CN108667189A - 机壳、机壳单元以及外壳单元 - Google Patents

机壳、机壳单元以及外壳单元 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种机壳、机壳单元以及外壳单元。机壳在内部收容旋转驱动装置的至少一部分，该旋转驱动装置将使反射从光源入射的入射光的光学部件旋转。机壳具有：筒状的第1筒部，其沿着上下延伸的中心轴线配置；以及筒状的第2筒部，其与第1筒部的下方直接相连或间接相连。作为位于第1筒部的径向内侧的空腔的第1空腔是入射光的行进光路，并且连通到作为位于第2筒部的径向内侧的空腔的第2空腔。第2筒部在内部收容光学部件的至少一部分。第1筒部和第2筒部由单一部件构成。

Description

机壳、机壳单元以及外壳单元
技术领域
本发明涉及机壳、机壳单元以及外壳单元。
背景技术
以往，在头戴显示器(HMD)等中使用的、用于进行位置识别的扫描装置上搭载有使来自光源的入射光反射或透射的光学部件。关于以往的搭载光学部件的光学装置，在例如日本公表专利公报第2009-518667号公报中有所记载。
日本公表专利公报第2009-518667号公报的装置具有机壳、顶部模块以及底部模块。机壳搭载光源，并且具有形成从光源发出的光的光路的侧壁。顶部模块位于机壳的上部，搭载受光和处理装置。底部模块位于机壳的下部，搭载用于引导光路的旋转反射镜。机壳、顶部模块以及底部模块是彼此不同的部件，它们使用多个固定器具而被组装起来。因此，每当形成各个部件时都需要不同的模具，存在成本增加的担忧。并且，组装工序更加复杂化，存在生产效率降低的担忧。
发明内容
本发明的目的在于提供一种构造，通过利用单一部件来构成搭载光源和光学部件的机壳，从而能够抑制成本并且提高生产性。
在本申请的示例性的一个实施方式中，是一种机壳，其在内部收容旋转驱动装置的至少一部分，该旋转驱动装置使反射从光源入射的入射光的光学部件旋转。机壳具有：筒状的第1筒部，其沿着上下延伸的中心轴线配置；以及筒状的第2筒部，其与所述第1筒部的下方直接相连或间接相连。作为位于第1筒部的径向内侧的空腔的第1空腔是入射光的行进光路，并且连通到作为位于第2筒部的径向内侧的空腔的第2空腔。第2筒部的内部收容光学部件的至少一部分，第1筒部和第2筒部由单一部件构成。
根据本申请的示例性的一个实施方式，机壳由在内部具有从光源入射的入射光的行进光路的第1筒部和在内部收容反射入射光的光学部件的至少一部分的第2筒部构成，所述机壳由单一部件形成。由此，能够抑制成本并且提高生产性。
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实施方式的机壳单元的立体图。
图2是第1实施方式的机壳单元的纵剖视图。
图3是第1实施方式的机壳单元的纵剖视图。
图4是第2实施方式的外壳单元的纵剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的示例性的实施方式进行说明。另外，在本申请中，将与后文所述的马达(第1马达)的中心轴线平行的方向称为“轴向”、将与马达(第1马达)的中心轴线垂直的方向称为“径向”、将沿着以马达(第1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，将轴向作为上下方向，相对于马达(第1马达)将光源(第1光源)侧作为上，来对各部的形状和位置关系进行说明。但是，并非意为通过该上下方向的定义来限定本发明的机壳、机壳单元以及外壳单元的使用时的朝向。并且，在本申请中，“平行的方向”也包含大致平行的方向。并且，在本申请中，“垂直的方向”也包含大致垂直的方向。
＜1.第1实施方式＞
＜1-1.机壳单元的构成＞
图1是第1实施方式的机壳单元4的立体图。如图1所示，机壳单元4具有旋转驱动装置1和机壳7。旋转驱动装置1的至少一部被收容在机壳7的内部中。
＜1-2.旋转驱动装置的构成＞
旋转驱动装置1是如下一种装置：使向径向(第1径向D1)反射从光源6入射的入射光60的光学部件旋转，并同时将反射光62射出到旋转驱动装置1的外部。在旋转驱动装置1的上方配置有光源6。光源6的至少一部分位于后文所述的马达10的中心轴线9上。从光源6射出沿着中心轴线9向下方前进的入射光60。另外，本实施方式的光源6的至少一部分位于机壳7的内部，通过粘接等被固定在机壳7上。但是，光源6也可以位于机壳7的外部、或者位于后文所述的外壳53的外部。
旋转驱动装置1具有马达10和飞轮8。
＜1-3.马达的构成＞
首先，对马达10的构成进行说明。图2是第1实施方式的机壳单元4的纵剖视图。图3是通过与图2不同的面来剖切第1实施方式的机壳单元4而得的纵剖视图。
马达10具有：静止部2，其具有定子；以及旋转部3，其具有磁铁。静止部2相对于收容有旋转驱动装置1的机壳7相对静止。并且，静止部2通过嵌合、螺纹紧固、粘接等被固定在机壳7的内表面的至少一部分上。旋转部3借助轴承部(省略图示)被支承为能够相对于静止部2以上下延伸的中心轴线9为中心旋转。
在向静止部2所包含的线圈提供驱动电流时，在作为线圈的磁芯的多个齿上产生磁通。并且，通过齿与旋转部3所包含的磁铁之间的磁通的作用，在静止部2与旋转部3之间产生周向的扭矩。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以能够旋转的方式保持的飞轮8与旋转部3一起以中心轴线9为中心旋转。
另外，轴承部(省略图示)使用例如、静止部2与旋转部3隔着存在有润滑油的间隙对置、由润滑油产生流体动压的流体动压轴承。另外，轴承部(省略图示)也可以使用滚动轴承等其他结构的轴承。
＜1-4.飞轮的构成＞
接下来，对飞轮8的构成进行说明。
如图2和图3所示，飞轮8位于比光源6靠下方的位置，被支承于马达10的旋转部3的上端部。飞轮8使用例如卡合、或粘接剂等而固定在旋转部3的上表面上。飞轮8具有主体80以及包含反射镜61和透镜63的光学部件。主体80对反射镜61和透镜63分别进行支承。主体80的材料例如使用树脂。并且，反射镜61或透镜63的材料例如使用玻璃。作为玻璃的种类没有特殊限定。例如，不限于树脂制或金属制，能够应用有机玻璃和无机玻璃等。
反射镜61具有板状的外形。反射镜61被固定在构成主体80的树脂部件上，反射镜61的至少一部分位于中心轴线9上。并且，反射镜61相对于轴向和第1径向D1倾斜45°。入射光60入射到反射镜61的除周缘部之外的中央部。反射镜61例如使用全反射镜。
透镜63具有圆盘状的外形。透镜63直接或借助与透镜63的周缘部的至少一部分相接的透镜框(省略图示)，通过粘接、卡合等而被固定在后文所述的主体80的贯穿孔83中。并且，在透镜63固定在主体80上的状态下，透镜63被配置成相对于第1径向D1成直角，即，与中心轴线9平行。透镜63的材料例如使用树脂。入射光60在飞轮8的内部被反射镜61反射，变成反射光62。反射光62透过透镜63的除了周缘部之外的中央部，射出到飞轮8的外部。
主体80具有筒状部81和中空部82。筒状部81是沿着中心轴线9延伸的圆筒状的部件。中空部82是设置在主体80的内部的空腔。并且，在筒状部81的周向上的一部分处设置有在第1径向D1上贯穿筒状部81的贯穿孔83。该贯穿孔83中嵌入并固定有透镜63或与透镜63的周缘部相接的透镜框(省略图示)。另外，中空部82、反射镜61以及透镜63至少一部在第1径向D1上重叠。此外，在主体80的上表面上设置有贯穿孔84。贯穿孔84在中心轴线9上以及中心轴线9的周围在轴向上贯穿主体80的上表面的一部分或全部。
从光源6射出的入射光60从比飞轮8的上表面靠上方的位置入射，穿过贯穿孔84后，在筒状部81的径向内侧的中空部82沿着中心轴线9向下方前进。然后，入射光60在反射镜61处被反射从而变成反射光62。反射光62进一步在中空部82中沿着第1径向D1前进，经由被嵌入筒状部81的贯穿孔83中的透镜63射出到旋转驱动装置1的外部。
飞轮8的反射镜61与马达10的旋转部3一起以中心轴线9为中心旋转，同时使来自光源6的入射光60反射，并使反射光62射出到旋转驱动装置1的外部。因此，作为反射光62的射出方向的第1径向D1也与旋转部3一起旋转。由此，能够大范围地照射光。另外，利用设置在机壳7、后文所述的外壳53、或外部的传感器(省略图示)来对从飞轮8射出到外部的反射光62的旋转进行检测，从而能够掌握旋转驱动装置1的旋转速度。另外，主体80的外周面和机壳7的内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除了将反射光62沿着第1径向D1射出到外部的飞轮8以外，还可以在例如马达10的下方具有将反射光沿着与第1径向D1不同的第2径向射出到外部的其它飞轮(省略图示)。在该情况下，反射镜61使用透射率与反射率大致相等的半反射镜。并且，在飞轮8中使入射到反射镜61的入射光60中的一半沿着第1径向D1反射并射出到外部。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而进一步向下方前进。此外，在马达10中的中心轴线9周围处，设置有在轴向上贯穿马达10的贯穿孔。并且，使透过反射镜61的入射光60透过该贯穿孔直到到达马达10的下方的飞轮。此外，在该飞轮中，使用全反射镜(省略图示)使入射光60中的剩余的一半的全部沿着第2径向反射并射出到外部。另外，旋转驱动装置1也可以在飞轮8的上方具有其它的飞轮(省略图示)，该其它的飞轮具有半反射镜，沿着上述的第2径向射出反射光。此外，也可以在1个飞轮8上搭载多个反射镜(省略图示)，该多个反射镜包含使入射光60沿着彼此不同的方向反射的半反射镜。
这样，如果沿着第1径向D1和第2径向这2个方向射出光的话，在马达10的旋转时，通过该2个方向的射出光产生到达照射对象物为止的时间差，从而能够高精度地进行空间内的照射对象物的立体位置识别。但是，该其它飞轮也可以设置在除了包含飞轮8的旋转驱动装置1之外的其它旋转驱动装置(省略图示)上。
＜1-5.机壳的构成＞
接下来，对机壳7的构成进行说明。以下，适当地参照图1～图3进行说明。
机壳7在内部收容旋转驱动装置1的至少一部分。机壳7的材料例如使用树脂或金属。通过使用树脂能够以低成本容易地成型出机壳7。另一方面，通过使用金属，能够实现机壳7的成型精度的高性能化以及尺寸精度的提高。机壳7具有第1筒部71和第2筒部72。
第1筒部71是沿着中心轴线9配置的筒状的部位。第1筒部71具有作为位于第1筒部71的径向内侧的空腔的第1空腔710。光源6的包含下端部在内的至少一部分被收容在第1空腔710中。第1空腔710是入射光60的行进光路。此外，第1空腔710连通到作为位于后文所述的第2筒部72的径向内侧的空腔的第2空腔720。
第2筒部72是配置在第1筒部71的下方的筒状的部位。第2筒部72的直径比第1筒部71的直径大。第2筒部72可以与第1筒部71的下方直接相连，也可以经由其它部位(省略图示)而间接相连。在本实施方式中，第2筒部72还具有上表面721，该上表面721连接构成第2筒部72的筒状部位的上端部与第1筒部71的下端部。旋转驱动装置1的至少一部分位于第2筒部72的上表面721的下侧且构成第2筒部72的筒状部位的径向内侧。并且，旋转驱动装置1通过嵌合、卡合等被固定在第2筒部72的内表面上。
第1筒部71和第2筒部72由单一部件构成。由此，因为能够使用1个模具而成型出机壳7，因此能够抑制机壳7的制造成本。并且，组装工序更加简化，能够提高生产性。此外，当在后文所述的外壳53中组装机壳7时，能够减少构成机壳7的部件之间的交叉，因而装配精度得到了提高。
此外，第2筒部72具有位于周向上的至少一部分处的开口部70。在本实施方式中，旋转驱动装置1的侧面的周向的一半左右从机壳7的开口部70露出。在飞轮8的内部的反射镜61处反射后的反射光62向第1径向D1外侧前进，经由透镜63和开口部70射出到旋转驱动装置1的外部。另外，通过具有开口部70，能够减少机壳7的成型所必需的树脂量，能够降低机壳7的制造成本。
并且，在第2筒部72上，在与开口部70不同的位置处，设置有在径向上贯穿第2筒部72的第2贯穿孔73。马达10的旋转部3在第2贯穿孔73处至少一部分露出到机壳7的外部。在旋转部3通过旋转驱动装置1的驱动而旋转时，例如，从机壳7的外部朝向第2贯穿孔73照射红外线或光等时，在露出的旋转部3处，该红外线等被反射。然后，通过设置在机壳7的外部的红外线传感器或光电传感器等(省略图示)检测该反射光，从而能够掌握旋转驱动装置1的旋转速度。另外，第2贯穿孔73设置在例如机壳7中的与具有开口部70的面相对的面上。但是，第2贯穿孔73的位置不限于此。
此外，机壳7具有1个或多个凸缘部75，该凸缘部75从第1筒部71或第2筒部72的上端或下端向径向外侧突出。在本实施方式中，凸缘部75从第2筒部72的下端向径向外侧突出。
＜2.第2实施方式＞
图4是第2实施方式的外壳单元5的纵剖视图。外壳单元5具有作为第1实施方式的机壳单元4的第1机壳单元51、第1机壳单元51之外的第2机壳单元52以及外壳53。第2机壳单元52具有与第1机壳单元51同等的结构。外壳53具有在俯视观察时在长度方向上较长并且在宽度方向上较短的矩形形状的外形。并且，外壳53在立体观察时具有长方体形的外形，具有作为位于内部的空腔的第3空腔50。外壳53在该第3空腔50中分别收容第1机壳单元51的至少一部分和第2机壳单元52的至少一部分。作为第1机壳单元51具有的机壳的第1机壳107在第1中心轴线109方向上的长度比外壳53的宽度方向的长度短。外壳53的材料例如使用树脂或金属。另外，将收容在第1机壳107中的马达设为第1马达110。并且，将固定在第1机壳107上的光源设为第1光源106。
如图4所示，第1机壳单元51和第2机壳单元52被以在外壳53的长度方向上重叠的状态收容在外壳53的第3空腔50中。并且，在被收容在外壳53的第3空腔50上的状态下，作为第1机壳107的中心轴线的第1中心轴线109与作为第2机壳单元52的机壳的第2机壳207的中心轴线即第2中心轴线209彼此交叉。由此，能够使用更加小型的外壳53来收容第1机壳单元51和第2机壳单元52。其结果为，能够抑制外壳53的成型所使用的树脂量，实现低成本化。
第1机壳107的凸缘部175通过压入、粘接、焊接或螺纹紧固而固定在外壳53上。并且，第2机壳207的凸缘部275通过压入、粘接、焊接或螺纹紧固而固定在外壳53上。由此，能够将第1机壳107和第2机壳207准确并且容易地固定在外壳53的内表面上的预先确定的位置上。并且，能够使用设置于外壳53的内表面的红外线传感器或光电传感器等(省略图示)对分别收容在第1机壳107和第2机壳207中的旋转驱动装置1的旋转更加准确地进行检测。另外，第1机壳107也可以在除了凸缘部175以外的部位通过压入、粘接、焊接或螺纹紧固而固定在外壳53上。并且，第2机壳207也可以在除了凸缘部275以外的部位通过压入、粘接、焊接或螺纹紧固而固定在外壳53上。
＜3.变形例＞
以上，对本发明的示例性的实施方式进行了说明，但是本发明并不限于上述实施方式。
在上述的第2实施方式中，外壳单元5具有第1机壳单元51、第2机壳单元52以及外壳53。但是，外壳单元5也可以具有包含第1机壳单元51和第2机壳单元52的3个以上的多个机壳单元。并且，也可以在外壳53的第3空腔50中，分别收容构成3个以上的多个机壳单元的各个机壳单元的至少一部分。
另外，优选将收容在外壳53中的多个机壳单元各自具有的机壳(省略图示)的大小设为彼此相等。由此，能够使用1个模具来成型出多个机壳，能够降低制造成本。
并且，通过将多个机壳单元(省略图示)配置成彼此在长度方向上重叠，且各个机壳的中心轴线彼此交叉，能够将该多个机壳单元收容在更加小型的外壳53的内部中。由此，在配置空间受限的场所也能够将更多的旋转驱动装置准确并且容易地配置在预先确定的位置上。
并且，关于各个部件的细节的形状，也可以不同于本申请的各个图中所示的形状。并且，在不产生矛盾的范围内也可以将在上述实施方式和变形例中出现的各个要素适当地进行组合。
本发明能够在例如、机壳、机壳单元以及外壳单元中利用。

Claims (14)

1.一种机壳，其在内部收容旋转驱动装置的至少一部分，该旋转驱动装置使反射从光源入射的入射光的光学部件旋转，
所述机壳的特征在于，
所述机壳具有：
筒状的第1筒部，其沿着上下延伸的中心轴线配置；以及
筒状的第2筒部，其与所述第1筒部的下方直接相连或间接相连，
作为位于所述第1筒部的径向内侧的空腔的第1空腔是所述入射光的行进光路，并且连通到作为位于所述第2筒部的径向内侧的空腔的第2空腔，
所述第2筒部的内部收容所述光学部件的至少一部分，
所述第1筒部和所述第2筒部由单一部件构成。
2.根据权利要求1所述的机壳，其特征在于，
所述机壳是树脂制成的。
3.根据权利要求1所述的机壳，其特征在于，
所述机壳是金属制成的。
4.根据权利要求1所述的机壳，其特征在于，
所述第2筒部的直径比所述第1筒部的直径大。
5.一种机壳单元，其具有权利要求1至4中的任意一项所述的所述机壳和所述旋转驱动装置，其特征在于，
所述旋转驱动装置具有：
马达，其具有以所述中心轴线为中心旋转的旋转部；以及
飞轮，其具有所述光学部件，被支承于所述旋转部，借助于所述旋转部而以所述中心轴线为中心旋转，
所述第2筒部具有设置在周向上的至少一部分处的开口部，
所述入射光被所述光学部件反射后的反射光经由所述开口部而射出到旋转驱动装置的外部。
6.根据权利要求5所述的机壳单元，其特征在于，
所述第2筒部还具有第2贯穿孔，所述第2贯穿孔在与所述开口部不同的位置处在径向上贯穿所述第2筒部。
7.根据权利要求5所述的机壳单元，其特征在于，
所述光源的至少一部分位于所述中心轴线上，
所述第1筒部还将所述光源的至少一部分收容在第1空腔内。
8.一种外壳单元，其具有外壳和多个机壳单元，所述多个机壳单元包括作为权利要求5所述的机壳单元的第1机壳单元和所述第1机壳单元之外的第2机壳单元，
所述外壳单元的特征在于，
构成所述多个机壳单元的各个机壳单元的至少一部分分别收容在所述外壳的内部。
9.根据权利要求8所述的外壳单元，其特征在于，
所述第1机壳单元具有1个或多个凸缘部，所述凸缘部从所述第1筒部或所述第2筒部的上端或下端向径向外侧突出，并通过压入、粘接、焊接或螺纹紧固而固定在所述外壳上。
10.根据权利要求8所述的外壳单元，其特征在于，
所述多个机壳单元各自具有的所述机壳的大小彼此相等。
11.根据权利要求8所述的外壳单元，其特征在于，
第1中心轴线与第2中心轴线彼此交叉，所述第1中心轴线是所述第1机壳单元具有的所述机壳的所述中心轴线，所述第2中心轴线是所述第2机壳单元具有的、所述机壳之外的第2机壳的中心轴线。
12.根据权利要求8所述的外壳单元，其特征在于，
所述多个机壳单元各自具有的所述机壳的中心轴线彼此交叉。
13.根据权利要求8所述的外壳单元，其特征在于，
所述外壳在俯视观察时呈在长度方向上较长的矩形，
所述第1机壳单元与所述第2机壳单元在所述外壳的所述长度方向上重叠。
14.根据权利要求8所述的外壳单元，其特征在于，
所述外壳在俯视观察时呈在宽度方向上较短的矩形，
所述第1机壳单元具有的所述机壳的轴向的长度比所述外壳的所述宽度方向的长度短。
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