitif qui commande le déclenchement du signal vibratoire. Le transducteur est 20 isolé par une coque acoustique 24 (figure 3). Cette coque 24 contient les composants du transducteur (aimant, bobine...). S'agissant du transducteur électroacoustique, techniquement proche d'un haut-parleur vibrant dont la membrane est remplacée par une pièce vibrante, aussi appelée « connecteur » ou « contacteur » car elle assurer la connexion ou le contact avec le corps de l'utilisateur. Ce transducteur est 25 préférentiellement du type électrodynamique ou de type à cristal piézoélectrique. La désolidarisation des composants avec la coque 24 et la densité de la coque 24 réduisent, voire élimine le rayonnement aérien du dispositif. Le signal utile est transmis uniquement par contact avec le corps de l'utilisateur, chaque transducteur n'émettant aucun rayonnement aérien audible. 30 Les deux ouvertures 12 et 13 présente, préférentiellement, un diamètre inférieur à deux centimètres, pour être couvertes par des coudes de bras repliés. Chacune des ouvertures 12 et 13 est, préférentiellement, entourée d'une zone en creux, pour guider mécaniquement le coude de l'utilisateur vers sa meilleure position 6 de contact avec les pièces vibrantes 17 et 18, c'est-à-dire la position où l'olécrane est en appui sur toute la surface externe de la pièce vibrante. Préférentiellement, la surface du boîtier 11 autour de chaque ouverture 12 et 13 est recouverte d'une matière souple pour, à la fois, adoucir le contact du coude et 5 éviter que la vibration se propage de l'olécrane sur la surface du boîtier 11, ce qui risquerait de provoquer une émission sonore aérienne par cette surface du boîtier 11. Les transducteurs électroacoustiques comportent, par exemple, des solénoïdes parcourus par des courants d'excitation. Les champs magnétiques générés par ces solénoïdes provoquent le déplacement vertical des pièces 17 et 18. 10 Les pièces 17 et 18 sont indépendantes des transducteurs. Les transducteurs sont équipés d'un écrou afin de pouvoir y adapter une pièce vibrante telle que les connecteurs 17 et 18. Les transducteurs 19 et 20 et les pièces 17 et 18 présentent un axe de déplacement 16 perpendiculaire à chacune des ouvertures 12 et 13 et passant par le 15 centre de ces ouvertures. Le diamètre des ouvertures 12 et 13 est, moyennant un jeu évitant le blocage, égal au diamètre du connecteur. Un matériau souple peut être prévu sur la partie en contact avec la peau. L'ouverture 14 correspond à l'entrée de l'alimentation électrique et/ou de signal audio auxiliaire. 20 Le boîtier 11 représenté en figures 1 et 2 possède une forme générale en parallélépipède rectangle. Cependant, toute autre forme géométrique permettant l'appui de coudes sur des ouvertures situées en face supérieure du boîtier 11 peut être utilisée. Dans le mode de réalisation représenté, le boîtier 11 est composé d'un matériau dérivé du bois de forte densité supérieur à 1400 kg/m3 et isolé de l'intérieur 25 par une mousse type polyuréthanne haute résilience, à cellule ouverte, de densité supérieure à 30 kg/m3. On observe, en figure 3, un exemple de pièce en mouvement dans les ouvertures. Ici, la pièce 17 présente l'axe de symétrie 16 et est composé de trois segments cylindriques coaxiaux 31, 32 et 33. De bas en haut, ces trois parties ont les 30 fonctions suivantes : - partie 33, pas de vis pour fixer la pièce au transducteur électroacoustique vibrant, - partie 32, segment plus large ayant deux fonctions o permettre une meilleure stabilité de la pièce, et 7 o réduire le rayonnement en créant un recouvrement dans l'ouverture 12 ou 13 du boîtier 11, - partie 31, segment final de hauteur au moins égale à l'épaisseur de la partie supérieure du boîtier 11, en contact avec le corps de l'utilisateur à travers 5 l'ouverture 12 ou 13. Préférentiellement, la surface de contact supérieure de la pièce 17 ou 18 présente une plus grande dimension, généralement un diamètre, inférieur à 15 millimètres. Cette surface constitue la surface externe de la pièce 17 ou 18 qui est perpendiculaire aux mouvements de vibration de cette pièce. Préférentiellement, pour 10 la pièce vibrante 17 ou 18: - la hauteur totale de la pièce vibrante est préférentiellement supérieure ou égale à dix fois le diamètre de la surface de contact et - la géométrie de la pièce vibrante évite tout déplacement latéral de celle-ci. Par exemple, la partie supérieure 31 présente un diamètre de neuf millimètres 15 et une hauteur de 26 millimètres, la partie intermédiaire 32 présente un diamètre de 15 millimètres et une hauteur de 25 millimètres et la partie inférieure 33 est une tige filetée de hauteur de sept millimètres. Une rondelle métallique 23 forme un contact électrique du capteur capacitif. Une liaison électrique relie cette rondelle 23 au circuit électronique du capteur 20 capacitif. Ainsi, la pièce vibrante 17 ou 18 constitue une partie d'antenne du capteur capacitif. On observe, en figure 4, un schéma de circuit électronique 21, qui comporte : - une source de signal audio 37 (ici stéréophonique), - un processeur de signal numérique 22 (en anglais DSP pour digital signal 25 processor), - une alimentation électrique 38 reliée, pour son fonctionnement ou pour sa recharge, à un réseau électrique 39, au moins un amplificateur 35 relié à chaque transducteur électroacoustique 19 et 20, 30 un moyen 40 de détection de présence d'un coude d'un utilisateur dans au moins une ouverture 12 et 13. La source 37 comporte, par exemple, un lecteur multimédia et des programmes multimédia conservés en mémoire. Alternativement, la source 37 comporte un accès 8 à un réseau, par exemple internet, permettant d'accéder à des programmes multimédia. La source 37 ou le processeur 22 inhibe la vibration de la pièce 17 ou 18 d'au moins un transducteur électroacoustique, respectivement 19 ou 20, lorsqu'aucun 5 coude n'est détecté par le moyen de détection 40 dans l'ouverture, respectivement 12 ou 13, où se trouve ladite pièce 17 ou 18. A cet effet, le moyen de détection 40 constitue un interrupteur « On/off » qui déclenche ou arrête de la lecture d'un média comportant un signal sonore à émettre et/ou de la transmission aux transducteurs électroacoustiques d'un signal de commande représentatif de ce signal sonore. 10 Chaque moyen de détection 40 est, par exemple, un capteur capacitif, un capteur résistif, un capteur optique, un capteur de rayonnements infrarouges, un capteur thermique (tel qu'une thermistance) ou un contacteur, positionné en regard ou autour d'une ouverture 12 ou 13. Dans le cas d'un capteur capacitif, la capacité électrique du capteur capacitif 15 est fonction de la présence d'une partie du corps humain à proximité du capteur. Comme exposé en regard de la figure 3, la pièce vibrante 17 ou 18 peut constituer une partie d'une antenne du capteur capacitif. Le capteur capacitif est par exemple de type interface-Z (marque déposée). Par exemple, le capteur capacitif est un capteur donnant une réponse tout ou rien, dite « On/Off », en fonction des changements 20 survenant dans son environnement direct. Le capteur capacitif dispose de : - un connecteur trois points, en sortie du capteur, à brancher sur l'entrée analogique d'une interface de conversion. La tension d'alimentation est de 5 Volts, 25 - un domino à deux places, sur le côté opposé au connecteur trois points : l'antenne se branche sur le plot de droite lorsqu'on regarde le capteur avec le domino vers le bas. L'autre plot peut être relié à la terre ou au sol pour améliorer la qualité de la détection, - un bouton d'apprentissage permet d'adapter le capteur à son nouvel 30 environnement et de moduler sa portée, et - un trou de fixation pour visser ou boulonner le capteur sur un support. Le connecteur vient se visser sur le haut-parleur vibrant en interposant une rondelle du détecteur capacitif en bout d'antenne. 9 Alternativement, on intègre le dispositif de détection de présence (capteur ou bouton on/off) au transducteur. On observe aussi, en figure 4, un écran tactile 36 et un système de réception de paiement 34 configuré pour déclencher la lecture, par la source 37, d'un média comportant un message audio diffusé par le dispositif de conduction osseuse. L'écran tactile 36 permet de visualiser les instructions relatives à l'utilisation de la borne en plusieurs langues. C'est le paiement qui déclenche la lecture. L'écran permet également la lecture d'un contenu vidéo. Le système de réception de paiement 34 fonctionne préférentiellement sans contact, en coopération avec une carte de paiement ou un téléphone mobile. Le processeur 22 adapte en temps réel la réponse fréquentielle du signal en sortie de chaque amplificateur 35 en fonction du signal d'entrée et du filtrage corporel de l'utilisateur suivant la distance transmetteur - oreille interne. Dans des modes de réalisation, l'amplificateur et chaque transducteur électroacoustique mettent en oeuvre une porteuse ultrasonore, le signal audio étant modulé avec cette onde ultrasonore. A cet effet, le dispositif comporte un modulateur (non représenté) pour moduler le signal audio avec une porteuse de fréquence ultrasonore. On observe, une borne interactive qui comporte, en partie supérieure, un dispositif de diffusion par conduction osseuse 10. Dans des variantes (non représentées) la borne comporte un marchepied, pour que des personnes de petite taille, par exemple des enfants, puissent utiliser la borne. On observe, en figure 5, des étapes mises en oeuvre de manière permanente par le dispositif 10. Au cours d'une étape 61, chaque détecteur 40 détermine si un coude est présent sur l'ouverture à laquelle est positionné ce détecteur 40. Si un coude est détecté sur au moins une ouverture, au cours d'une étape 62, on commande le fonctionnement de chaque transducteur 19 et 20, par exemple en lançant la lecture d'un média par la source 37 ou l'amplification par l'amplificateur 35. Au cours d'une étape 63, le processeur 22 effectue le filtrage fréquentiel du signal audio pour compenser la réponse fréquentielle non linéaire du corps humain entre le coude et l'oreille de l'utilisateur, en passant par son avant-bras. Au cours d'une étape 64, on effectue l'amplification du signal audio filtré pour chaque voie audio. 10 Au cours d'une étape 65, le signal audio filtré en amplifié est diffusé au coude de l'utilisateur sous forme de vibrations mécaniques. Comme on le comprend à la lecture de la description qui précède, le dispositif de conduction osseuse 10 permet la diffusion d'un contenu sonore par conduction 5 osseuse, l'utilisateur faisant usage de ses mains comme écouteur. L'intérêt est multiple : vivre une expérience sensorielle immersive unique permettre l'écoute en milieu bruyant sans casque audio permettre l'écoute en environnement calme sans casque audio et sans 10 générer de nuisances sonores à proximité de l'utilisateur. L'utilisateur place ses coudes sur deux connecteurs métalliques qui jouent le rôle de transmetteurs. Le déclenchement et l'arrêt du signal sonore se font par capteurs sensoriels au positionnement des coudes sur les connecteurs. L'utilisateur en plaçant sur ses tempes la base de la paume de ses mains et en refermant celles- 15 ci sur ses oreilles, perçoit le signal audio uniquement par conduction osseuse. La vibration est transmise du connecteur à l'oreille interne par le coude puis la main et enfin les os crâniens. Les mains en obstruant les canaux auditifs permettent de réduire le bruit ambiant environnant pendant l'écoute Grâce aux caractéristiques du dispositif 10, d'une part, lorsqu'il n'y a pas de 20 coude d'un utilisateur pour recevoir les vibrations mécaniques de la pièce, cette pièce n'est pas en vibration et on évite un rayonnement sonore et, d'autre part, lorsqu'un coude d'un utilisateur est positionné dans une ouverture, REVENDICATIONS1 Dispositif (10) de conduction osseuse, caractérisé en ce qu'il comporte : - au moins un transducteur électroacoustique vibrant (19, 20), une pièce (17, 18) du transducteur électroacoustique étant mise en vibrations représentatives d'un signal audio, - un moyen (21, 40, 23, 17, 18) de détection de présence d'un utilisateur en contact avec ladite pièce et un moyen d'inhibition de la vibration de la pièce du transducteur électroacoustique lorsqu'aucun contact avec un utilisateur n'est détecté. 2. Dispositif (10) selon la revendication 1, dans lequel le moyen (21, 40, 23, 17, 18) de détection de présence d'un utilisateur comporte un capteur capacitif dont la capacité électrique est fonction de la présence d'une partie du corps humain à proximité d'une partie du capteur. 3. Dispositif (10) selon la revendication 2, dans lequel la pièce (17, 18) mise en vibrations constitue au moins une partie d'une antenne conductrice du capteur capacitif (21, 40, 23, 17, 18). 4. Dispositif (10) selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel chaque 20 transducteur électroacoustique vibrant (19, 20) est isolé par une coque acoustique (24). 5. Dispositif (10) selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel la surface externe de la pièce (17, 18) d'un transducteur électroacoustique, perpendiculaire aux 25 mouvements de vibration présente une plus grande dimension inférieure à 15 millimètres. 6. Borne interactive, qui comporte au moins un dispositif de conduction osseuse (10) selon l'une des revendications 1 à 5 et : 30 - un boîtier (11) muni d'au moins une ouverture (12, 13) d'un diamètre inférieur à deux centimètres, 12 - un circuit électronique (21) pour transformer un signal audio en un signal électrique de commande d'au moins un transducteur électroacoustique vibrant (19, 20) d'un dispositif de conduction osseuse et - dans chaque ouverture, une pièce (17, 18) d'un transducteur 5 électroacoustique dont les vibrations sont représentatives du signal audio. 7. Borne interactive selon la revendication 6, dans lequel le circuit électronique (21) comporte un amplificateur (35) et un processeur numérique (22) configuré pour adapter la réponse fréquentielle du signal en sortie de l'amplificateur en fonction du 10 signal d'entrée en compensation du filtrage corporel de l'utilisateur. 8. Borne interactive selon l'une des revendications 6 ou 7, qui comporte un modulateur pour moduler le signal audio avec une porteuse de fréquence ultrasonore. 15 9. Borne interactive selon l'une des revendications 6 à 8, dans lequel le boîtier (11) comporte un matériau dérivé du bois de densité supérieure à 1400 kg/m3 et isolé de l'intérieur par une mousse type polyuréthanne haute résilience, à cellule ouverte, de densité supérieure à 30 kg/m3. 10. Borne interactive selon l'une des revendications 6 à 9, qui comporte un écran tactile et/ou un système de réception de paiement configuré pour déclencher la lecture d'un média comportant un message audio diffusé par le dispositif de conduction osseuse.