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等光学部件、对入射光和反射光进行导光的导光部件、以及用于使扫描装置旋转的马达。关于以往的马达，例如记载在日本公开公报第2000-207823号公报中。在日本公开公报第2000-207823号公报的马达中，能够在马达的旋转部件中所形成的孔内安装平衡校正用的重锤。由此，能够确保较高的旋转精度。
然而，在日本公开公报第2000-207823号公报的马达中，在马达的旋转部件的上部设置有孔。因此，在马达的旋转部件的上部还搭载有支承反射镜等光学部件的飞轮的旋转驱动装置中，存在如下的问题：在组装了飞轮之后，很难调整旋转部件的平衡。
技术实现要素：
本发明的目的在于，提供如下的装置：在马达的上部还搭载有支承反射镜等光学部件的飞轮的旋转驱动装置中，能够不拆除飞轮而对组装后的旋转时的平衡进行校正，能够使马达的旋转变得稳定。
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，其使支承光学部件的飞轮旋转，该光学部件对从光源入射的入射光进行反射、或者使反射后的反射光透过，该旋转驱动装置具有：马达，其具有旋转部；飞轮，其被马达支承，以上下延伸的中心轴线为中心旋转。飞轮具有从上表面朝向轴向下方凹陷的至少1个凹部。飞轮还在凹部中具有至少1个重锤。
根据本申请的例示的一个实施方式，飞轮具有从上表面朝向轴向下方凹陷的至少1个凹部，还在该凹部中具有至少1个重锤。由此，在马达的上部还搭载有支承反射镜等光学部件的飞轮的旋转驱动装置中，能够不拆除飞轮而对组装后的旋转时的平衡进行校正，能够使马达的旋转变得稳定。
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实施方式的反射镜的立体图。
图5是第1实施方式的飞轮的俯视图。
图6是变形例的飞轮的俯视图。
图7是变形例的飞轮的俯视图。
图8是变形例的飞轮的立体图。
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：一边使支承后述的反射镜61和后述的透镜63的飞轮80旋转，一边使在该反射镜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，该后述的反射镜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、以及具有转子轮毂部33和磁铁34的旋转部3。转子轮毂部33的至少一部分位于比定子22靠上方的位置处，在上下延伸的中心轴线9的周围呈环状扩展。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以中心轴线9为中心借助轴承部23被支承为能够旋转。
若向被包含在静止部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：使静止部2与旋转部3隔着润滑油所在的间隙而对置，使润滑油感应到流体动压。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和图4以及图1和图2。
图3是第1实施方式的飞轮80的立体图。飞轮80被马达10的旋转部3的上端部支承，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、或者使用粘接剂等固定在旋转部3的上表面上。如图3所示，飞轮80具有光学部件90、上侧支承部81、下侧支承部82、外侧圆筒部83、后述的凹部84以及后述的重锤85。另外，光学部件90包含：对从光源6入射的入射光60进行反射的反射镜61；以及透镜63，其使由反射镜61反射后的反射光62透过。飞轮80的材料例如使用树脂。特别是，飞轮80的主体(飞轮80中的由上侧支承部81、下侧支承部82、以及外侧圆筒部83构成的部件)使用lcp树脂、聚碳酸酯、abs等耐热性优越的树脂。并且，飞轮80的主体的比重为例如1.2～1.7左右。
图4是第1实施方式的反射镜61的立体图。如图4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被嵌入于上侧支承部81与下侧支承部82之间的轴向上的间隙而被固定。入射光60入射到作为反射镜61的反射面的上表面611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81是具有上侧纵圆筒部811和横圆筒部812的筒状的部位。另外，在本实施方式中，上侧纵圆筒部811、横圆筒部812、下侧支承部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。并且，后述的凹部84在进行该树脂的注射成型时形成。
上侧纵圆筒部811是从横圆筒部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在径向内侧的空洞813中具有入射光60的行进光路。
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。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，横圆筒部812内侧的空洞814、反射镜61和透镜63的至少一部分在第1径向d1上重叠。横圆筒部812在内侧的空洞814中具有反射光62的行进光路。
此外，上侧支承部81具有从上侧纵圆筒部811的下端部和横圆筒部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611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81连结。
下侧支承部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81靠下侧的位置的、沿轴向延伸的圆柱状的部位。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，也可以使入射光60中的一部分透过反射镜61，在该下侧纵圆筒部821的径向内侧的空洞(省略图示)中具有该透过的光的行进光路。
并且，下侧支承部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的下表面612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，该凹陷的部位与上侧支承部81的横圆筒部812的径向外侧的部位在轴向和径向上重合。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81、下侧支承部82以及外侧圆筒部83时，在该部位的附近，连结横圆筒部812的径向外侧的部位与外侧圆筒部83。
透镜63与反射镜61同样地具有板状的外形。透镜63在被固定于飞轮80的状态下，与第1径向d1呈直角、即被配置成与中心轴线9平行地覆盖贯穿孔800。入射光60在飞轮80的内部被反射镜61反射后的反射光62透过除了透镜63的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。然后，入射光60在反射镜61上被反射，进一步在横圆筒部812内侧的空洞814中向第1径向d1外侧前进，经由透镜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，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。而且，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。此外，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。然后，在该飞轮中，使入射光60沿第2径向反射而射出到外部。另外，如后述的变形例所示，在旋转驱动装置1中，不同于向外部沿第1径向d1射出反射光62的飞轮80，例如在飞轮80的上方还可以具有向外部沿与第1径向d1不同的第2径向射出反射光的其他的飞轮(参照图8)。此外，在1个飞轮80中，也可以搭载向彼此不同的方向反射入射光60的2个反射镜(省略图示)。
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，从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，该其他的飞轮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。
＜1-4.凹部和重锤的结构＞
接着，关于凹部84和重锤85的结构进行说明。以下，还适当地参照图5以及图1～图4。
图5是第1实施方式的飞轮80的俯视图。如图2、图3和图5所示，飞轮80具有从上表面朝向轴向下方凹陷的至少1个凹部84。并且，飞轮80还在凹部84中具有重锤85。重锤85使用例如uv硬化型的丙烯酸系粘接剂等耐热性上优越的材料。并且，重锤85的比重为例如2.2以上，比飞轮80的主体的比重大。由此，在飞轮80被搭载于马达10的旋转部3的上端部的状态下，能够使作为旋转驱动装置1的旋转部分的马达10的旋转部3和飞轮80的重心容易地位于中心轴线9上。其结果为，能够校正该旋转部分旋转时的平衡。并且，通过具有凹部84，能够容易地进行重锤85的定位，还能够抑制重锤85的移动和偏移。另外，重锤85除了uv硬化型的粘接剂之外，还可以由铁、铅、钨等金属块构成。并且，重锤85也可以由具有粘接力的粘土状体构成。此外，重锤85也可以形成为与凹部84大致相同的形状。并且，重锤85的比重也可以小于2.2。此外，重锤85的比重也可以比包含光学部件90在内的整个飞轮80的比重大。
另外，在本实施方式中，凹部84的底面840位于比马达10的转子轮毂部33的上端部靠上侧、且比飞轮80的横圆筒部812的下端部靠下侧的位置处。通过像这样将凹部84的深度设置得深，能够在更低的位置处配置重锤85。由此，旋转驱动装置1中的旋转部分旋转时的平衡更稳定。但是，凹部84的底面840也可以位于比横圆筒部812的下端部靠上侧的位置处。通过像这样使凹部84的深度变浅，重锤85在凹部84中的配置变得容易。并且，在飞轮80的制造工序中能够容易地成型出凹部84。
并且，如图5所示，在俯视观察飞轮80时，凹部84被设置在与在飞轮80的内部前进的反射光62的行进光路不同的位置处。由此，能够抑制反射光62的行进被凹部84和配置于凹部84的重锤85阻挡的情况。另外，在本实施方式中，凹部84分别从连结部822的上表面朝向轴向下方凹陷。但是，凹部84例如也可以从外侧圆筒部83的上表面朝向轴向下方凹陷。
如上所述，在制造旋转驱动装置1时，当在马达10的上部还组装了支承作为光学部件90的反射镜61等的飞轮80之后，一边观察作为旋转驱动装置1的旋转部分的马达10的旋转部3和飞轮80在旋转时的平衡，一边在飞轮80中所设置的凹部84中插入重锤85而配置。由此，能够不临时拆除组装后的飞轮80而校正平衡。重锤85在被配置于凹部84中之后，通过粘接而固定于凹部84的至少一部分。由此，能够将重锤85牢靠地固定于凹部84中，能够抑制重锤85的移动和偏移。
另外，在本实施方式中，在重锤85被配置于凹部84时，因重力而下沉到凹部84的底部，与凹部84的底面840接触。并且，重锤85被固定在底面840。但是，重锤85也可以在凹部84的轴向上的中间位置处，通过粘接而固定于凹部84的侧面850。此外，也可以在重锤85被配置于凹部84之前，首先，将比重比重锤85小的其他部件(省略图示)配置于凹部84。通过在凹部84中配置该其他部件(省略图示)，在其上还配置有重锤85，从而容易地变更重锤85在凹部84中的轴向位置。由此，能够在期望的轴向位置上对旋转驱动装置1中的旋转部分旋转时的平衡进行校正。
接着，关于凹部84的个数以及彼此的关系进行说明。如图5所示，在本实施方式中，设置有多个凹部84。并且，多个凹部84在周向上彼此等间隔地设置。由此，能够根据所需的平衡校正量而容易地设定配置于各凹部84中的重锤85的质量。并且，与多个凹部84在周向上不等间隔地设置的情况相比，能够抑制因凹部84引起的飞轮80的旋转不均。
另外，在本实施方式中，在多个凹部84中的至少2个凹部84中分别配置有重锤85。分别配置在该至少2个凹部84中的重锤85的质量也可以彼此不同。由此，能够使作为旋转驱动装置1的旋转部分的马达10的旋转部3和飞轮80的重心容易地位于中心轴线9上。其结果为，能够校正该旋转部分的旋转时的平衡。另外，分别配置在该至少2个凹部84中的重锤85的质量也可以彼此不相等。在重锤85的质量相同的情况下，只要预先准备多个相同质量的重锤85，就能够通过各凹部84效率良好地配置该重锤85。
并且，在本实施方式中，该多个凹部84的底面840的轴向位置彼此相同。通过使多个凹部84的深度彼此相同，能够通过多个凹部84效率良好地配置重锤85。但是，多个凹部84的底面840的轴向位置也可以彼此不同。由此，能够确保飞轮80的形状的设计自由度的同时设置多个凹部84。并且，能够在多个凹部84中在彼此不同的轴向位置处配置重锤85。其结果为，还能够对作为旋转驱动装置1的旋转部分的马达10的旋转部3和飞轮80的轴向上的质量分布进行校正。因此，能够进一步校正旋转驱动装置1中的旋转部分旋转时的平衡。
并且，当多个凹部84的底面840的轴向位置彼此相同的情况下，也可以在它们中的至少2个凹部84中的彼此不同的轴向位置上分别通过粘接来固定重锤85。由此，能够在该至少2个凹部84中彼此不同的轴向位置上分别配置重锤85。由此，还能够校正作为旋转驱动装置1的旋转部分的马达10的旋转部3和飞轮80的轴向上的质量分布。因此，能够进一步校正旋转驱动装置1中的旋转部分旋转时的平衡。
此外，关于凹部84的位置关系进行说明。如图5所示，在本实施方式中，设置有包含第1凹部841、第2凹部842以及第3凹部843的至少3个凹部84。另外，在图5中，作为例，在第1凹部841和第3凹部843分别配置有重锤85。但是，凹部84的个数、以及配置有重锤85的凹部84的位置和个数不限于此。例如，未配置重锤85的凹部84也可以是2个以上。
以下，将与中心轴线9垂直的水平面设为xy平面。并且，将飞轮80内部的反射光62的行进方向设为x方向，将与反射光62的行进方向垂直的方向设为y方向而进行说明。另外，将作为光学部件90的反射镜61中的与中心轴线9的交点设为xy平面的中心。如图5所示，首先，在本实施方式中，在俯视观察飞轮80时，连结第1凹部841和第2凹部842的第1直线91与飞轮80内部的反射光62的行进光路交叉。即，第1凹部841与第2凹部842被设置为隔着x轴对置。换言之，第1凹部841和第2凹部842以x轴为基准而在y方向上设置于负和正的位置处。
并且，在本实施方式中，在俯视观察飞轮80时，连结第1凹部841和第3凹部843的第2直线92以及连结第2凹部842和第3凹部843的第3直线93不与反射光62的行进光路交叉。即，第1凹部841和第2凹部842以反射镜61中的与中心轴线9的交点(xy平面的中心)为基准，在x方向上设置于正的位置处，第3凹部843在x方向上设置于负的位置处。
如上所述，在本实施方式中，以反射镜61中的与中心轴线9的交点(xy平面的中心)为基准，在x方向上的正的位置和负的位置处分别设置有至少一个凹部84。并且，以反射镜61中的与中心轴线9的交点(xy平面的中心)为基准，在y方向上的正的位置和负的位置处分别设置有至少一个凹部84。由此，在作为旋转驱动装置1的旋转部分的马达10的旋转部3和飞轮80的重心不位于中心轴线9上而向x方向或者y方向偏移的情况下，也能够通过在上述任意的凹部84中配置重锤85来进行校正以使该重心位于中心轴线9上。其结果为，能够可靠地校正旋转驱动装置1中的旋转部分旋转时的平衡。
＜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6是一个变形例的飞轮80b的俯视图。在图6的例中，多个凹部84b在周向上彼此不等间隔地设置。由此，在像本变形例那样设置大量的凹部84b的情况下，也能够在制造飞轮80b时避开导光部的同时设定多个凹部84b的位置。其结果为，能够容易地抑制反射光62b的行进被凹部84b和配置在凹部84b中的重锤85b阻断的情况。
图7是另一变形例的飞轮80c的俯视图。在图7的例中，凹部84c以中心轴线9c为中心沿周向呈圆弧状凹陷。并且，重锤85c被配置在凹部84c的周向上的至少一部分。由此，能够进行校正以使作为旋转部分的马达的旋转部(省略图示)和飞轮80c的重心位于中心轴线9c上，能够校正旋转部分旋转时的平衡。并且，能够在圆弧状的凹部84c的任意的位置上配置重锤85c。因此，能够更细致地对马达的旋转部和飞轮80c的重心的位置进行校正。另外，凹部84c以中心轴线9c为中心沿周向在整周上呈圆环状凹陷。并且，多个圆弧状的凹部84c也可以沿周向彼此隔开间隔而设置。
图8是另一变形例的飞轮80d的立体图。在图8的例中，飞轮80d由第1飞轮801d和第2飞轮802d构成。第1飞轮801d具有与第1实施方式的飞轮80同等的构造。除了凹部84d和后述的贯穿孔86d之外，第2飞轮802d具有与第1实施方式的飞轮80同等的构造。并且，第2飞轮802d被配置在第1飞轮801d的轴向上侧，例如通过卡合、或者使用粘接剂等而固定在第1飞轮801d的上表面上。第2飞轮802d被马达(省略图示)间接地支承，与马达的旋转部(省略图示)和第1飞轮801d一同以中心轴线(省略图示)为中心旋转。在第2飞轮802d中例如搭载有透过率与反射率大致相等的半反射镜。从比第2飞轮802d的上表面靠上方的位置入射的入射光中的一半在第2飞轮802d的半反射镜中沿第2径向反射，向外部射出。并且，入射光中的剩余的一半透过该半反射镜而进一步向下方前进，在搭载于第1飞轮801d的反射镜(省略图示)中沿第1径向反射，射出到外部。
如图8所示，第2飞轮802d具有沿轴向贯穿第2飞轮802d的贯穿孔86d。并且，在第2飞轮802d被固定于第1飞轮801d的轴向上侧的状态下，贯穿孔86d与第1飞轮801d的凹部84d在轴向上重合。另外，贯穿孔86d与第1飞轮801d的凹部84d被设置有相同个数，分别与凹部84d在轴向上重合。在制造旋转驱动装置1时，在马达上组装了飞轮80d之后，一边观察作为旋转部分的马达的旋转部(省略图示)和飞轮80d旋转时的平衡，一边向贯穿孔86d插入重锤85d。所插入的重锤85d因重力穿过贯穿孔86d而下沉到第1飞轮801d的凹部84d的底部，从凹部84d的底面840d向上堆积。由此，能够将重锤85d配置在更低的位置处，因此包含重锤85d在内的旋转部分的重心下降，旋转时的平衡更稳定。
此外，在上述的实施方式中，重锤在配置于凹部中之后，通过粘接而固定于凹部的至少一部分。但是，例如，通过使重锤自身使用粘土状的铅，或者使用具有粘接性的材料，能够不另外使用粘接剂而固定于凹部中。
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。