ITMI20080941A1 - Dispositivo altoparlante particolarmente per auricolari, cuffie e simili - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

Forma oggetto della presente invenzione un dispositivo altoparlante impiegabile, particolarmente ma non limitativamente, in cuffie, auricolari e simili apparecchi per garantire ridotte emissioni di radiazioni elettromagnetiche verso l’apparato uditivo di un utilizzatore.

Come noto, le onde elettromagnetiche sono estremamente utili nella società contemporanea. Per esempio, i sistemi di comunicazione senza fili (wireless) sfruttano radiazioni elettromagnetiche ad alta ed altissima frequenza (100MHz – 3GHz) per trasmettere a distanza informazioni e dati.

Inoltre, radiazioni elettromagnetiche a bassa frequenza (0-300 Hz) sono rilevabili in prossimità di elettrodotti, di grossi motori elettrici industriali e nelle immediate vicinanze di elettrodomestici quali asciugacapelli, televisori, rasoi elettrici, radiosveglie. Tra questi ultimi, anche dispositivi altoparlanti quali, per esempio, quelli compresi in auricolari e cuffie rappresentano sorgenti di radiazione elettromagnetica a bassa frequenza.

Tali auricolari sono largamente impiegati in lettori portatili di musica ed, in genere, in tutte le apparecchiature elettroniche che necessitano di sistemi di audizione auricolare.

La figura 1 mostra schematicamente in sezione un altoparlante 1 di un auricolare di tipo noto.

In particolare, tale altoparlante 1 è di tipo magnetodinamico e comprende un trasduttore elettroacustico 2 costituito da una bobina 3 avvolta su un supporto 4 ed immersa in un campo magnetico generato da un magnete permanente 5. Come noto, un segnale audio elettrico applicato alla bobina 3 causa lo spostamento di quest’ultima e del relativo supporto 4 all’interno del campo magnetico generato dal magnete 5 in una direzione assiale del supporto. In tal modo, una membrana 6 collegata al supporto 4 viene fatta vibrare generando onde sonore che si propagano verso l’esterno dell’altoparlante 1 in direzione sostanzialmente perpendicolare alla membrana 6 nel verso indicato dalla freccia Fs.

Inoltre, si osservi che l’altoparlante 1 è tale da generare una prima radiazione elettromagnetica che si propaga nella stessa direzione e verso delle onde sonore Fs e una seconda radiazione elettromagnetica che si propaga nella direzione delle onde sonore Fs, ma in verso opposto. In particolare, tali prima e seconda radiazione elettromagnetiche sono schematicamente rappresentate in figura 1 da una prima F1 e da una seconda F2 freccia, rispettivamente.

Effettuando misurazioni di densità di flusso delle radiazioni elettromagnetiche di alcuni auricolari commerciali, la Richiedente ha constatato che per elevati volumi di riproduzione di suoni (alcune decine di decibel) e ad una distanza d=1cm dalla membrana 6 dell’altoparlante 1, la densità di flusso della suddetta prima radiazione elettromagnetica F1 presenta una escursione piccopicco superiore a 300 microTesla. Ciò si osserva dalla figura 2A che mostra un grafico relativo alla densità di flusso misurato della suddetta prima radiazione elettromagnetica F1 in funzione del tempo durante la riproduzione di una musica generata elettronicamente.

Viceversa, a parità di condizioni, la densità di flusso della seconda radiazione elettromagnetica F2 emessa in direzione opposta risulta notevolmente attenuata come si evince dalla figura 2B che mostra, in funzione del tempo, un grafico relativo alla densità di flusso misurato della seconda radiazione elettromagnetica F2.

In altre parole, gli auricolari di tipo noto presentano l’inconveniente di generare radiazioni elettromagnetiche di elevata densità di flusso nella direzione dell’apparato uditivo dell’utilizzatore.

Si osservi, inoltre, che gli auricolari utilizzati oggigiorno comprendono altoparlanti 1 sempre più miniaturizzati e anatomicamente adattabili all’orecchio umano. Ciò determina un notevole avvicinamento della sorgente di tali radiazioni elettromagnetiche a sistemi cellulari interni dell’apparato uditivo umano.

Attualmente, anche se non esistono dati certi sulla nocività delle onde elettromagnetiche, gran parte degli esperti del settore concorda nel considerare le radiazioni elettromagnetiche, in particolare quelle a bassa frequenza, come causa di interferenze con i tessuti biologici che possono disturbare alcuni processi cellulari.

Scopo della presente invenzione è quello di escogitare e mettere a disposizione un dispositivo altoparlante, impiegabile ad esempio in auricolari, che consenta di ovviare almeno parzialmente agli inconvenienti qui sopra lamentati con riferimento agli auricolari noti.

In particolare, compito della presente invenzione è quello di mettere a disposizione un dispositivo altoparlante che consenta di ridurre l’emissione di radiazioni elettromagnetiche a bassa frequenza verso l’apparato uditivo dell’utilizzatore mantenendo sostanzialmente inalterata una qualità di riproduzione dei suoni.

Tale scopo e tali compiti vengono raggiunti mediante un dispositivo altoparlante in accordo con la rivendicazione 1.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del dispositivo secondo l’invenzione risulteranno dalla descrizione di seguito riportata di esempi preferiti di realizzazione, dati a titolo indicativo e non limitativo, con riferimento alle annesse figure, in cui:

- la figura da 1 mostra schematicamente una vista in sezione longitudinale di un altoparlante di un auricolare di tipo noto;

- le figure 2A-B mostrano grafici indicanti in funzione del tempo densità di flusso magnetico di radiazioni elettromagnetiche emesse da un auricolare di figura 1;

- la figura 3 mostra schematicamente una vista in sezione longitudinale di un dispositivo altoparlante in accordo ad una prima forma di realizzazione dell’invenzione;

- le figure 4 e 5 mostrano schematicamente viste in sezione longitudinale di un dispositivo altoparlante in accordo ad una seconda forma di realizzazione dell’invenzione.

Con riferimento alla figura 3, è mostrato un dispositivo altoparlante 100 secondo una prima forma di realizzazione dell’invenzione nel suo complesso.

In particolare, tale dispositivo altoparlante 100 è impiegabile in molteplici sistemi di audizione auricolare configurati per essere posti in contatto con un orecchio di un utilizzatore. Tali sistemi comprendono, ad esempio, cuffie, auricolari, altoparlanti di telefoni cellulari o di telefoni di rete fissa e simili.

In maggior dettaglio, il dispositivo altoparlante 100 comprende una unità di trasduzione o trasduttore elettro-acustico 20, preferibilmente di tipo magnetodinamico, noto ad un esperto del settore. Tale trasduttore 20 comprende una bobina metallica 21 avvolta su un supporto 22, preferibilmente cilindrico e fabbricato in materiale plastico. Tale bobina 21 è immersa in un campo magnetico generato da un magnete permanente 23.

Inoltre, il trasduttore elettro-acustico 20 comprende un telaio 24 di sezione, sostanzialmente, trapezoidale atto a sostenere una membrana vibrante 30. In particolare, una porzione circonferenziale di tale membrana 30 è fissata al telaio 24, mentre una porzione centrale della membrana stessa è collegata al supporto cilindrico 22. La membrana 30 è realizzata in carta, composti sintetici o leghe metalliche.

In aggiunta, il dispositivo altoparlante 100 di figura 3 comprende una parete 40 operativamente associata al trasduttore elettro-acustico 20 in modo da risultare affacciata verso la membrana 30.

Si osservi che con l’espressione parete “affacciata verso la membrana” si intende che la suddetta parete 40 è collocata di fronte ad una superficie 31 della membrana 30 rivolta verso l’esterno del trasduttore 20. Inoltre, per esempio, la parete 40 può essere parallela alla membrana 30 ed, in tal caso, è collocata ad una distanza costante D dalla sopra ricordata superficie 31 della membrana 30. Alternativamente, tale parete 40 può essere inclinata rispetto alla membrana 30.

In aggiunta, per esempio, il dispositivo altoparlante 100 può comprendere mezzi di fissaggio della parete 40 al trasduttore elettro-acustico 20 (non mostrati nella figura 3).

Tale parete 40 è fabbricata mediante strati sovrapposti di materiale plastico. Vantaggiosamente, la parete 40 comprende un primo strato fabbricato in materiale fono-riflettente che si estende da una prima superficie 41 affacciata alla membrana 30 del trasduttore 20 verso l'interno della parete 40 stessa. Per esempio, un tipico materiale fonoriflettente utilizzabile per fabbricare il suddetto primo strato è il Polivinilbutirrale (Polyvinyl butyral o PVB). Altri materiali utilizzabili per tale strato aventi proprietà fono-riflettenti sono: pellicole di legno compatte e vetroresine a deposizione e qualunque altro materiale che abbia proprietà fono-riflettenti.

Si osservi che la parete 40 può anche comprendere più starti adiacenti fabbricati in materiale fono-riflettente. In alternativa, l’intera parete 40 può essere in materiale fono-riflettente.

Inoltre, vantaggiosamente, la suddetta parete 40 sia che comprenda uno o più strati in materiale fono-riflettente o sia fabbricata per intero in tale materiale, è trasparente a radiazioni elettromagnetiche a bassa frequenza generate dal trasduttore elettro-acustico 20.

Infatti, come noto, il suddetto trasduttore 20 è tale da generare una prima ed una seconda radiazione elettromagnetica che si propagano in una direzione assiale del trasduttore 20 stesso, ma in verso opposto tra loro. In particolare, in riferimento alla figura 3 tali prima e seconda radiazione elettromagnetica sono schematicamente rappresentate da una prima F1 e da una seconda F2 freccia, rispettivamente.

Si osservi che misurazioni ed analisi sperimentali hanno permesso di verificare che una densità di flusso di tale prima radiazione elettromagnetica F1 è maggiore della densità di flusso della seconda radiazione elettromagnetica F2.

Come evidenziato in figura 3, la parete 40 includente uno o più strati fono-riflettenti è trasparente alle radiazioni elettromagnetiche, cioè, in particolare, non rappresenta una barriera per tale prima radiazione elettromagnetica F1 e non ne attenua la densità di flusso.

Di seguito, si riporta il funzionamento del dispositivo altoparlante 100 di figura 3.

Come noto ad un esperto del settore, un segnale audio elettrico, opportunamente amplificato, generato da una sorgente di segnali audio (non mostrata in figura 3) collegata al trasduttore elettro-acustico 20, viene applicato alla bobina 21.

In tal modo, la bobina 21 ed il relativo supporto 22 si spostano all’interno del campo magnetico generato dal magnete permanente 23 in una direzione assiale del supporto. Di conseguenza, la membrana 30 collegata al supporto 22 viene fatta vibrare generando onde sonore che si propagano dalla superficie 31 della membrana 30 verso la parete 40 in una direzione che almeno inizialmente è sostanzialmente ortogonale alla membrana 30 stessa. Tali onde sonore sono rappresentate in figura 3 mediante le frecce Fs.

Vantaggiosamente, in corrispondenza della prima superficie 41 (cioè del primo strato fonoriflettente) della parete 40, le onde sonore Fs generate dal trasduttore 20 vengono riflesse verso una porzione del trasduttore 20 distale rispetto alla membrana 30. Tali onde sonore riflesse vengono reindirizzate per assumere sostanzialmente la stessa direzione e lo stesso verso della seconda radiazione elettromagnetica F2 come indicato dalle ulteriori frecce Fs’.

Si osservi che il dispositivo altoparlante 100 di figura 3 è generalmente alloggiato in opportune sedi ricavate, per esempio, in porzioni di corpo scatolare di telefoni cellulari, di telefoni di rete fissa o in cuffie per impianti stereo in modo che le onde sonore Fs’ riflesse dalla parete 40 siano dirette verso l'orecchio dell’utilizzatore. In particolare, vantaggiosamente, il dispositivo altoparlante 100 dell’invenzione assicura che oltre alle onde sonore Fs’ riflesse, solo la seconda radiazione elettromagnetica F2 generata dal trasduttore 20 sia indirizzata verso l’orecchio dell’utilizzatore, mentre la prima radiazione F1 è dispersa in verso opposto.

Per esempio, una tipica sede di alloggiamento per il dispositivo altoparlante 100 è un involucro 50 rappresentato schematicamente in sezione nella figura 3 mediante una linea tratteggiata. In particolare, tale involucro 50 può avere forma variabile ed è atto a delimitare un vano di alloggiamento 51 del suddetto dispositivo altoparlante 100. In particolare, il suddetto vano 51 è accessibile dall'esterno mediante una apertura 52 atta a consentire il passaggio delle onde sonore Fs’ riflesse dalla parete fonoriflettente 40 verso l'orecchio dell'utilizzatore.

Si osservi, in particolare, che anche tale involucro 50 è fabbricato in materiale trasparente alle radiazioni elettromagnetiche, cioè non rappresenta una barriera per tale prima radiazione elettromagnetica F1 e non ne attenua la densità di flusso.

In riferimento alle figure 4 e 5, è mostrata una seconda forma di realizzazione del dispositivo altoparlante 100 dell'invenzione.

In tali figure 4 e 5 elementi uguali od analoghi a quelli descritti in riferimento alla figura 3 sono indicati mediante gli stessi riferimenti numerici.

In particolare, si osservi che, nelle suddette figure, il dispositivo altoparlante 100 comprende il trasduttore elettro-acustico 20 (analogo a quello descritto in riferimento alla figura 3) alloggiato in un rispettivo involucro o capsula 50. Si osservi, in particolare, che la parete 40 comprendente almeno uno strato fono-riflettente è associata alla suddetta capsula 50 e corrisponde ad una parete della capsula 50 atta ad alloggiare il trasduttore elettro-acustico 20. In particolare, lo strato fono-riflettente della parete 40 corrisponde ad una superficie interna della capsula 50 rivolta verso il trasduttore 20.

Alternativamente, l’intera parete 40 della capsula 50 può essere fabbricata in materiale fonoriflettente.

In riferimento alle figure 4 e 5, la parete 40 della capsula 50 comprende una parete di fondo 53 raccordata a pareti laterali 54 per delimitare il vano 51 di alloggiamento del trasduttore 20. In particolare, tale parete di fondo 53 è tale da risultare affacciata alla superficie 31 della membrana 30 del trasduttore 20. Inoltre, il vano di alloggiamento 51 è accessibile dall'esterno mediante una rispettiva apertura 52 contrapposta alla parete di fondo 53.

Si osservi che la parete di fondo 53 e le pareti laterali 54 della capsula 50 sono trasparenti alla radiazione elettromagnetica.

In aggiunta, la parete di fondo 53 della capsula 50 può avere sezione longitudinale, sostanzialmente, rettilinea o concava come mostrato nelle figure 5 e 4, rispettivamente.

Si osservi, in particolare, che la capsula 50 del dispositivo altoparlante 100 delle figure 4 e 5 è vantaggiosamente configurata e conformata per essere inserita all'interno dell'orecchio di un utilizzatore. In tal modo, tale dispositivo altoparlante 100 è utilizzabile nella realizzazione di auricolari (di tipo con o senza fili, wired o wireless), quali quelli impiegati in lettori digitali di musica o nella telefonia mobile.

Analogamente a quanto descritto in riferimento alla figura 3, nei dispositivi altoparlanti 100 delle figure 4 e 5, in risposta ad un segnale elettrico applicato alla bobina 21, il trasduttore elettroacustico 20 genera onde sonore Fs che si propagano dalla membrana 30 verso la parete interna 40 della capsula 50 che comprende lo strato di materiale fonoriflettente. In corrispondenza di tale parete fonoriflettente 40, le onde sonore Fs vengono riflesse verso una porzione del trasduttore 20 distale rispetto alla membrana 30 per assumere sostanzialmente la stessa direzione e lo stesso verso della seconda radiazione elettromagnetica F2 come indicato dalle ulteriori frecce Fs’.

Vantaggiosamente, gli auricolari comprendenti i dispositivi altoparlanti 100 delle figure 4 e 5 assicurano che le onde sonore riflesse Fs’ dalla parete 40 fono-riflettente della capsula 50 siano indirizzate verso l'orecchio dell’utilizzatore nella stessa direzione e verso della seconda radiazione elettromagnetica F2 generata dal trasduttore 20.

Pertanto, vantaggiosamente, il dispositivo altoparlante 100 dell’invenzione consente di ridurre la densità di flusso magnetico indirizzato verso l’orecchio dell’utilizzatore rispetto agli auricolari noti.

Inoltre, gli auricolari realizzati in accordo con gli altoparlanti delle figure 4 e 5 mantengono sostanzialmente inalterata una qualità di riproduzione del suono.

A tal proposito, in particolare, la Richiedente ha condotto test qualitativi sulla riproduzione sonora mediante auricolari di tipo noto (come quello di figura 1) e nuovi auricolari comprendenti i dispositivi amplificatori 100 di figura 4 (o 5).

La tabella 1 riassume i risultati dei test condotti. In particolare, la tabella 1 riporta i risultati ottenuti di dieci individui sottoposti a 4 prove ciascuno con auricolari tradizionali o alternativamente con il nuovo tipo di auricolari a bassa emissione elettromagnetica (con dispositivo altoparlante 100). L’uso dei nuovi auricolari durante le prove eseguite è riconoscibile nella tabella 1 mediante un asterisco prossimo al numero.

TABELLA 1

I II III IV

prova prova prova prova

1 8 * 9 6 8*

2 7 6* 7 7*

3 7 7* 7* 8

4 6 * 6 8* 8

5 8* 8* 7 7*

6 7 6* 8* 7*

7 8* 8* 9* 7

8 5 7 8* 8*

9 8 7 7 7

10 7* 8 8* 8

In maggior dettaglio, tali test sono stati condotti su dieci individui di età compresa tra i 22 e 25 anni, 5 maschi e 5 femmine.

I test venivano svolti in doppio cieco, cioè né un operatore che conduceva il test né il soggetto sottoposto al test era a conoscenza del tipo di auricolari utilizzati in quel preciso momento. Ciascun individuo ascoltava alternativamente 4 coppie di auricolari in sequenza casuale e dava una votazione da 0 a 10 alla qualità della riproduzione sonora.

Una qualità sonora di riferimento veniva fornita a tutti gli individui prima del test tramite una cuffia professionale HI-FI.

Dalle votazioni riportate nella tabella 1, è evidente come non sia stato possibile percepire da parte dei dieci individui coinvolti una differenza sostanziale nella qualità del suono riprodotto con auricolari tradizionali rispetto a quelli che implementano la soluzione proposta dell’invenzione.

Inoltre, nelle condizioni di prova sopra descritte, già ad un volume dei suoni al 50% del valore massimo, è stata ottenuta una qualità di riproduzione sonora soddisfacente.

Alle forme di realizzazione del dispositivo sopra descritte, un tecnico del ramo, per soddisfare esigenze contingenti, potrà apportare modifiche, adattamenti e sostituzioni di elementi con altri funzionalmente equivalenti, senza uscire dall'ambito delle seguenti rivendicazioni. Ognuna delle caratteristiche descritte come appartenente ad una possibile forma di realizzazione può essere realizzata indipendentemente dalle altre forme di realizzazione descritte.

Claims (13)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo altoparlante (100) impiegabile particolarmente in auricolari, cuffie e simili, comprendente: una unità di trasduzione elettro-acustica (20) provvista di una membrana (30) atta a vibrare per generare onde sonore (Fs, Fs’) in risposta a segnali audio elettrici, dette onde sonore propagandosi da detta membrana (30) verso l’esterno dell’unità di trasduzione, caratterizzato dal fatto di comprendere almeno una parete (40) operativamente associata a detta unità di trasduzione (20) e includente almeno uno strato di materiale fono-riflettente, detto almeno uno strato risultando affacciato a detta membrana (30) e detta parete essendo trasparente ad una radiazione elettromagnetica (F1) generata dall’unità di trasduzione elettro-acustica.
2. 2. Dispositivo altoparlante (100) secondo la rivendicazione 1, in cui detta unità di trasduzione elettro-acustica (20) e detta almeno una parete (40) sono alloggiate in un vano (51) delimitato da un involucro (50) trasparente alla radiazione elettromagnetica (F1).
3. 3. Dispositivo altoparlante (100) secondo la rivendicazione 2 in cui detta almeno una parete (40) è operativamente associata all’involucro (50).
4. 4. Dispositivo altoparlante (100) secondo la rivendicazione 3, in cui detta almeno una parete (40) corrisponde ad una parete dell’involucro (50) atta ad alloggiare l’unità di trasduzione elettro-acustica (20).
5. 5. Dispositivo altoparlante (100) secondo la rivendicazione 4, in cui detto almeno uno strato fono-riflettente della parete (40) corrisponde ad una superficie interna dell’involucro (50) rivolta verso l’unità di trasduzione elettro-acustica (20).
6. 6. Dispositivo altoparlante (100) secondo la rivendicazione 5, in cui detto involucro (50) comprende una parete di fondo (53) affacciata a detta membrana (30) dell’unità di trasduzione elettroacustica (20) e raccordata a pareti laterali (54) per delimitare il suddetto vano (51).
7. 7. Dispositivo altoparlante (100) secondo la rivendicazione 6, in cui detto vano (51) è accessibile dall’esterno attraverso una apertura (52) contrapposta a detta parete di fondo (53) per consentire il passaggio delle onde sonore (Fs’) riflesse dalla superficie interna dell’involucro (50) verso un orecchio di un utilizzatore.
8. 8. Dispositivo altoparlante (100) secondo la rivendicazione 6, in cui detta parete di fondo (53) dell’involucro (50) ha una sezione longitudinale curvilinea o rettilinea.
9. 9. Dispositivo altoparlante (100) secondo la rivendicazione 1, in cui detta almeno una parete (40) è completamente fabbricata in materiale fonoriflettente.
10. 10. Dispositivo altoparlante (100) secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti in cui detto materiale fono-riflettente è il Polivinilbutirrale (Polyvinyl butyral o PVB), o una pellicola di legno o una vetroresina a deposizione.
11. 11. Dispositivo altoparlante (100) secondo la rivendicazione 2, in cui detto involucro (50) è configurato e conformato per essere inserito all'interno dell'orecchio di un utilizzatore.
12. 12. Dispositivo altoparlante (100) secondo la rivendicazione 1, in cui detta parete (40) è parallela alla membrana (30) e collocata ad una distanza costante D da detta membrana.
13. 13. Dispositivo altoparlante (100) secondo la rivendicazione 1, inoltre comprendente mezzi di fissaggio della parete (40) all’unità di trasduzione elettro-acustica (20).