CN108363200A - 旋转驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供旋转驱动装置，该旋转驱动装置使飞轮旋转，该飞轮支承使从光源入射的入射光反射或者透过的光学部件，该旋转驱动装置具有：马达，其具有旋转部；以及飞轮，其被马达支承，以上下延伸的中心轴线为中心旋转。飞轮具有：板状的收纳部，其配置有光学部件；底面，其位于收纳部的底部，相对于光学部件的彼此对置的2个侧面中的至少一个侧面倾斜；以及基准面，其与光学部件的2个侧面中的另一个侧面的至少一部分接触。

Description

旋转驱动装置

技术领域

本发明涉及旋转驱动装置。

背景技术

以往，在头戴式显示器(HMD)等中所使用的、用于进行位置识别的扫描装置中搭载有对来自光源的入射光进行反射的反射镜以及对入射光和反射光进行导光的导光部件。关于以往的具有反射镜和导光部件的光学装置，例如记载在日本公开公报第2010-021105号公报中。

在日本公开公报第2010-021105号公报的构造中，对从光源入射的照明光进行反射的反射面与对照明光进行导光的导光部件形成为一体。并且，在基底上固定有导光部件。因此，有可能由于导光部件的精度而导致反射面的位置和角度发生变化，而对反射面所反射的反射光的射出带来影响。

发明内容

本发明的目的在于，提供如下的构造：在使反射镜和透镜等光学部件旋转的旋转驱动装置中，能够容易地定位光学部件，并且能够抑制它们的位置偏移。

在本申请的例示的一个实施方式中，提供一种旋转驱动装置，其使飞轮旋转，该飞轮支承使从光源入射的入射光反射或者透过的光学部件，该旋转驱动装置具有：马达，其具有旋转部；以及飞轮，其被马达支承，以上下延伸的中心轴线为中心旋转。飞轮具有：板状的收纳部，其配置有光学部件；底面，其位于收纳部的底部，相对于光学部件的彼此对置的2个侧面中的至少一个侧面倾斜；以及基准面，其与光学部件的2个侧面中的另一个侧面的至少一部分接触。

根据本申请的例示的一个实施方式，使光学部件的至少一部分与设置在飞轮的内部的底部倾斜的收纳部的侧面接触而配置。由此，能够容易地定位光学部件。并且，能够抑制该光学部件的位置偏移。

参照附图并通过以下对优选实施方式的详细的说明，本发明的上述以及其他的要素、特征、步骤、特点和优点将会变得更加清楚。

附图说明

图1是第1实施方式的旋转驱动装置、光源以及框架的立体图。

图2是第1实施方式的旋转驱动装置的纵剖视图。

图3是第1实施方式的飞轮的立体图。

图4是第1实施方式的飞轮的立体图。

图5是第1实施方式的反射镜的立体图。

图6是第1实施方式的飞轮的局部纵剖视图。

图7是第1实施方式的飞轮的局部纵剖视图。

图8是变形例的飞轮的局部纵剖视图。

图9是变形例的飞轮的局部纵剖视图。

图10是变形例的飞轮的局部纵剖视图。

具体实施方式

以下，关于本发明的例示的实施方式，参照附图进行说明。另外，在本申请中，将与后述的马达的中心轴线平行的方向称为“轴向”，将与马达的中心轴线垂直的方向称为“径向”，将沿着以马达的中心轴线为中心的圆弧的方向称为“周向”。并且，在本申请中，将轴向设为上下方向，相对于马达将光源侧设为上，而对各部分的形状和位置关系进行说明。但是，并不是通过该上下方向的定义来限定本发明的旋转驱动装置的使用时的朝向。并且，在本申请中“平行的方向”还包含大致平行的方向。并且，在本申请中“垂直的方向”还包含大致垂直的方向。

＜1.第1实施方式＞

＜1-1.旋转驱动装置的结构＞

图1是第1实施方式的旋转驱动装置1、光源6以及框架7的立体图。该旋转驱动装置1是如下的装置：支承后述的反射镜61和后述的透镜63并使它们旋转，并且使在该反射镜61上反射后的反射光62透过该透镜63而射出到旋转驱动装置1的外部，其中，该反射镜61使从光源6入射的入射光60沿径向(第1径向D1)反射。在旋转驱动装置1的上方配置有搭载光源6的框架7。框架7被固定于配置有旋转驱动装置1的壳体等。从光源6射出沿着马达10的中心轴线9向下方前进的入射光60。另外，本实施方式的光源6和框架7被设置于旋转驱动装置1的外部。但是，光源6和框架7也可以被包含在旋转驱动装置1中。

如图1所示，旋转驱动装置1具有马达10和飞轮80。

＜1-2.马达的结构＞

接着，对马达10的结构进行说明。图2是第1实施方式的旋转驱动装置1的纵剖视图。

如图2所示，马达10具有：具有定子22的静止部2、以及具有磁铁34的旋转部3。静止部2相对于配置有旋转驱动装置1的壳体等相对地静止。并且，旋转部3相对于静止部2以上下延伸的中心轴线9为中心借助于轴承部23被支承为能够旋转。

若向包含在静止部2中的线圈42提供驱动电流，则作为线圈42的磁芯的多个齿412中产生磁通。并且，由于齿412与被包含在旋转部3中的磁铁34之间的磁通的作用而在静止部2与旋转部3之间产生周向的转矩。其结果为，旋转部3相对于静止部2以中心轴线9为中心旋转。由此，被旋转部3保持为能够旋转的飞轮80与旋转部3一同以中心轴线9为中心旋转。

另外，轴承部23例如使用如下的流体动压轴承：静止部2与旋转部3隔着润滑油所在的间隙而对置，在润滑油中引起流体动压。另外，轴承部23也可以使用滚动轴承等其他结构的轴承。

＜1-3.飞轮的结构＞

接着，对飞轮80的结构进行说明。以下，还适当地参照图3～图5以及图1和图2。

图3和图4是第1实施方式的飞轮80的立体图。飞轮80被支承于马达10的旋转部3的上端部，与旋转部3一同以中心轴线9为中心旋转。飞轮80例如通过卡合、或者使用粘接剂等而固定在旋转部3的上表面上。如图3和图4所示，飞轮80具有光学部件90、上侧支承部件81、下侧支承部件82、外侧圆筒部83、后述的收纳部84、后述的底面85以及后述的基准面86。另外，光学部件90包含：对入射光60进行反射的反射镜61；以及透镜63，其使由反射镜61反射的反射光62透过。飞轮80的材料例如使用树脂。

图5是第1实施方式的反射镜61的立体图。如图5所示，反射镜61的形状是扁平的长方体形。换言之，反射镜61的形状是矩形的板状。反射镜61在被固定于飞轮80的状态下，至少一部分位于中心轴线9上，相对于轴向和第1径向D1倾斜45°。并且，反射镜61呈板状延伸，被嵌入到后述的收纳部842中，至少一部分与后述的基准面862接触而被固定。由此，能够容易地定位反射镜61。并且，抑制反射镜61的位置偏移。入射光60入射到作为反射镜61的反射面的上表面(彼此对置的2个侧面611中的位于上方的面)的除了周缘部之外的中央部。反射镜61例如使用全反射镜。

上侧支承部件81是具有上侧纵圆筒部811和上侧横圆筒部812的筒状的部件。另外，在本实施方式中，上侧纵圆筒部811、上侧横圆筒部812、下侧支承部件82以及外侧圆筒部83通过树脂的注射成型而形成为单一部件。但是，它们也可以是单独部件。

上侧纵圆筒部811是从上侧横圆筒部812的径向内侧的端部沿轴向延伸的圆筒状的部位。上侧纵圆筒部811的内周面与马达10的中心轴线9平行地延伸。上侧纵圆筒部811的径向内侧的空洞813成为光波导路。

上侧横圆筒部812是从上侧纵圆筒部811的外周部沿径向(第1径向D1)朝向外侧延伸的圆筒状的部位。上侧横圆筒部812的内侧的空洞814与上侧纵圆筒部811的径向内侧的空洞813呈直角连结。并且，上侧横圆筒部812的内侧的空洞814、反射镜61与透镜63在第1径向D1上重叠。

而且，上侧支承部件81具有从上侧纵圆筒部811的下端部和上侧横圆筒部812的径向内侧的端部向外侧扩展的上侧周缘支承部815。上侧周缘支承部815在反射镜61被固定于飞轮80的状态下与反射镜61的上表面(彼此对置的2个侧面611中的位于上方的面)的周缘部接触。由此，能够更牢固地固定反射镜61。

外侧圆筒部83是在比上侧支承部件81靠径向外侧的位置处沿着中心轴线9延伸的圆筒状的部件。外侧圆筒部83的外周面形成飞轮80的外周面。并且，在外侧圆筒部83的周向上的位于上侧横圆筒部812的径向外侧的部位处设置有沿第1径向D1贯穿外侧圆筒部83的贯穿孔800。并且，在外侧圆筒部83的贯穿孔800的周围的内周面上连结有上侧横圆筒部812的径向外侧的端部。由此，将外侧圆筒部83和上侧支承部件81连结。

下侧支承部件82具有下侧纵圆筒部821和连结部822。下侧纵圆筒部821是至少一部分位于比上侧支承部件81靠下侧的位置处、且沿轴向延伸的圆柱状的部件。另外，下侧纵圆筒部821也可以具备在径向内侧具有空洞(省略图示)的筒状构造。而且，径向内侧的空洞(省略图示)也可以为光波导路。

并且，下侧支承部件82具有从下侧纵圆筒部821的上端部向外侧扩展的下侧周缘支承部823。下侧周缘支承部823在反射镜61被固定于飞轮80的状态下，与反射镜61的周缘部接触。由此，能够更牢固地固定反射镜61。

连结部822从外侧圆筒部83的内周面向径向内侧延伸，与下侧纵圆筒部821的外周面连结。由此，将外侧圆筒部83和下侧支承部件82连结。

另外，外侧圆筒部83和连结部822的周向上的一部分从外周面向径向内侧凹陷。在反射镜61被固定于飞轮80的状态下，该部位与上侧支承部件81的上侧横圆筒部812的径向外侧的部位在轴向和径向上重叠。在本实施方式中，在通过树脂的注射成型而形成上侧支承部件81、下侧支承部件82以及外侧圆筒部83时，在该部位的附近，将上侧横圆筒部812的径向外侧的部位与外侧圆筒部83连结。

透镜63与反射镜61同样地具有板状的外形。透镜63被嵌入到后述的收纳部841，至少一部分与后述的基准面861接触而被固定。由此，能够容易地定位透镜63。并且，抑制透镜63的位置偏移。透镜63呈板状延伸，在被固定于飞轮80的状态下，与第1径向D1呈直角、即与中心轴线9平行地配置。入射光60在飞轮80的内部被反射镜61反射的反射光62透过了透镜63的除了周缘部之外的中央部。

在上述的飞轮80中，从光源6射出的入射光60从比飞轮80的上表面靠上方的位置入射，在上侧纵圆筒部811的径向内侧的空洞813中沿着中心轴线9向下方前进。而且，入射光60在反射镜61上被反射，进一步在上侧横圆筒部812的内侧的空洞814中向第1径向D1外侧前进，借助于透镜63而射出到旋转驱动装置1的外部。

飞轮80的反射镜61与马达10的旋转部3一同以中心轴线9为中心旋转，并且对来自光源6的入射光60进行反射而使反射光62射出到外部。因此，作为反射光62的射出方向的第1径向D1也与旋转部3一同旋转。由此，能够向宽范围照射光。另外，飞轮80的外周面的反射率比反射镜61的表面的反射率低。由此，能够抑制来自光源6的入射光60漫反射。

另外，旋转驱动装置1例如也可以在马达10的下方还具有其他的飞轮(省略图示)，该其他的飞轮与向外部沿第1径向D1射出反射光62的飞轮80不同，向外部沿与第1径向D1不同的第2径向射出反射光。在该情况下，反射镜61使用透过率与反射率大致相等的半反射镜。并且，使在飞轮80中入射到反射镜61的入射光60中的一半沿第1径向D1反射而射出到外部。并且，使入射到反射镜61的入射光60中的剩余的一半透过反射镜61而在下侧纵圆筒部821的径向内侧的空洞(省略图示)中向下方前进。而且，在马达10中的中心轴线9的周围设置有沿轴向贯穿马达10的贯穿孔(省略图示)。而且，使透过了反射镜61的入射光60经由该贯穿孔而到达马达10下方的飞轮。并且，通过该飞轮使入射光60沿第2径向反射而射出到外部。

这样，如果沿第1径向D1和第2径向的2个方向射出光，则在马达10旋转时，产生该2个方向的射出光到达照射对象物为止的时间差，因而能够高精度地进行空间内的照射对象物的立体的位置识别。但是，也可以在与包含飞轮80的旋转驱动装置1不同的旋转驱动装置(省略图示)中设置该其他的飞轮。

＜1-4.收纳部的结构＞

接着，关于收纳部84的结构进行说明。以下，还适当地参照图6和图7以及图1～图5。

首先，关于配置有作为光学部件90的透镜63的收纳部84进行说明。另外，以下，将配置有透镜63的收纳部84设为“收纳部841”。并且，将配置有透镜63的收纳部84的底面85设为“底面851”。并且，将透镜63的侧面631所接触的基准面86设为“基准面861”。

图6是第1实施方式的飞轮80的局部纵剖视图。如图4和图6所示，在外侧圆筒部83的周向上的位于贯穿孔800的上侧的部位中的位于径向外侧的部位处设置有缺口部801。缺口部801的上表面和外周面的至少一部分与飞轮80的外部连通。而且，通过该缺口部801、贯穿孔800、以及从下侧支承部件82的面向贯穿孔800的下端的面朝向下侧凹陷的外侧凹部802而形成收纳部841。在图6中用双点划线示出收纳部841的范围。

收纳部841是与水平方向呈直角、即与中心轴线9平行地延伸的板状的空间。收纳部841的径向上的宽度比透镜63的径向上的厚度大。并且，基准面861与径向呈直角、即与中心轴线9平行，其中，该基准面861是构成被包含在收纳部841中的外侧凹部802的面中的位于径向外侧的面。在收纳部841中，从比缺口部801靠上方的位置处、即飞轮80的外部，与中心轴线9平行地朝向下方插入了透镜63。另外，位于收纳部841的底部的底面851相对于配置在收纳部841中的透镜63的彼此对置的2个侧面631中的径向内侧的侧面和基准面861倾斜。由此，若将透镜63朝向下方插入，则透镜63被底面851引导而向径向外侧滑动。而且，透镜63的2个侧面631中的径向外侧的侧面的下部与基准面861接触。而且，在将该透镜63配置在飞轮80的收纳部841中的过程中，透镜63与底面851并不是面接触而是线接触。其结果为，在构成收纳部841的面的尺寸的精度较差并且具有凹凸或变形的情况下，也能够容易地定位透镜63。并且，抑制透镜63的位置偏移。

在透镜63的2个侧面631中的径向外侧的侧面的下部与基准面861接触之后，该接触的部位通过粘接而被固定在基准面861。由此，透镜63被牢靠地固定于基准面861，进一步抑制透镜63相对于基准面861的位置偏移。

另外，在本实施方式中，底面851是随着朝向基准面861的下端部而相对于基准面861的倾斜角度逐渐变大的曲面。由此，与底面851是平面的情形相比，能够降低下侧支承部件82中的收纳部841周边的部位的树脂量，有助于成本削减。

并且，基准面861是与飞轮80的下表面垂直的面。由此，能够在收纳部841中的径向外侧的位置处与飞轮80的下表面垂直地配置透镜63。其结果为，能够将反射光62从飞轮80沿与轴向垂直的第1径向D1射出。

接着，关于配置有作为光学部件90的反射镜61的收纳部84进行说明。另外，以下，将配置有反射镜61的收纳部84设为“收纳部842”。并且，将配置有反射镜61的收纳部84的底面85设为“底面852”。并且，将反射镜61的侧面611所接触的基准面86设为“基准面862”。

图7是第1实施方式的飞轮80的局部纵剖视图。如图3和图7所示，上侧纵圆筒部811的下表面的至少一部分与下侧纵圆筒部821的上表面的至少一部分隔着间隙803而对置。并且，通过该间隙803、空洞814的一部分、以及从下侧支承部件82的上表面向内侧凹陷的内侧凹部804而形成收纳部842。在图7中用双点划线示出收纳部842的范围。

收纳部842是相对于中心轴线9和第1径向D1倾斜45°的板状的空间。收纳部842的宽度比反射镜61的径向上的厚度大。并且，构成收纳部842的面中的作为下侧纵圆筒部821的上表面的基准面862是相对于中心轴线9和第1径向D1倾斜45°的倾斜面。在收纳部842中，从比间隙803靠上方的位置、即从飞轮80的外部，朝向相对于中心轴线9和第1径向D1向斜下方倾斜45°地插入反射镜61。另外，位于收纳部842的底部的底面852相对于配置在收纳部842中的反射镜61的彼此对置的2个侧面611中的空洞814侧的侧面以及基准面862倾斜。由此，若将反射镜61朝向斜下方插入，则反射镜61被底面852引导而向下侧纵圆筒部821侧滑动。而且，反射镜61的2个侧面611中的下侧纵圆筒部821侧的侧面与基准面862接触。而且，在将该反射镜61配置在飞轮80的收纳部842的过程中，反射镜61与底面852并不是面接触而是线接触。其结果为，在构成收纳部842的面的尺寸精度较差，并且具有凹凸或变形的情况下，也能够容易地定位反射镜61。并且，抑制反射镜61的位置偏移。

在反射镜61的2个侧面611中的下侧纵圆筒部821侧的侧面与基准面862接触之后，该接触的部位通过粘接而固定于基准面862上。由此，反射镜61被牢靠地固定于基准面862，进一步抑制反射镜61相对于基准面862的位置偏移。

另外，在本实施方式中，底面852是随着朝向基准面862的下端部而相对于基准面862的倾斜角度逐渐变大的曲面。由此，与底面852是平面的情形相比，能够降低下侧支承部件82中的收纳部842周边的部位的树脂量，有助于成本削减。

＜2.变形例＞

以上，关于本发明的例示的实施方式进行了说明，但本发明不限于上述的实施方式。

图8是一变形例的飞轮80B的局部纵剖视图。在图8的例中，位于收纳部841B的底部的底面851B是平面。底面851B相对于配置在收纳部841B中的透镜63B的彼此对置的2个侧面631B以及基准面861B倾斜。由此，若将透镜63B朝向下方插入，则透镜63B被底面851B引导而向径向外侧滑动。并且，透镜63B的2个侧面631B中的径向外侧的侧面的下部与基准面861B接触。而且，在将该透镜63B配置在飞轮80B的收纳部841B的过程中，透镜63B与底面851B并不是面接触而是线接触。其结果为，构成收纳部841B的面的尺寸精度较差，并且具有凹凸或变形的情况下，也能够容易地定位透镜63B。并且，抑制透镜63B的位置偏移。另外，同样地，收纳反射镜的收纳部的底面是平面，该底面也可以相对于配置在该收纳部中的反射镜的彼此对置的2个侧面以及基准面倾斜。

图9是其他的变形例的飞轮80C的局部纵剖视图。位于收纳部841C的底部的底面851C相对于配置在收纳部841C中的透镜63C的彼此对置的2个侧面631C中的径向外侧的侧面以及基准面861C倾斜。由此，若将透镜63C朝向下方插入，则透镜63C被底面851C引导而向径向内侧滑动。而且，透镜63C的2个侧面631C中的径向内侧的侧面的下部与基准面861C接触。此外，在将该透镜63C配置在飞轮80C的收纳部841C中的过程中，透镜63C与底面851C并不是面接触而是线接触。其结果为，在构成收纳部841C的面的尺寸精度较差，并且具有凹凸或变形的情况下，也能够容易地定位透镜63C。并且，抑制透镜63C的位置偏移。

如上所述，通过使位于收纳部841C的底部的底面851C相对于透镜63C的彼此对置的2个侧面631C中的至少一个侧面倾斜，在将透镜63C朝向下方插入时，能够使透镜63C的下部沿着底面851C向基准面861C侧滑动。并且，能够使透镜63C与底面851C线接触的同时移动，使透镜63C的2个侧面631C中的另一个侧面的至少一部分与基准面861C接触。由此，能够容易地定位透镜63C。此外，将透镜63C中的该接触的部位通过粘接而固定于基准面861C，进一步抑制透镜63C相对于基准面861C的位置偏移。

图10是其他的变形例的飞轮80D的局部纵剖视图。位于收纳部842D的底部的底面852D相对于配置在收纳部842D中的反射镜61D的彼此对置的2个侧面611D中的下侧纵圆筒部821D侧的侧面和基准面862D倾斜。由此，若将反射镜61D朝向斜下方插入，则反射镜61D被底面852D引导而向空洞814D侧滑动。而且，反射镜61D的2个侧面611D中的空洞814D侧的侧面与基准面862D接触。此外，在将该反射镜61D配置在飞轮80D的收纳部842D的过程中，反射镜61D与底面852D并不是面接触而是线接触。其结果为，在构成收纳部842D的面的尺寸精度较差，并且具有凹凸或变形的情况下，也能够容易地定位反射镜61D。并且，抑制反射镜61D的位置偏移。

另外，也可以将构成配置有光学部件的收纳部的面中的、与光学部件在周向上对置的面中的一个面设为基准面。而且，位于收纳部的底部的底面形成为相对于配置在收纳部中的光学部件中的彼此在周向上对置的2个侧面(该侧面与第1实施方式和上述的变形例的侧面不同)和该基准面倾斜。由此，若将光学部件朝向下方插入，则光学部件被该底面引导而向周向滑动。而且，光学部件的该侧面的至少一部分与该基准面接触。其结果为，抑制光学部件在周向上的位置偏移。另外，位于收纳部的底部的底面除了像这样随着沿周向前进而倾斜之外，还可以如第1实施方式和上述的变形例所示，随着沿径向前进而倾斜。

并且，关于各部件的细节部分的形状，也可以与本申请的各图所示的形状不同。并且，也可以在不产生矛盾的范围内适当地组合上述的实施方式或变形例中出现的各要素。

本发明例如可以应用于旋转驱动装置。

Claims (11)

1.一种旋转驱动装置，其使飞轮旋转，该飞轮支承使从光源入射的入射光反射或者透过的光学部件，其特征在于，

该旋转驱动装置具有：

马达，其具有旋转部；以及

所述飞轮，其被所述马达支承，以上下延伸的中心轴线为中心旋转，

所述飞轮具有：

板状的收纳部，其配置有所述光学部件；

底面，其位于所述收纳部的底部，相对于所述光学部件的彼此对置的2个侧面中的至少一个侧面倾斜；以及

基准面，其与所述光学部件的所述2个侧面中的另一个侧面的至少一部分接触。

2.根据权利要求1所述的旋转驱动装置，其特征在于，

所述光学部件是在所述飞轮的内部使所述入射光被反射后的反射光透过的透镜。

3.根据权利要求2所述的旋转驱动装置，其特征在于，

所述基准面是构成所述收纳部的面中的位于径向外侧且与所述飞轮的下表面垂直的面。

4.根据权利要求2或3所述的旋转驱动装置，其特征在于，

所述底面相对于所述基准面倾斜。

5.根据权利要求4所述的旋转驱动装置，其特征在于，

所述底面是平面或者曲面。

6.根据权利要求5所述的旋转驱动装置，其特征在于，

所述光学部件的所述另一个侧面中的与所述基准面接触的部位通过粘接而固定于所述基准面。

7.根据权利要求1所述的旋转驱动装置，其特征在于，

所述光学部件是对所述入射光进行反射的反射镜。

8.根据权利要求7所述的旋转驱动装置，其特征在于，

所述基准面是相对于所述中心轴线倾斜的倾斜面。

9.根据权利要求8所述的旋转驱动装置，其特征在于，

所述底面相对于所述基准面倾斜。

10.根据权利要求9所述的旋转驱动装置，其特征在于，

所述底面是平面或者曲面。

11.根据权利要求10所述的旋转驱动装置，其特征在于，

所述光学部件的所述另一个侧面中的与所述基准面接触的部位通过粘接而固定于所述基准面。