(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部側に声帯部を有するとともに出口側に口唇及び歯部を有し、舌体部が配置された呼気通路を装置内部に配設し、該呼気通路に内部側から出口側に向けて気体を流通することにより発声する発声装置であって、前記呼気通路の上方に鼻腔部を有した鼻部を配設するとともに、前記口唇の開口面積と前記口唇の突出長さとを制御する口唇制御手段と、前記歯部の開閉を制御する歯部制御手段と、前記舌体を所定形状に変位させる舌体制御手段と、前記声帯部の呼気流通開口面積を制御する声帯部開口制御手段とを備え、少なくとも前記呼気通路、舌体、口唇及び声帯部を柔軟部材で形成し、前記舌体制御手段が前記舌体を形成する柔軟部材の下側に配置された複数の支持部材と前記支持部材に接続されたワイヤ部材とこのワイヤ部材の駆動手段とから構成されることを特徴とする発声装置。
【請求項２】
前記口唇が一対の上口唇及び下口唇からなり、前記口唇制御手段が前記上口唇及び下口唇にそれぞれ接続された第１のプーリと、この第１のプーリの一端及び他端にそれぞれワイヤを介して連結した一対の第２のプーリとからなり、これら一対の第２のプーリの回動方向と回動量とにより前記第１のプーリの上下位置及び回動姿勢を制御することを特徴とする請求項１記載の発声装置。
【請求項３】
前記声帯部が柔軟性部材からなるスリット部を有する板材からなり、前記板材の上側には回動可能な巻取ローラが取り付けられているとともに、前記板材の下側には肺部に連通する連通管が接続されることを特徴とする請求項１又は２記載の発声装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、人間の発声動作を模擬して装置内部に配設された呼気通路に気体を流通することにより発声する発声装置に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
従来から各種音声ガイドなどには、電子音声すなわち多数の発振器とそれらを足し合わせる加算器とからなる電子回路によって電子的に合成した音声が用いられてきたが、この電子音声は、声の強弱、高低、抑揚などの変化に欠けるため、人間的な発声には程遠いものであった。
【０００３】
そこで、人間と同じ発声のための諸器官、すなわち肺部、声帯部、舌体、口唇などを配置した装置により人工的に発声する研究が行われているが、いまだ満足するものは完成していない。もし、このような発声装置を提供することができれば、抑揚、高低、強弱など人間と同じ表現能力を備えた声を人工的に発することが可能となるばかりか、このような装置の声帯部や舌体などとして、医療用の声帯や舌体などのデバイスを装着してその発声能力を評価することによりこれら各種人工器官の性能の向上を図ることができて望ましい。さらに、口腔、舌体などの動きにより発声運動に関する理論が実践できるので、発声訓練や外国語の発音取得にも有効である。
【０００４】
また、かかる発声装置を提供することができれば、この装置をコンピュータ等にインプットしてその声道などをシミュレートすることにより、あらかじめ得られる音声を検証することができるので、各種デバイスの評価を事前に行うことができて発声装置を一層効果的に活用することができて望ましい。
【０００５】
そこで、このような課題に鑑み本発明者らは、装置内部に配設された呼気通路に舌体を配設し、該呼気通路の上方に鼻腔部を有した鼻部と、前記呼気通路の奥側に声帯部、出口側に口唇、及び歯部とを配設するとともに、前記口唇の開口面積を制御する口唇制御手段と、前記歯部の開閉を制御する歯部制御手段と、前記舌体を所定形状に変位させる舌体制御手段と、前記声帯部の呼気流通開口面積を抑制する声帯部開口制御手段とを備え、少なくとも前記呼気通路、舌体及び声帯部を柔軟部材で形成するとともに、前記各制御手段を剛体部材で形成した機械的発声装置を提案した（特開２００１−２８２２６４号公報）。この機械的発声装置では、人間と同じ発声のための諸器官を備えたものであり、声帯部を振動させることで音を生成し、それを舌体などの調音器官によって調音して口唇から音を発声する。しかしながら、この機械的発声装置は、舌下部の密閉性が必ずしも十分でないため舌下部において音漏れが生じやすく、音声の発声が困難で、レスポンスの迅速性、発声音域などにおいても未だ改善の余地のあるものであった。
【０００６】
本発明は上記問題点に基いて成されたものであり、人間の発声動作を模擬して装置内部に配設された呼気通路に気体を流通することにより人工的に人間に近い発声をする発声装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載の発声装置は、内部側に声帯部を有するとともに出口側に口唇及び歯部を有し、舌体部が配置された呼気通路を装置内部に配設し、該呼気通路に内部側から出口側に向けて気体を流通することにより発声する発声装置であって、前記呼気通路の上方に鼻腔部を有した鼻部を配設するとともに、前記口唇の開口面積と前記口唇の突出長さとを制御する口唇制御手段と、前記歯部の開閉を制御する歯部制御手段と、前記舌体を所定形状に変位させる舌体制御手段と、前記声帯部の呼気流通開口面積を制御する声帯部開口制御手段とを備え、少なくとも前記呼気通路、舌体、口唇及び声帯部を柔軟部材で形成し、前記舌体制御手段が前記舌体を形成する柔軟部材の下側に配置された複数の支持部材と前記支持部材に接続されたワイヤ部材とこのワイヤ部材の駆動手段とから構成されるものである。
【０００８】
このような構成を採用することにより、口唇、歯部及び呼気通路と、鼻部と、舌体とにより人間に近い口腔内空所を形成するとともに呼気通路、舌体及び声帯部を柔軟部材で形成することで人間に近い共鳴腔による音響特性を得ることができ、この口腔内空所を構成する呼気通路の内部側の声帯部より空気を排出することにより人間に近い発声が得られる。また、口唇、歯部、舌体及び声帯などの各部を制御することにより、音の強弱、高低、抑揚などを制御することもできる。そして、舌体の形状の制御をワイヤ部材を引っ張るだけで行うことができるのでそのレンスポンスが素早く、しかも舌体制御手段のコンパクト化を図ることができる。また、ワイヤ部材を引っ張ることで支持部材により舌体を変位させる簡単な構成であるので、支持部材を多く設けることが可能であり、舌体に多彩な動きをさせることが可能となっている。
【０００９】
また、請求項２記載の発声装置は、前記請求項１において、前記口唇が一対の上口唇及び下口唇からなり、前記口唇制御手段が前記上口唇及び下口唇にそれぞれ接続された第１のプーリと、この第１のプーリの一端及び他端にそれぞれワイヤを介して連結した一対の第２のプーリとからなり、これら一対の第２のプーリの回動方向と回動量とにより前記第１のプーリの上下位置及び回動姿勢を制御するものである。このため、一対の第２のプーリを同位相に回転させると、第１のプーリが上下に引っ張られ、また、これら一対の第２のプーリの回転速度に差があるか、あるいは異位相に回転させると、この回転速度の差の分だけ第１のプーリが回転し、これに伴い口唇を開閉したり口唇を突き出させたりすることができる。これにより、口唇の開閉と突出長さとを一つの手段で制御することができるので装置のコンパクト化を図ることができる。また、第１及び第２のプーリとワイヤとにより口唇を作動させているので、素早い動きが可能で作動音も小さい。
【００１０】
請求項３記載の発声装置は、前記請求項１又は２において、前記声帯部が柔軟性部材からなるスリット部を有する板材からなり、前記板材の上側には回動可能な巻取ローラが取り付けられているとともに、前記板材の下側には肺部に連通する連通管が接続されるものである。このため、巻取ローラを回動させて柔軟性部材からなる板材の上側を巻き取ることにより、スリット部の開閉可能な長さは巻取ローラにより規定されており、そのテンションだけを調整することができるので、広い音域で音声を発することができる。
【００１１】
【発明の実施形態】
以下、本発明の一実施例による発声装置について、図１乃至図９を参照して詳細に説明する。図１において、１は機械的に発声するロボット頭部であり、このロボット頭部１は、枠体２内に鼻腔３ａ，３ｂ有する鼻部３と、口部４から内部に連なる口腔部４Ａとを構成してなり、該口腔部４Ａは呼気通路５から連続して連通部６を介してロボット肺部７に連通している。鼻部３は図４に示すように鼻腔部たる鼻腔３ａ，３ｂを有し、また、呼気通路５は、鼻腔３ａ，３ｂへの開口部３ｃの直前で分岐しており、一方の分岐通路５ａが口部４に、また、他方の分岐通路５ｂが鼻腔３ａ，３ｂにそれぞれ通じている。
【００１２】
一方の分岐通路５ａは、それぞれ呼気流通方向と交差する方向にＵ字形断面を形成する第１呼気通路形成体８と、第２呼気通路形成体９と、舌体部たる舌体10とで構成され、これらは人間に近い共鳴に近づけるために、柔軟部材であるエチレン−プロピレンゴム（ＥＰＤＭ）などによる超低硬度ゴムからなる。そして、第１呼気通路形成体８と、第２呼気通路形成体９とは、アルミニウムで形成された金属基体11の表面に貼着されている。このＥＰＤＭとしては、例えば、東京ゴム製品工業（株）製  超低硬度ゴムＴＰ０１０（ショア硬さ：１Ｈｓ（ＪＩＳ−Ａ）、引張強さ：６０〔ｋｇｆ／ｃｍ２〕、伸び：１１．８）を用いることができる。特に本実施例においては、舌体10は、厚さ５mmのものと２mmのものを張り合わせて７mmとし、舌先から折り返して下顎と接着する部分は３mmのものとして使用している。
【００１３】
また、呼気通路５の下端には、後述する声帯部14を配置する固定枠13が設けられており、該固定枠13に舌体10の一端が第１呼気通路形成体８及び第２呼気通路形成体９と対面して配置され、この舌体10の他端は口部４側に配置された止め板15に固着されている。また、呼気通路５の内部側では、声帯部14に連通する連通部６を介してロボット肺部７が配設され、該ロボット肺部７は、空気の流入を行うが排気を阻止する逆止弁16を一端に配し、内部にピストン18を配置したシリンダ17と、該シリンダ17を上下する減速機を有しないアクチュエータを備えたＤＣサーボモータＭ１と、その位置を検出するエンコーダＥＣ１とで構成される。また、口唇23及び歯部21が開口している状態においては、呼気通路５に連通する声帯部14の開口部から空気を吸入可能となっている。したがって、この逆止弁16は必ずしも必要ではないが、本実施例においては、この逆止弁16を設けることによって空気の吸入が容易となっている。なお、ＤＣサーボモータＭ１は、呼気途中で後述する電気制御回路61の指令により回転速度を可変して呼気速度を変更する機能を有している。
【００１４】
さらにまた、他方の分岐通路５ｂには、鼻腔３ａ，３ｂへの開口３ｃを閉鎖する位置に軟口蓋19が取り付けられていて、この軟口蓋19には図示しないワイヤによりＤＣサーボモータＭ２が接続されていて回動可能となっている。そして、このサーボモータＭ２には、その位置を検出するエンコーダＥＣ２とその初期位置を検出するポテンショメータＰＭ１が付設されている。このような構成により軟口蓋19を開いて鼻腔３ａ，３ｂに空気が抜けるようにすることで、鼻音を発声することが可能となっている。
【００１５】
一方、呼気通路５の出口側では、図１に示すように、金属基体11の前方表面に上歯21Ａが固着され、止め板15の前方表面側には下歯21Ｂが上下方向にスライド可能に配設されており、これら上歯21Ａ及び下歯21Ｂにより歯部21が形成される。この歯部21は、図４に示すように上歯21Ａは板材からなり下端部が細かな凹凸状に形成されていて、下歯21Ｂは四角形状の板材からなり上端部が細かな凹凸状に形成されている。そして、歯部21の前方側には後述する口唇制御手段に連結した口唇固定板22Ａ，22Ｂが配置され、該口唇固定板22Ａ，22Ｂの中央部分は開口22ａが開設され、その表面側にゴム製の上口唇23Ａ及び下口唇23Ｂとからなる上下一対の口唇23がそれぞれ固着されている。
【００１６】
上述したような発声装置において、口唇制御手段は、図２（ａ）に示すように口唇固定板22Ａの上端及び口唇固定板22Ｂの下端にそれぞれ固定された支持軸24と、この支持軸24の両端に取り付けられたスライド部材25と、このスライド部材25が上下方向に摺動自在に嵌合したスライドガイド26とを有し、この支持軸24の一端には第１のプーリ27が固定されている。この第１のプーリ27の径方向の一端及び他端には図２（ｂ）に示すように接続部材28，28Ａが取り付けられていて、これら接続部材28，28Ａにはワイヤ29，29Ａが固定されているとともにこのワイヤ29，29Ａはそれぞれ一対の第２のプーリ30，30Ａに装架されていて、そして、この第２のプーリ30，30Ａには、それぞれ図示しないアクチュエータを備えたＤＣサーボモータＭ３，Ｍ４と、その位置を検出するエンコーダＥＣ３，ＥＣ４と、初期位置を検出するためのポテンショメータＰＭ２，ＰＭ３とが接続されている。なお、31はワイヤ29，29Ａの方向を調整するための従動プーリであり、この従動プーリ31とワイヤ29，29Ａの長さとを適宜組み合わせることで、第２のプーリ30，30Ａは適当な箇所に設置可能となっているが、図２（ｂ）においては説明の便宜上、第１のプーリ27の両側に配置したものとして説明する。
【００１７】
口唇制御手段をこのような構成とすることにより、以下のようにして口唇固定板22Ａ，22Ｂを制御することができる。すなわち、口唇固定板22Ａの場合について説明すると、サーボモータＭ３，Ｍ４により一対の第２のプーリ30，30Ａをそれぞれ独立して回転させるが、この際、第２のプーリ30，30Ａを同相である図２（ｂ）の実線の矢印の方向に同じ速度で回転させると、ワイヤ29，29Ａは両方とも上方に移動しこれに伴い第１のプーリ27、口唇固定板22Ａ、さらにはこの口唇固定板22Ａに固着された口唇23Ａが上方に移動し口唇23が開くことになる。また、第２のプーリ30，30Ａを同相でそれぞれ逆方向に回転させれば口唇23Ａは下方に移動して口唇23が閉じることになる。
【００１８】
一方、第２のプーリ30，30Ａを逆相である図２（ｂ）の破線の矢印の方向にそれぞれ回転させると、ワイヤ29は第１のプーリ27に対して上方に移動しワイヤ29Ａは第１のプーリ27に対して下方に移動する。これに伴い第１のプーリ27は接続部材28，28Ａの位置が上下に変位することで図示時計回りに回動し、口唇固定板22Ａ、さらには口唇23Ａが前方に回動することになる。一方、第２のプーリ30，30Ａをそれぞれこれとは逆方向に回転させれば口唇23Ａは後方に移動することになる。このような口唇23Ａ（口唇固定板22Ａ）の前後動は、ワイヤ29，29Ａの接続箇所である接続部材28，28Ａの位置の変動によるものであり、第２のプーリ30，30Ａの回転量に差があれば同相であっても同じように変動する。したがって、第２のプーリ30，30Ａの回転方向と回転量とを組み合わせることにより口唇固定板22Ａを上下に移動させると同時に前後に移動させることもできる。なお、接続部材28，28Ａは第１のプーリ27をワイヤ29，29Ａとともに回動させるためのものであり、第２のプーリ30，30Ａの回転量の差により第１のプーリ27を回動させることが可能であれば必ずしも必要でなく、第１のプーリ27の径方向両端にワイヤ29，29Ａを直接固定するなど他の手段を用いてもよい。以上、上口唇固定板22Ａの場合について説明してきたが、下口唇固定板22Ｂについても上下方向が逆転する以外基本的には同じであり、図３に示すような構成となり、同図においてＭ５，Ｍ６は、アクチュエータを備えたＤＣサーボモータであり、ＥＣ５，ＥＣ６は、その位置を検出するエンコーダであり、ＰＭ４，ＰＭ５は、初期位置を検出するためのポテンショメータである。
【００１９】
次に、歯部制御手段は、図４に示すように金属基体11の前方表面に上歯21Ａを固定し、下歯21Ｂをスライド凹部31に上下方向にスライド可能に嵌合し、この下歯21ＢにＤＣサーボモータＭ７と、その位置を検出するエンコーダＥＣ７と、下歯21Ｂの初期位置を検出するためのポテンショメータＰＭ６とが接続されたワイヤ32を固定するとともに、スライド凹部31の下側に押圧弾性部材であるワイヤばね33を設置している。このような歯部制御機構により下歯21Ｂは、常時は上側にあって上歯21Ａと当接しているが、発声時などにはサーボモータＭ７を作動させることによりワイヤ32がワイヤばね33の付勢力に抗して下歯21Ｂを所望量下方に押し下げ維持する構成となっている。
【００２０】
舌体制御手段は、図５に示すように舌体10の下側に配置された５個の支持部材たるアクリル棒34，34Ａ，34Ｂ，34Ｃ，34Ｄとこのアクリル棒34，34Ａ・・が固定されたワイヤ部材35とを備え、ワイヤ部材35はループ状となっていて上側は金属基体11を貫通して図示しない方向転換手段である従動プーリ及び駆動プーリを経て下顎の箇所からアクリル棒34に帰還するようにして張設された構成を有する。また、この駆動プーリは、ＤＣサーボモータＭ８〜Ｍ12と、その位置を検出するエンコーダＥＣ８〜ＥＣ12と、その初期位置を検出するためのポテンショメータＰＭ７〜ＰＭ11にそれぞれ接続している。舌体制御手段をこのような構成とすることにより、図示しない駆動プーリをＤＣサーボモータＭ８〜Ｍ12により独立して回動させるとアクリル棒34，34Ａ・・・がそれぞれ独立して駆動して舌体10の形状を変化させることができる。なお、駆動点となるアクリル棒34，34Ａ・・・は、本実施例においては５個設置しているが、これは、自然な舌形状の生成と子音発声に最低限必要だと思われる人体における歯茎部，前硬口蓋部，後硬口蓋部，軟口蓋部，咽頭部に相当する箇所である。これにより、自然で多様な舌形状を生成でき，母音の自然性向上，新たな子音発声の効果が得られる。また、本実施例においては、舌体10の下部の空間領域にはスポンジが充填される。
【００２１】
また、声帯部14は、図６に示すように柔軟性部材である前述したＥＰＤＭ製の厚さ２mmの一対のシート41を左右の縁部で接合してスリット部42を形成した板材たる声帯部材43からなり、上側の調音部43Ａと下側の接続部43Ｂとを有する。そして、接続部43Ｂには、肺部７への連通部６を構成する連通管44が接続される。このような声帯部14を制御する声帯部開口制御手段は、図７に示すように声帯部材43の調音部43Ａの一端を固定するとともに他端に巻取ローラ45が当接するように巻取部材46を取り付け、この巻取ローラ45を該巻取ローラ45の下部に設けられたタイミングプーリ47と、ＤＣサーボモータＭ13、巻取ローラ45による巻取り位置を検出するエンコーダＥＣ13及びポテンショメータＰＭ12に接続したタイミングプーリ48と、これらタイミングプーリ47，48に装架したタイミングベルト49とにより回動可能に構成してなる。また、図８に示すように声帯部材43の調音部43Ａに隣接してスライドガイド51と押圧部50Ａとを有するＬ字状の押圧部材50が設けられていて、このスライドガイド51は左右方向に設けられたスライド受部材52に摺動自在に嵌合していて、さらに押圧部材50にはＤＣサーボモータＭ14と押圧部材50の位置を検出するエンコーダＥＣ14とポテンショメータＰＭ13とに連結したワイヤ53が接続されているとともに、その基端側には一端を固定した引張りコイルバネ54の他端が接続されている。図８中、55は受け棒である。さらに、声帯部14の調音部43Ａの両端にはループ状のワイヤ56が取り付けられていて、このワイヤ56には該ワイヤ56を駆動するＤＣサーボモータＭ15とワイヤ56の位置を検出するエンコーダＥＣ15とポテンショメータＰＭ14とが接続されている。なお、図７及び図８の機構は両方とも同時に取り付けられるものであるが、説明の便宜上別々に表してある。
【００２２】
声帯部開口制御手段をこのような構成とすることにより、サーボモータＭ13の回転をタイミングベルト49により伝導して声帯部材43の他端側の巻取ローラ45を回すことで声帯部材43の調音部43Ａが巻き取られるので、調音部43Ａのテンションが調節される一方、声門となる肺部７からの空気が流通可能な調音部43Ａのスリット部42の可振動幅は巻取ローラ45と調音部43Ａとの圧接により一定に規定されることになるため、調音部43Ａのテンションを高めることにより音域を調整することが可能となり、非常に広い音域での発声が可能となっている。また、押圧部材50は常時は引張りコイルバネ54の張力により調音部43Ａに接していないが、サーボモータＭ14によりワイヤ53を引っ張るとスライドガイド51が摺動して押圧部50Ａが調音部43Ａを押圧し、反対側にある受け棒55との間で調音部43Ａを挟み，声帯振動を強制的に停止させることが可能となっており、これにより促音なども発声可能となっている。さらに、サーボモータＭ15によりワイヤ56により調音部43Ａを両側から引っ張ることでスリット部42を開閉して有声音・無声音の切り替えができるようになっている。
【００２３】
そして、これら本実施例の発声装置を制御する電気回路は、図９に示すようにＣＰＵとインターフェースを有した電気制御回路61を有し、この電気制御回路61は、各ポテンショメータＰＭ１〜ＰＭ14の初期位置信号を初期位置検出手段62から受け、またＥＣ１〜ＥＣ15による各移動部材の動作位置信号を移動部材位置検出手段63から受け、ＲＯＭ64に記憶されているプログラムに従って各サーボモータＭ１〜Ｍ15を駆動するモータ駆動手段66を制御するように構成されている。なお、図９中65はＲＡＭであり、67は入出力手段である。
【００２４】
以下、前述したような構成を有する本実施例の発声装置の作用について説明する。まず、第１ステップとして、肺部７のエンコーダＥＣ１の指示にしたがってサーボモータＭ１によってシリンダ17内のピストン18を最下点に移動する。この際、シリンダ17内が負圧となり逆止弁16から空気がシリンダ17内に流入する。
【００２５】
次に、第２ステップとして、発声段階においては、舌体制御手段において、ポテンショメータＰＭ７〜11のデータとＥＣ８〜12のデータに基き初期位置検出手段62と移動部材位置検出手段63によりアクリル棒34，34Ａ，34Ｂ，34Ｃ，34Ｄの位置を確認したら、発声音に対応する位置にアクリル棒34，34Ａ，34Ｂ，34Ｃ，34Ｄを移動する。
【００２６】
続いて、第３ステップとして、サーボモータＭ２を作動させて軟口蓋19を所定の位置に回動し、さらに、口唇制御手段において第２のプーリ30，30Ａを駆動して口唇23（上口唇23Ａ及び下口唇23Ｂ）を所定形状に移動し、さらに歯部制御手段においてワイヤ32を所望量引っ張ることで歯部21の開度を調整する。
【００２７】
さらに、第４ステップとして、声帯部開口制御手段においてサーボモータＭ13を作動させて声帯部材43の調音部43Ａのテンションを発声音に対応するものとするとともに必要に応じてサーボモータＭ14あるいはＭ15を作動させて促音、有声音・無声音などの調整を行う。
【００２８】
そして、第５ステップとして、サーボモータＭ１を作動させてピストン18がシリンダ17内の空気を排気することによって第１音が発声され、その後、ピストン18の動作中に第２ステップ乃至第４ステップが必要に応じて個別もしくは並列的に行われ断続的に音を発声し、所定音数の発声が終了すると、サーボモータＭ１が停止して呼気が停止する。
【００２９】
その後は、第６ステップとして、肺部７のエンコーダＥＣ１の指示にしたがってサーボモータＭ１によって、シリンダ17内のピストン18を最下点に移動してシリンダ17内に空気を補給する。
【００３０】
このようなステップを繰り返すことにより発声することができる。
【００３１】
以上、詳述したとおり本実施例の発声装置は、内部側に声帯部14を有するとともに出口側に口唇23及び歯部21を有し、舌体10が配設された呼気通路５を装置内部に配設し、該呼気通路５に内部側から出口側に向けて気体を流通することにより発声するものであり、この呼気通路５の上方に鼻腔３ａ，３ｂを有した鼻部３を配設するとともに、口唇23の開口面積とこの口唇23の突出長さとを制御する口唇制御手段と、歯部21の開閉を制御する歯部制御手段と、舌体10を所定形状に変位させる舌体制御手段と、声帯部14の呼気流通開口面積を制御する声帯部開口制御手段とを備え、呼気通路５、舌体10、口唇23及び声帯部14を柔軟部材たるＥＰＤＭで形成し、前記舌体制御手段が舌体10を形成するＥＰＤＭの下側に配置された５本のアクリル棒34・・・とこのアクリル棒34・・・に接続されたワイヤ部材35とこのワイヤ部材35を駆動するサーボモータＭ８〜12とから構成されるものであるので、口唇23、歯部21及び呼気通路５と、鼻部３と、舌体10とにより人間に近い口腔内空所を形成するとともに呼気通路５、舌体10及び声帯部14を柔軟なＥＰＤＭで形成することで人間に近い共鳴腔による音響特性を得ることができ、この口腔内空所を構成する呼気通路５の内部側の声帯部14より空気を排出することにより人間に近い発声が得られる。また、口唇23、歯部21、舌体10及び声帯部14などの各部を制御することにより、音の強弱、高低、抑揚などを制御することもできる。特にワイヤ部材35を引っ張るだけで舌体の形状を迅速に変更することができ、しかも舌体制御手段がコンパクトなものとなっている。また、ワイヤ部材35を引っ張ることでアクリル棒34・・・により舌体10を変位させる簡単な構成であるので、アクリル棒34・・・を５本、場合によってはそれ以上設けることが可能であり、舌体10に多彩な動きをさせることが可能となっている。またこの機構であれば舌体10の下部を金属部材で完全に閉じることができるので、舌下部からの音漏れを防止することができる。
【００３２】
さらに、口唇23が上下一対の上口唇23Ａ及び下口唇23Ｂとからなり、口唇制御手段がこの上口唇23Ａ及び下口唇23Ｂにそれぞれ接続された第１のプーリ27と、この第１のプーリ27の一端及び他端にそれぞれワイヤ29，29Ａを介して連結した一対の第２のプーリ30，30Ａとからなり、これら一対の第２のプーリ30，30Ａの回動方向と回動量とにより第１のプーリ27の上下位置及び回動姿勢を制御するものであるので、一対の第２のプーリ30，30Ａを同位相に回転させると、第１のプーリ27が上下方向に引っ張られ、また、一対の第２のプーリ30，30Ａの回転速度に差があるか、あるいは異位相に回転させると、この回転速度の差の分だけ第１のプーリ27が回転し、これに伴い口唇23を径閉したり口唇23を突き出させたりすることができる。これにより、口唇23の開閉と突出長さとを一つの手段で制御することができるので装置のコンパクト化が図られている。さらに、第１及び第２のプーリ27，30，30Ａとワイヤ29，29Ａとにより上口唇23Ａ及び下口唇23Ｂを作動させているので、素早い動きが可能で作動音も小さいという効果を奏する。さらに、声帯部14がＥＰＤＭからなるスリット部42を有する声帯部材43からなり、この声帯部材43の上側の調音部43Ａには回動可能な巻取ローラ45が取り付けられているとともに、この声帯部材43の下側の接続部43Ｂには肺部７に連通する連通管44が接続されるものであるので、巻取ローラ45を回動させて声帯部材43の上側の調音部43Ａを巻き取ることにより、スリット部42の開閉可能な長さは巻取ローラ45により規定しそのテンションだけを調整することができるので、広い音域で音声を発することができる。
【００３３】
以上、本発明の発声装置について添付図面を参照して詳細に説明してきたが、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、本発明の思想の範囲内で種々の変形実施が可能である。例えば、口唇23、歯部21などの制御は同様の動きが可能であれば、前記実施例に限るものではなく、他の種々の手段と置換可能である。
【００３４】
【発明の効果】
本発明の請求項１記載の発声装置は、内部側に声帯部を有するとともに出口側に口唇及び歯部を有し、舌体部が配設された呼気通路を装置内部に配設し、該呼気通路に内部側から出口側に向けて気体を流通することにより発声する発声装置であって、前記呼気通路の上方に鼻腔部を有した鼻部を配設するとともに、前記口唇の開口面積と前記口唇の突出長さとを制御する口唇制御手段と、前記歯部の開閉を制御する歯部制御手段と、前記舌体を所定形状に変位させる舌体制御手段と、前記声帯部の呼気流通開口面積を制御する声帯部開口制御手段とを備え、少なくとも前記呼気通路、舌体、口唇及び声帯部を柔軟部材で形成し、前記舌体制御手段が前記舌体を形成する柔軟部材の下側に配置された複数の支持部材と前記支持部材に接続されたワイヤ部材とこのワイヤ部材の駆動手段とから構成されるものであり、人間に近い発声が得られる。また、口唇、歯部、舌体及び声帯などの各部を制御することにより、音の強弱、高低、抑揚などを制御することもできる。特にワイヤ部材を引っ張るだけで舌体の形状を迅速に変更することができ、しかも舌体制御手段がコンパクトなものとなっている。また、ワイヤ部材を引っ張ることで支持部材により舌体を変位させる簡単な構成であるので、支持部材を多く設けることが可能であり、舌体に多彩な動きをさせることが可能となっている。
【００３５】
また、請求項２記載の発声装置は、前記請求項１において、前記口唇が一対の上口唇及び下口唇からなり、前記口唇制御手段が前記上口唇及び下口唇にそれぞれ接続された第１のプーリと、この第１のプーリの一端及び他端にそれぞれワイヤを介して連結した一対の第２のプーリとからなり、これら一対の第２のプーリの回動方向と回動量とにより前記第１のプーリの上下位置及び回動姿勢を制御するものであるので、一対の第２のプーリを同位相に回転させると、第１のプーリが上下に引っ張られ、また、これら一対の第２のプーリの回転速度に差があるか、あるいは異位相に回転させると、この回転速度の差の分だけ第１のプーリが回転し、これに伴い口唇を径閉したり口唇を突き出させたりすることができる。これにより、口唇の開閉と突出長さとを一つの手段で制御することができるので装置のコンパクト化を図ることができる。また、第１及び第２のプーリとワイヤとにより口唇を作動させているので、素早い動きが可能で作動音も小さい。
【００３６】
請求項３記載の発声装置は、前記請求項１又は２において、前記声帯部が柔軟性部材からなるスリット部を有する板材からなり、前記板材の上側には回動可能な巻取ローラが取り付けられているとともに、前記板材の下側には肺部に連通する連通管が接続されるものであるので、巻取ローラを回動させて柔軟性部材からなる板材の上側を巻き取ることにより、スリット部の開閉可能な長さは巻取ローラにより規定されており、そのテンションだけを調整することができるので、広い音域で音声を発することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による発声装置を示す縦断面図である。
【図２】口唇制御手段を示す説明図であり、（ａ）は口唇の構造を、（ｂ）は運動構造をそれぞれ示す。
【図３】下口唇の口唇制御手段の運動構造を示す概略図である。
【図４】歯部制御手段を示す正面図である。
【図５】舌体制御手段を示す断面図である。
【図６】声帯部である声帯部材を示す（ａ）平面図及び（ｂ）正面図である。
【図７】声帯部開口制御手段を示す斜視図である。
【図８】声帯部開口制御手段を示す斜視図である。
【図９】電気回路を示すブロック図である。
【符号の説明】
１  ロボット頭部
３  鼻部
４  口部
５  呼気通路
５ａ  分岐通路
６  連通部
７  ロボット肺部
10  舌体（舌体部）
14  声帯部
21  歯部
21Ａ  上歯
21Ｂ  下歯
23  口唇
23Ａ  上口唇
23Ｂ  下口唇
27  第１のプーリ（口唇制御手段）
29，29Ａ  ワイヤ（口唇制御手段）
30，30Ａ  第２のプーリ（口唇制御手段）
32  ワイヤ（歯部制御手段）
33  ワイヤばね（歯部制御手段）
34，34Ａ，34Ｂ，34Ｃ，34Ｄ  アクリル棒（支持部材：舌体制御手段）
35  ワイヤ部材（舌体制御手段）
42  スリット部
43  声帯部材（板材）
44  連通管
45  巻取ローラ（声帯部開口制御手段）
46  巻取部材（声帯部開口制御手段）
47，48  タイミングプーリ（声帯部開口制御手段）
49  タイミングベルト（声帯部開口制御手段）
Ｍ３〜６  サーボモータ（駆動手段：口唇制御手段）
Ｍ７  サーボモータ（駆動手段：歯部制御手段）
Ｍ８〜12  サーボモータ（駆動手段：舌体制御手段）
Ｍ13  サーボモータ（声帯部開口制御手段）
Ｍ14  サーボモータ（声帯部開口制御手段）
Ｍ15  サーボモータ（声帯部開口制御手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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