CH683477A5 - Appareil acoustique avec compensation de rétroaction. - Google Patents
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Description
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Description
La présente invention concerne un appareil acoustique avec compensation de rétroaction pour empêcher le «sifflement» ou les phénomènes oscillatoires similaires, cet appareil acoustique étant du genre spécifié dans le préambule de la revendication 1.
Un appareil acoustique de ce genre est décrit dans la demande de brevet danois No 1479/88, déposée le 18 mars 1988, et dans la demande de brevet correspondante aux Etats-Unis No 322, 387, déposée le 13 mars 1989.
La forme d'exécution de l'appareil acoustique décrite à titre d'exemple dans les demandes de brevet susmentionnées est un appareil acoustique du type dit «dans-l'oreille», qui comprend un canal de passage d'air mettant en communication la partie du conduit auditif externe située à l'intérieur, par rapport à la capsule de l'appareil auditif, avec l'air ambiant. Dans un appareil acoustique de ce genre, la voie prédominante de transmission du son du transducteur au microphone primaire recevant le son ambiant à amplifier comprend normalement le canal de passage d'air, toutes les autres voies, telles que les solutions de continuité plus ou moins temporaires entre ia capsule de l'appareil acoustique et les parois du canal auditif, ayant une valeur d'atténuation acoustique considérablement supérieure à celle de ladite voie comprenant le canal de passage d'air et ayant, également, une tendance correspondante moins marquée à produire une rétroaction indésirable.
Dans les appareils acoustiques dépourvus d'un tel canal de passage d'air, la prédominance d'une seule voie de transmission du son peut être moins marquée; en fait, il peut exister une pluralité de voies possibles, dont ia prédominance, c'est-à-dire le minimum d'atténuation acoustique, passe de l'une à l'autre en fonction de la variation des conditions physiques du moment dans le conduit auditif externe, sous l'effet des mouvements de mâchoire de l'utilisateur, tels que ceux qui se produisent lors du bâillement, de mouvements de mastication ou lorsque l'utilisateur parle, ainsi que sous l'effet d'autres facteurs, tels que l'orientation dans l'espace de la tête de l'utilisateur.
D'après la description qui précède, on comprendra que, avec des appareils acoustiques ayant ainsi plusieurs voies prédominantes possibles de transmission de son entre le transducteur et le microphone primaire, l'utilisation d'une seule voie de signal secondaire effectuant la compensation de rétroaction sera insuffisante pour empêcher la production d'une rétroaction lors de l'activation de l'une desdites voies éventuelles de transmission de son, par exemple dans le cas ou l'utilisateur bâille.
La présente invention a pour objet de fournir un appareil acoustique du genre mentionné ci-dessus, dans lequel le risque de rétroaction indésirable, provoquant un «sifflement» ou un phénomène similaire est éliminé ou au moins considérablement diminué, ce but étant atteint en conférant à cet appareil les caractéristiques spécifiées dans la revendication 1. On peut ainsi obtenir une compensation de rétroaction pour une pluralité de voies de transmission de son éventuelles, plus ou moins temporaires, susceptibles de produire une rétroaction indésirable, c'est-à-dire une rétroaction provoquant un «sifflement» ou un phénomène similaire.
Des caractéristiques avantageuses facultatives de l'appareil acoustique selon l'invention, dont les effets sont expliqués dans la description détaillée qui va suivre de l'invention, sont spécifiées dans les revendications 2 à 11.
On va maintenant expliquer l'invention plus en détail en se référant au dessin annexé qui représente, en partie sous forme très schématique et simplifiée, des formes d'exécution particulières de l'appareil indiquées à titre d'exemple non-limitatif. Dans le dessin:
La fig. 1 représente un exemple d'une forme d'exécution de l'appareil acoustique mettant en œuvre les principes de compensation de rétroaction décrits dans les demandes de brevet susmentionnées;
La fig. 2 est un schéma-bloc du circuit électrique dans l'appareil acoustique de la fig. 1 ;
La fig. 3 représente une forme d'exécution particulière d'un appareil acoustique mettant en œuvre les principes de la présente invention;
La fig. 4 représente un autre exemple d'exécution d'un appareil acoustique conforme à la présente invention; et
La fig. 5 représente un exemple d'obtention de compensation de rétroaction par des moyens acoustiques.
Les fig. 1 et 2 illustrent le principe fondamental de compensation de rétroaction tel que mis en oeuvre dans l'appareil acoustique décrit dans les demandes de brevet susmentionnées.
La fig. 1 représente un appareil acoustique 1 du type destiné à être porté dans le canal auditif externe de l'utilisateur, indiqué par les tissus environnants. Cependant, le principe de la présente invention peut être appliqué avec le même effet à d'autres types d'appareil acoustiques dans lesquels il y a risque de rétroaction acoustique, provoquant un «sifflement», à partir du transducteur fournissant les vibrations sonores destinées aux organes acoustiques de l'utilisateur en direction du microphone recevant le son ambiant à amplifier. C'est pourquoi il est clair que la portée de la présente invention, telle que spécifiée dans les revendications, ne se limite pas au genre d'appareil acoustique qui est décrit dans la présente demande à titre d'explication et d'exemple de l'invention, cet appareil acoustique étant généralement appelé un appareil acoustique «dans-l'oreille», désignation abrégée par les initiales ITE, correspondant au terme anglais «in-the-ear». Ainsi, pour ne citer qu'un seul exemple, la présente invention peut également être appliquée aux appareils acoustiques du type dit «derrière-l'oreille», désigné par les initiales BTE, correspondant au terme anglais «behind-the-ear».
L'appareil acoustique 1 comprend un logement ou capsule consistant principalement en un pan5
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neau extérieur 2 et une partie conformée 9. Ce logement ou capsule contient:
- un microphone primaire 3 agencé pour recevoir le son ambiant, symbolisé par les flèches noires, par l'intermédiaire d'un conduit primaire 3a, le signal de sortie de ce microphone primaire étant fourni, à titre de signal d'entrée primaire, à
- une unité de traitement électronique de signal 5 dont le signal de sortie est fourni à
- un transducteur ou récepteur 6 électro-acoustique en communication avec la partie 7 du canal auditif externe de l'utilisateur voisine de l'appareil acoustique, par l'intermédiaire d'un canal de sortie 8, et
- un microphone 4 secondaire ou de suppression de rétroaction, agencé pour recevoir le son par l'intermédiaire d'un canal secondaire 4a, le son en question provenant principalement de ladite partie 7 voisine de l'appareil acoustique et étant transmis, par l'intermédiaire des tissus environnants, comme indiqué par les flèches blanches, ou par des passages (non représentés) entre partie conformée 9 et la paroi du canal auditif, le signal de sortie de ce microphone secondaire étant fourni à une entrée secondaire de ladite unité de traitement électronique de signal 5.
Comme on peut le voir d'après la fig. 2, le signal de sortie provenant du microphone primaire 3 est fourni à la borne d'entrée négative d'un amplificateur différentiel 12 dont la borne de sortie est reliée au récepteur 6. Le signal de sortie du microphone secondaire 4 est fourni à un atténuateur 10 et à une unité de retard 11 avant d'arriver, à l'état atténué et retardé, à la borne d'entrée positive dudit amplificateur différentiel 12. Aussi bien l'atténuateur 10 que l'unité de retard 11 sont réglables et, en les réglant de manière appropriée, il est possible de compenser, par un signal de même amplitude, la partie de signal de sortie du microphone primaire 3 résultant de la réception par ce microphone, du son transmis le long des voies indiquées en provenance du conduit de sortie 8. Ce réglage comprend principalement le réglage de l'atténuation dans l'atténuateur 10 et du retard dans l'unité de retard 11, de manière à les faire correspondre à l'atténuation et au retard subis par le son provenant du conduit de sortie 8 lorsqu'il franchit la distance c entre le conduit secondaire 4a et le conduit primaire 3a, en tenant compte, si nécessaire, de la longueur de ces conduits.
Si la voie de transmission de son secondaire, symbolisée par les flèches blanches et passant en regard du conduit secondaire 4a, est toujours la seule voie de transmission de son secondaire ou celle qui prédomine, par laquelle le son provenant du conduit de sortie 8 peut atteindre le microphone primaire 1, le dispositif représenté aux fig. 1 et 2 fonctionnera de manière satisfaisante pour supprimer la rétroaction acoustique d'une amplitude capable de produire un «sifflement». Toutefois, il peut tout à fait arriver que l'utilisateur, notamment lorsqu'il remue ses mâchoires lors d'une activité telle que ia mastication, le bâillement ou simplement en parlant, peut modifier la forme du canal auditif externe à un degré tel que d'autres voies de transmission secondaires de son apparaissent en des emplacements divers autour du logement ou de la capsule 2, 9, même sous forme de canaux ou conduits plus ou moins ouverts et que ces voies de transmission de son secondaires aient des valeurs d'atténuation acoustique inférieures à celles de la voie représentée à la fig. 1.
Il est clair que, dans de tels cas, une rétroaction indésirable peut facilement se produire à travers les autres voies de transmission de son secondaires et qu'il sera donc nécessaire de prendre des mesures pour supprimer également les signaux secondaires transmis par de telles voies. On va maintenant décrire, en se référant à la fig. 3, un exemple de dispositif, conforme à la présente invention, permettant d'arriver à un tel résultat.
Il y a lieu de mentionner que les fig. 3 et 4 représentent certaines des parties du dispositif comme étant situées à l'extérieur du logement de l'appareil acoustique alors que, en pratique, celles-ci seront placées à l'intérieur de ce logement, de même que les accessoires nécessaires tels que les piles, les commutateurs, etc.
On peut se représenter l'appareil acoustique 21 comme ayant une forme physique similaire à celle de l'appareil acoustique 1 de la fig. 1. Il comprend également un microphone primaire 23 alimentant la borne d'entrée négative d'un amplificateur différentiel 32, mais au lieu d'avoir un seul microphone secondaire, comme dans la forme d'exécution représentée à la fig. 1, il présente trois microphones secondaires 24a, 24b et 24c, alimentant chacun une unité de retard 31a, 31b et 31c, respectivement, et un atténuateur 30a, 30b et 30c, respectivement, les bornes de sortie des atténuateurs étant reliées individuellement à trois bornes d'entrée séparées d'une unité de commande de fonctionnement 33 dont ia borne de sortie est reliée à la borne d'entrée positive de l'amplificateur différentiel 32. Cette dernière envoie un signal au récepteur 26, ayant un conduit de sortie 28, de la même manière que décrit ci-dessus en se référant aux fig. 1 et 2.
L'unité de commande de fonctionnement 33 contient des éléments de circuit électronique et/ou des éléments du type désigné par le terme d'éléments logiques, agencés de manière que la borne de sortie de celui des atténuateurs 30a-30c qui produit, à un moment quelconque, le signal le plus fort est connectée à la borne d'entrée positive de l'amplificateur différentiel 32. Ceci signifie, bien entendu, que l'on utilise, parmi les trois voies possibles de rétroaction desservies par les trois microphones secondaires 24a-24c, celle qui constitue la voie de rétroaction prédominante pour produire le signal de compensation à la borne d'entrée positive de l'amplificateur différentiel 32. De cette manière, on active au moyen de l'unité de commande de fonctionnement 33 celle des trois voies de rétroaction possible - ou tout au moins probable - pour laquelle le risque de production d'une rétroaction indésirable capable de produire un «sifflement» de l'appareil acoustique est le plus grand.
Tout spécialiste de l'électronique et des circuits logiques saura comment construire une unité de commande de fonctionnement remplissant les fonc5
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tions de l'unité 33 décrite ci-dessus. C'est pourquoi, une description plus détaillée de cette unité ne paraît pas nécessaire. On peut, cependant, mentionner qu'une telle unité de commande de fonctionnement doit au moins comprendre des moyens, ou remplir des fonctions, permettant de:
- mesurer séparément les signaux de sortie de tous les atténuateurs 30a-30c;
- comparer les résultats de telles mesures; et
- connecter la borne de sortie de celui de ces atténuateurs qui transmet le signal le plus fort à la borne d'entrée positive de l'amplificateur différentiel 32.
La forme d'exécution représentée, à titre d'exemple, à la fig. 3, comprend trois microphones secondaires 24a-24c, sous forme de transducteurs électro-acoustiques «normaux» comprenant, par exemple, un petit boîtier contenant un diaphragme, un détecteur tel qu'un dispositif à bobine mobile, un élément à électret ou un cristal piézoélectrique. Il est clair que l'utilisation d'un grand nombre de tels microphones secondaires dans un appareil acoustique de petite dimension, en particulier un appareil du type «dans-Poreille», peut provoquer des difficultés découlant du manque de place ou en relation avec le problème de rendre les microphones suffisamment petits. La fig. 4 illustre un exemple de solution de ce problème.
L'appareil acoustique 41 représenté à la fig. 4 comprend un microphone primaire 43 alimentant la borne d'entrée négative d'un amplificateur différentiel 52 ainsi qu'une pluralité de microphones secondaires 44a, 44b, 44c ... 44x, alimentant chacun une unité de retard 51a, 51b, 51c ... 51 x et un atténuateur 50a, 50b, 50c ... 50x, respectivement, les bornes de sortie des atténuateurs étant connectées individuellement à une pluralité correspondante de bornes d'entrée séparées d'une unité de commande de fonctionnement 53 dont la borne de sortie est connectée à la borne d'entrée positive de l'amplificateur différentiel 52. Ce dernier alimente le récepteur 46 ayant un canal de sortie 48, de la même façon que dans la forme d'exécution de la fig. 3.
L'unité de commande de fonctionnement 53 fonctionne de la même manière que l'unité de commande de fonctionnement 33 de la forme d'exécution de la fig. 3, ce qui rend inutile une description ou explication plus détaillée. Une importante différence entre la forme d'exécution de la fig. 4 et celle de la fig. 3 consiste en ce que, dans cette dernière, les microphones secondaires 24a-24c sont des «constituants distincts», c'est-à-dire des éléments séparés montes dans l'appareil acoustique après avoir été fabriqués séparément alors que, dans la forme d'execution de la fig. 4, les microphones secondaires 44a, 44b ... 44x sont des éléments intégrés au boîtier de l'appareil acoustique, ces éléments étant plus ou moins noyés dans ce boîtier ou fixés sur celui-ci. On peut utiliser n'importe quel genre d'élément capable de produire un signal de sortie (tension) sous l'effet des ondes sonores du milieu environnant. De tels éléments peuvent être, par exemple, des éléments piézo-électriques ou des éléments du type dit «électret», c'est-à-dire des éléments diélectriques subissant en permanence une contrainte électrique ou tout autre genre d'élément approprié à cet effet. Il est clair que l'utilisation d'éléments essentiellement «bi-dimensionnels» du genre susmentionné en tant que microphones secondaires 44a, 44b ... 44x, se traduit par une économie de place substantielle, ce qui rend possible d'équiper l'appareil acoustique d'un nombre suffisant de microphones secondaires pour tenir compte de pratiquement toutes les voies possibles de rétroaction acoustique pouvant se produire lors des diverses activités de l'utilisateur décrites ci-dessus.
La fig. 5 montre un appareil acoustique 61 dans lequel les moyens de compensation de rétroaction sont de nature purement acoustiques. Cet appareil acoustique comprend un microphone différentiel 62 dont le compartiment antérieur est agencé pour recevoir le son ambiant (symbolisé par les flèches noires) par l'intermédiaire d'un conduit primaire 63, le compartiment arrière étant agencé pour recevoir le son provenant du récepteur 66 et du conduit de sortie 68 par l'intermédiaire d'un conduit secondaire 64. Le signal de sortie du microphone différentiel (ou microphone à gradience sonique) 62 est connecté à la borne d'entrée d'un amplificateur 65 alimentant le récepteur 66 qui produit des ondes acoustiques dans le canal de sortie 68.
Afin de permettre la suppression du son transmis en provenance du conduit de sortie 68 (tel que symbolisé par les flèches blanches) au conduit primaire 63, la longueur efficace du conduit secondaire 64 doit être égale à la longueur effective de la voie de transmission du son à partir de l'entrée du canal secondaire 64 le long du boîtier de l'appareil acoustique et à travers le conduit primaire 63 dans le compartiment antérieur du microphone différentiel 62. A cet effet, il peut être nécessaire d'introduire des parties coudées ou des circonvolutions dans le conduit secondaire 64 pour le rendre suffisamment long. Il y a également lieu de régler la puissance du signal secondaire entrant dans le compartiment arrière du microphone différentiel 62, ce réglage pouvant être effectué, par exemple, au moyen d'un atténuateur acoustique de tout genre approprié. Un exemple de la façon dont ce résultat peut être obtenu est décrit dans les demandes de brevet susmentionnées.
Dans un but de simplification et pour faciliter la compréhension, la forme d'exécution de la fig. 1 est représentée comme ayant seulement un jeu de moyens de compensation de rétroaction constitué du conduit secondaire 64 et de l'atténuateur qui lui est associé (non représenté). En vue de la mise en œuvre du principe de la présente invention, il doit y avoir au moins deux jeux de moyens de compensation de rétroaction de ce genre, chacun ayant un conduit secondaire dont l'entrée est placée à un emplacement différent de celui des autres, et ayant sa longueur et son atténuation acoustique réglées pour une compensation optimale en cas d'activa-tion, par exemple, par suite d'un mouvement de mastication ou du bâillement de l'utilisateur, de la voie de rétroaction qu'il dessert.
La présente invention englobe également la combinaison des caractéristiques des différentes formes
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d'exécution représentées, par exemple, en utilisant un ou deux jeux de moyens de compensation de rétroaction partiellement électrique, représenté à la fig. 3 ou 4.
Claims (11)
1. Appareil acoustique du genre ayant a) une voie de signal primaire comprenant a1) un microphone primaire (23, 43, 63) agencé pour recevoir le son ambiant et produire des signaux électriques qui y correspondent, a2) un amplificateur (32, 52, 62) pour amplifier les signaux électriques provenant dudit microphone et pour fournir des signaux amplifiés à a3) un transducteur électro-acoustique (26, 46, 66) agencé pour convertir lesdits signaux amplifiés et pour les diriger vers le tympan, ou un autre organe sensible au son, de l'utilisateur, et b) au moins une voie de signal secondaire partant d'un emplacement situé dans une voie prédominante de transmission du son entre ledit transducteur et ledit amplificateur, la durée de transmission sur cette voie de signal secondaire étant essentiellement égale à la durée de transmission du son, sur ladite voie prédominante, à partir dudit emplacement et jusqu'audit microphone primaire, les signaux de sortie de ladite voie de signal secondaire étant fournis à l'entrée dudit amplificateur essentiellement en phase opposée et avec une amplitude égale à celles des signaux qui y sont reçus en provenance dudit microphone primaire, ces signaux étant provoques par le son transmis le long de ladite voie prédominante, caractérisé en ce que c) l'appareil comprend au moins deux voies de signal secondaire du genre susmentionné, les sorties de toutes ces voies de signal secondaire étant connectées ou connectables avec l'entrée dudit amplificateur.
2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, une unité de commande de fonctionnement (33, 53) agencée pour rendre et maintenir actif et/ou pour conduire le signal de sortie, fourni audit amplificateur (32, 52), provenant uniquement de celle des voies de signal secondaire qui produit le plus fort signal de sortie.
3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite unité de commande de fonctionnement (33, 53) comprend a) des moyens pour mesurer séparément les signaux de sortie de toutes les voies de signal secondaire;
b) des moyens pour comparer les valeurs de mesure de ces signaux de sortie;
c) des moyens pour rendre et maintenir actif et/ ou pour conduire le signal de sortie, fourni audit amplificateur (32, 52), provenant uniquement de celle des voies de signal secondaire qui produit le plus fort signal de sortie.
4. Appareil selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chaque voie de signal secondaire comprend a) un microphone secondaire (24a-c, 44a-x) placé audit emplacement ou au voisinage de celui-ci,
b) une unité de retardement du signal électrique (31a-c, 51a-x) dont l'entrée est connectée avec la sortie dudit microphone secondaire, et c) un atténuateur (12) dont l'entrée est connectée avec la sortie de ladite unité de retardement du signal électrique (31a-c, 51a-x) et dont la sortie est connectée avec ledit amplificateur (32, 52) dans un sens permettant de compenser le signal, provenant du microphone primaire (23, 43), provoque par le son transmis le long de ladite voie prédominante.
5. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit amplificateur (32, 52) est un amplificateur différentiel à deux entrées, dont l'une est connectée avec la sortie du microphone primaire (23, 43), et dont l'autre est connectée ou connectable avec les sorties des dits atténuateurs (30a-c, 50a-x).
6. Appareil selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend un logement pour au moins une partie de l'appareil, ce logement étant agencé de manière à pouvoir être place dans le conduit auditif externe de l'oreille humaine et ayant ledit transducteur électro-acoustique (26, 28) disposé avec un conduit, ou cavité, producteur de son, dirigé vers l'intérieur dans le conduit auditif externe, caractérise en ce que tous les microphones secondaires (24a-c, 44a-c) sont situes et adaptes de façon à recevoir le son provenant d'emplacements variés, disposés sur la paroi extérieure dudit logement, ces emplacements étant censés être relativement bien reliés acoustiquement à la partie du conduit auditif externe située vers l'intérieur, par rapport à ce logement, lorsque le conduit auditif prend différentes formes selon que l'utilisateur de l'appareil effectue des mouvements de mastication, de bâillement, ou bien parle ou se tait.
7. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'au moins l'un des microphones secondaires est constitué par un transducteur électro-acoustique (44a-x) fixe sur la paroi dudit logement, ou noyé dans celle-ci.
8. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque voie de signal secondaire comprend un conduit (64) menant dudit emplacement à une entrée acoustique, dans ledit microphone (62), agencée pour provoquer la production de signaux de phase opposée à celle des signaux engendrés en réponse audit son ambiant.
9. Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce que a) ledit microphone (62) est du type ayant une cavité antérieure et une cavité postérieure, le son reçu dans les deux cavités produisant des signaux de phases opposées dans l'entrée du microphone, et b) l'une desdites cavités est en liaison acoustique (63) avec l'atmosphère environnante, alors que l'autre cavité est en liaison acoustique avec les extrémités de sortie desdits conduits (64).
10. Appareil selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que l'extrémité de sortie de chaque conduit (64) est munie d'un organe adaptateur d'im-
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pédance acoustique, tel qu'une résistance acoustique, place dans une ouverture dans la paroi dudit tube.
11. Appareil selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que chaque conduit (64) est muni d'une valve acoustique réglable.
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