(57)【要約】      （修正有）【課題】光源を固定するための専用部材を別途必要とせず、フライホイールから周囲に全方向に光を出射できる装置を提供する。【解決手段】回転駆動装置１は、光源７０から入射された入射光６０の向きを変えながら外部に出射させる装置であって、上下に延びる中心軸に沿って配置され、軸方向に貫通する貫通孔を含む中空シャフトを有するモータ１０と、入射光を反射または透過する光学部品９０を有するフライホイール８と、光源を有するレーザモジュール７と、を有する。モータは、ステータを有する静止部と、ステータと対向するマグネットを有し、静止部に対して、中心軸を中心として軸受部を介して回転可能に支持される回転部と、を有する。静止部は、ステータを直接的または間接的に支持するベース部を有する。レーザモジュールの少なくとも一部は、ベース部よりも下側に位置する。貫通孔は、入射光の進行光路である。フライホイールは、回転部に支持される。【選択図】図１
2018207575.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から入射された入射光の向きを変えながら外部に出射させる回転駆動装置であって、
上下に延びる中心軸に沿って配置され、軸方向に貫通する貫通孔を含む中空シャフトを有するモータと、
前記入射光を反射または透過する光学部品を有するフライホイールと、
前記光源を有するレーザモジュールと、
を有し、
前記モータは、
ステータを有する静止部と、
前記ステータと対向するマグネットを有し、前記静止部に対して、前記中心軸を中心として軸受部を介して回転可能に支持される回転部と、
を有し、
前記静止部は、
前記ステータを直接的または間接的に支持するベース部
を有し、
前記レーザモジュールの少なくとも一部は、前記ベース部よりも下側に位置し、
前記貫通孔は、前記入射光の進行光路であり、
前記フライホイールは、前記回転部に支持される、回転駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載の回転駆動装置であって、
前記レーザモジュールの少なくとも一部は、前記ベース部の径方向内側に位置する、回転駆動装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の回転駆動装置であって、
前記光学部品は、前記入射光を反射して向きを変えるミラーを含む、回転駆動装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の回転駆動装置であって、
前記光学部品は、前記フライホイールの内部において向きが変えられた前記入射光を透過するレンズを含む、回転駆動装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の回転駆動装置であって、
前記レーザモジュールの少なくとも一部は、前記ベース部に嵌合している、回転駆動装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の回転駆動装置であって、
前記レーザモジュールの少なくとも一部と、前記ベース部と、を固定する接着部、圧入部、またはネジ止め部をさらに有する、回転駆動装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の回転駆動装置であって、
前記ベース部は、
軸方向に延び、外周面に前記ステータが固定されている円筒状のステータホルダと、
前記ステータホルダに固定され、径方向外側に広がるベース本体と、
を有し、
前記レーザモジュールの少なくとも一部は、前記ベース本体よりも軸方向上側に位置し、かつ前記ステータホルダに固定されている、回転駆動装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の回転駆動装置であって、
前記軸受部において、前記静止部と、前記回転部とが、潤滑オイルが存在する間隙を介して対向し、
前記静止部または前記回転部は、前記間隙を形成する部位においてさらに動圧溝を有する、回転駆動装置。
【請求項９】
請求項８に記載の回転駆動装置であって、
前記潤滑オイルは、前記間隙において連続して存在する、回転駆動装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の回転駆動装置であって、
前記潤滑オイルは、前記間隙において２以上の箇所に分かれて存在する、回転駆動装置。
【請求項１１】
請求項８から請求項１０までのいずれか１項に記載の回転駆動装置であって、
前記回転部は、さらに
前記マグネットが直接または間接的に固定され、前記中空シャフトの周囲において環状に拡がるロータハブ部
を有し、
前記潤滑オイルの界面の少なくとも一つは、前記ロータハブ部と径方向に重なる、回転駆動装置。
【請求項１２】
請求項８から請求項１１までのいずれか１項に記載の回転駆動装置であって、
前記中空シャフトは、
前記中心軸に沿って延びる円筒状のシャフト本体と、
前記シャフト本体の下端部から径方向外側へ拡がる円盤状のシャフト環状部と、
を有し、
前記潤滑オイルの界面のうち下側に位置する部位は、前記シャフト環状部の上面よりも上側に位置し、
前記レーザモジュールの上面は、前記シャフト環状部の下面よりも下側に位置する、回転駆動装置。
【請求項１３】
請求項８から請求項１２までのいずれか１項に記載の回転駆動装置であって、
前記回転部は、さらに
前記中空シャフトの周囲において、軸方向に環状に延びるスリーブと、
前記スリーブの上端部から径方向内側に延び、上端部が前記中空シャフトの上端部よりも下側に位置する第１キャップと、
前記スリーブの下端部から径方向内側に延び、下端部が前記中空シャフトの下端部よりも上側に位置する第２キャップと、
を有し、
前記潤滑オイルの上側の界面は、前記第１キャップと径方向に重なり、
前記潤滑オイルの下側の界面は、前記第２キャップと径方向に重なり、
前記スリーブは、前記第１キャップよりも下側、かつ、前記第２キャップよりも上側において、前記スリーブを径方向に貫通するスリーブ貫通孔を有する、回転駆動装置。
【請求項１４】
請求項１から請求項１３までのいずれか１項に記載の回転駆動装置であって、
前記光源は、前記レーザモジュールにおける、前記中空シャフトの下端部よりも下側に位置する部位に内蔵されている、回転駆動装置。
【請求項１５】
請求項７に記載の回転駆動装置であって、
前記ステータホルダは、
前記ベース本体よりも軸方向下側まで延びる円筒状のホルダ本体と、
前記ホルダ本体から、径方向内側に広がる板状のモジュール保持部と、
を有し、
前記レーザモジュールの下面の少なくとも一部は、前記モジュール保持部に覆われている、回転駆動装置。
【請求項１６】
請求項１から請求項１５までのいずれか１項に記載の回転駆動装置であって、さらに
前記レーザモジュールの下面および側面の少なくとも一部を覆うモジュール保持キャップ
を有し、
前記モジュール保持キャップは、前記ベース部に固定されている、回転駆動装置。
【請求項１７】
請求項１から請求項１６までのいずれか１項に記載の回転駆動装置であって、
前記マグネットは、前記ステータよりも径方向外側に位置する、回転駆動装置。
【請求項１８】
請求項１から請求項１６までのいずれか１項に記載の回転駆動装置であって、
前記マグネットは、前記ステータよりも径方向内側に位置する、回転駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）等に用いられる、位置認識を行うためのスキャナー装置の内部には、光源から入射した光の向きを変えながら周囲に出射して対象物に当てるためのフライホイールと、フライホイールを回転可能に支持するモータとが搭載される。このように、光源から入射した光の向きを変える光学部品とフライホイールとを支持する装置については、例えば、特開２０１６−２２６２２７号公報に、記載されている。
【特許文献１】特開２０１６−２２６２２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特開２０１６−２２６２２７号公報のフライホイールを上部に搭載するモータにおいて、フライホイールよりもさらに上部に光源を搭載する場合、その光源は、フライホイールには搭載できず、光源を固定するための専用部材が必要となる。なぜならば、光源を回転部の一部であるフライホイールに搭載すると、光源から外部へ引き出される配線がモータの回転時に絡まってしまう虞が有るからである。また、光源が搭載された専用部材と回転駆動装置とをユニット化する場合、専用部材の一部は、フライホイールと径方向に重なる。その場合、当該専用部材がフライホイールから出射される光の進行の障害となり、フライホイールから周囲に全方向に出射できない虞がある。
【０００４】
本発明の目的は、光源から出射された光の向きを変えながら外部に照射させる回転駆動装置において、光源を固定するための専用部材を別途必要とせず、フライホイールから周囲に全方向に光を出射できる装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本願の例示的な発明は、光源から入射された入射光の向きを変えながら外部に出射させる回転駆動装置であって、上下に延びる中心軸に沿って配置され、軸方向に貫通する貫通孔を含む中空シャフトを有するモータと、前記入射光を反射または透過する光学部品を有するフライホイールと、前記光源を有するレーザモジュールと、を有し、前記モータは、ステータを有する静止部と、前記ステータと対向するマグネットを有し、前記静止部に対して、前記中心軸を中心として軸受部を介して回転可能に支持される回転部と、を有し、前記静止部は、前記ステータを直接的または間接的に支持するベース部を有し、前記レーザモジュールの少なくとも一部は、前記ベース部よりも下側に位置し、前記貫通孔は、前記入射光の進行光路であり、前記フライホイールは、前記回転部に支持される。
【発明の効果】
【０００６】
本願の例示的な発明によれば、ベース部よりも下側に位置するレーザモジュールの光源からの入射光が、モータの中空シャフトの貫通孔を介して、回転部に支持されているフライホイールから外部に出射される。これにより、光源を固定するための専用部材を別途必要とせず、光をフライホイールから周囲に全方向に出射できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、第１実施形態に係る回転駆動装置の斜視図である。
【図２】図２は、第１実施形態に係る回転駆動装置の縦断面図である。
【図３】図３は、第１実施形態に係る回転駆動装置の部分縦断面図である。
【図４】図４は、変形例に係る回転駆動装置の部分縦断面図である。
【図５】図５は、変形例に係る回転駆動装置の部分縦断面図である。
【図６】図６は、変形例に係る回転駆動装置の縦断面図である。
【図７】図７は、変形例に係る回転駆動装置の部分縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本願では、後述するモータの中心軸と平行な方向を「軸方向」、モータの中心軸に直交する方向を「径方向」、モータの中心軸を中心とする円弧に沿う方向を「周方向」、とそれぞれ称する。また、本願では、軸方向を上下方向とし、モータに対してフライホイール側を上として、各部の形状や位置関係を説明する。ただし、この上下方向の定義により、本発明に係る回転駆動装置の使用時の向きを限定する意図はない。また、本願において「平行な方向」とは、略平行な方向も含む。また、本願において「直交する方向」とは、略直交する方向も含む。
【０００９】
＜１．第１実施形態＞
＜１−１．回転駆動装置の構成＞
図１は、第１実施形態に係る回転駆動装置１の斜視図である。回転駆動装置１は、光源７０から入射された入射光６０の向きを変えながら、回転駆動装置１の外部に出射させる装置である。回転駆動装置１の下部には、光源７０を有するレーザモジュール７が配置される。光源７０より、モータ１０の上下に延びる中心軸９に沿って上方へ進む入射光６０が出射される。
【００１０】
図１に示すとおり、回転駆動装置１は、モータ１０、レーザモジュール７、およびフライホイール８を有する。
【００１１】
＜１−２．モータの構成＞
続いて、モータ１０のより詳細な構成について説明する。図２は、第１実施形態に係る回転駆動装置１の縦断面図である。図２に示すとおり、モータ１０は、静止部２と回転部３とを有する。静止部２は、回転駆動装置１が配置される筐体等（図示省略）に対して、相対的に静止している。回転部３は、静止部２に対して、中心軸９を中心として、後述する軸受部２３を介して回転可能に支持されている。図３は、第１実施形態に係る回転駆動装置１の部分縦断面図である。以下では、図１および図２を適宜に参照する。
【００１２】
本実施形態の静止部２は、ベース部２１、ステータ２２、および後述する軸受部２３を有する。
【００１３】
ベース部２１は、後述するステータ２２を支持する。ベース部２１は、ベース本体２１１とステータホルダ２１２とを有する。
【００１４】
ベース本体２１１は、ステータホルダ２１２を支持する板状の部材である。ベース本体２１１の材料には、例えばアルミニウム合金やステンレス等の金属が用いられる。ベース本体２１１は、ステータホルダ２１２の周囲から径方向外側へ向けて拡がる。モータ１０の使用時には、例えば、回転駆動装置１が配置される筐体等にベース本体２１１がねじ止め等で固定される。なお、ベース本体２１１の上面または下面に、モータ１０に駆動電流を供給するための回路基板（図示省略）が配置され、または埋め込まれてもよい。
【００１５】
ステータホルダ２１２は、軸方向に延びる円筒状の部材である。ステータホルダ２１２は、ベース本体２１１よりも上側の部位において、外周面にステータ２２が固定されている。ステータホルダ２１２は、ベース本体２１１の貫通孔２１０内に挿入され、ベース本体２１１に対してかしめにより固定される。ただし、ベース本体２１１に対するステータホルダ２１２の固定方法は、溶接等の他の方法であってもよい。また、ベース本体２１１とステータホルダ２１２とが、一繋がりの部材となっていてもよい。
【００１６】
なお、本実施形態では、ステータホルダ２１２は、ホルダ本体９１とモジュール保持部９２とを有する。ホルダ本体９１は、上部にステータ２２が固定され、下端部はベース本体２１１よりも軸方向下側まで延びる円筒状の部位である。モジュール保持部９２は、ホルダ本体９１から径方向内側に広がる部位である。後述するレーザモジュール７の少なくとも一部は、ベース部２１よりも下側、かつ、ステータホルダ２１２のモジュール保持部９２の径方向内側に位置する。また、レーザモジュール７の外周面の少なくとも一部は、モジュール保持部９２の内周面に固定される。これにより、後述する光源７０を含むレーザモジュール７を固定するための専用部材を別途設ける必要がなく、コスト削減につながる。さらに、レーザモジュール７を含む回転駆動装置１全体を軸方向に小型化することができる。
【００１７】
ステータ２２は、ステータコア４１と複数のコイル４２とを有する電機子である。ステータ２２は、ベース部２１の少なくとも一部よりも上方に位置する。ステータコア４１は、例えば、珪素鋼板等の電磁鋼板が軸方向に積層された積層鋼板からなる。ステータコア４１は、ステータホルダ２１２の外周面に、例えば接着剤で固定されることによって、ベース部２１に直接的に支持される。なお、ステータ２２は、別部材（図示省略）を介してベース部２１に間接的に支持されてもよい。
【００１８】
また、ステータコア４１は、円環状のコアバック４１１と、コアバック４１１から径方向外側へ向けて突出した複数のティース４１２と、を有する。複数のコイル４２は、複数のティース４１２の周囲に巻かれた導線の集合体である。モータ１０の駆動電流は、外部電源（図示省略）から、上述の回路基板および当該導線を介して、コイル４２に供給される。複数のティース４１２および複数のコイル４２は、好ましくは、中心軸９を中心とした周方向に、円環状に略等間隔に配列される。
【００１９】
図３に示すとおり、軸受部２３は、スリーブ部２４と、第１キャップ２５３と、第２キャップ２５４と、を有する。また、軸受部２３は、後述する回転部３の中空シャフト３１を回転可能に支持する。
【００２０】
スリーブ部２４は、後述する中空シャフト３１の周囲において、軸方向に環状に延びる。スリーブ部２４の外周面の少なくとも一部は、ステータホルダ２１２の径方向内側に挿入され、例えば接着剤で、ステータホルダ２１２のホルダ本体９１の内周面に固定される。これにより、ベース部２１、ステータ２２、スリーブ部２４、後述する第１キャップ２５３、後述する第２キャップ２５４、および後述するレーザモジュール７が、互いに固定される。スリーブ部２４の上端部は、ステータホルダ２１２の上端部およびステータ２２の上端部よりも、軸方向上側に位置する。また、スリーブ部２４の下端部は、ステータ２２よりも、軸方向下側に位置する。なお、スリーブ部２４は、複数の部材で構成されていてもよい。
【００２１】
第１キャップ２５３は、スリーブ部２４の上端部から径方向内側に延びる部材である。第１キャップ２５３の上端部は、後述する中空シャフト３１の上端部よりも下側に位置する。第１キャップ２５３は、第１筒状部７１と第１平板部７２とを有する。第１筒状部７１は、スリーブ部２４の上端部付近に固定され、上方へ向けて軸方向に環状に延びる。第１平板部７２は、第１筒状部７１の上端部付近から、径方向内側に拡がる。
【００２２】
第２キャップ２５４は、スリーブ部２４の下端部から径方向内側に延びる部材である。第２キャップ２５４の下端部は、後述する中空シャフト３１の下端部よりも上側に位置する。第２キャップ２５４は、第２筒状部７３と第２平板部７４とを有する。第２筒状部７３は、スリーブ部２４の下端部付近に固定され、下方へ向けて軸方向に環状に延びる。第２平板部７４は、第２筒状部７３の下端部付近から、径方向内側に拡がる。
【００２３】
なお、軸受部２３の構成については、詳細を後述する。
【００２４】
本実施形態の回転部３は、中空シャフト３１、環状部３２、ロータハブ部３３、ヨーク３４、およびマグネット３５を有する。
【００２５】
中空シャフト３１は、中心軸９に沿って配置され、スリーブ部２４、第１キャップ２５３、および第２キャップ２５４の径方向内側において軸方向に延びる円筒状の部材である。中空シャフト３１の径方向内側の中心軸９の周囲には、中空シャフト３１を軸方向に貫通する貫通孔３１０が設けられている。貫通孔３１０は、入射光６０の進行光路である。なお、中空シャフト３１の外周面と、スリーブ部２４の内周面２４１とは、僅かな間隙を介して径方向に対向する。
【００２６】
中空シャフト３１の材料には、例えば、ステンレス鋼等の金属が使用される。また、中空シャフト３１の材料は、磁性または非磁性のいずれであってもよい。なお、中空シャフト３１は、後述する環状部３２と単一の部材であってもよい。中空シャフト３１の下端部の下方には、後述するレーザモジュール７が配置され、ステータホルダ２１２の内周面に固定されている。
【００２７】
中空シャフト３１は、シャフト本体３１１とシャフト環状部３１２とを有する。シャフト本体３１１は、中空シャフト３１のうち中心軸９に沿って延びる円筒状の部位である。シャフト環状部３１２は、シャフト本体３１１の下端部から径方向外側へ拡がる円盤状の部位である。なお、シャフト本体３１１とシャフト環状部３１２とは、単一の部材であってもよく、別部材であってもよい。また、中空シャフト３１は、後述するロータハブ部３３と、別部材であってもよく、単一の部材であってもよい。さらに、後述する潤滑オイル５０の界面のうち下側に位置する部位は、シャフト環状部３１２の上面よりも上側に位置し、後述するレーザモジュール７の上面は、シャフト環状部３１２の下面よりも下側に位置する。
【００２８】
環状部３２は、第１環状部３２１と第２環状部３２２とを有する。第１環状部３２１は、中空シャフト３１の上部の外周面に固定され、全周に亘って径方向外側へ突出する部材である。また、第２環状部３２２は、中空シャフト３１の下部の外周面に固定され、全周に亘って径方向外側へ突出する部材である。
【００２９】
なお、第１環状部３２１の下部の外周面と、スリーブ部２４の上部の軸方向に対して傾斜している上部傾斜面２４２と、は斜め方向に僅かな間隙を介して対向する。また、第２環状部３２２の上部の外周面と、スリーブ部２４の下部の軸方向に対して傾斜している下部傾斜面２４３と、は斜め方向に僅かな間隙を介して対向する。
【００３０】
さらに、第１環状部３２１の上部の外周面と、第１キャップ２５３の第１筒状部７１の内周面とは、径方向に僅かな間隙を介して対向する。また、第２環状部３２２の下部の外周面と、第２キャップ２５４の第２筒状部７３の内周面とは、径方向に僅かな間隙を介して対向する。
【００３１】
ロータハブ部３３は、中空シャフト３１の上端部の周縁部から、中空シャフト３１の周囲において径方向外側へ向けて環状に拡がっている。ロータハブ部３３の材料には、例えば、アルミニウム合金、ステンレス鋼等の金属が使用される。ロータハブ部３３の内周面には、中空シャフト３１の上端部の外周面が固定されている。具体的には、中空シャフト３１の上端部が、ロータハブ部３３の中央に設けられた貫通孔３３０に圧入され、固定される。なお、中空シャフト３１の上端部が、ロータハブ部３３に接着、溶着、またはネジ止め等により固定されてもよい。ロータハブ部３３の上部には、後述するフライホイール８が固定されている。なお、ロータハブ部３３には、さらにイナーシャ（図示省略）等の別部材が固定されてもよい。
【００３２】
ヨーク３４は、後述するマグネット３５の径方向外側に固定され、マグネット３５を保持する円筒状の部材である。ヨーク３４の内周面には、マグネット３５の外周面が固定される。ヨーク３４は、中心軸９と略同軸に配置される。ヨーク３４の上端部は、ロータハブ部３３の下部に、例えば接着剤またはかしめによって固定される。ヨーク３４の材料には、鉄などの強磁性体が用いられる。これにより、後述するマグネット３５から発生した磁束が外部に逃げてしまうことを抑制できる。
【００３３】
マグネット３５は、ヨーク３４の内周面に、例えば接着剤で固定される。本実施形態のマグネット３５には、円環状の永久磁石が用いられている。マグネット３５は、略円筒形状であり、ステータ２２の径方向外側に位置する。マグネット３５の内周面は、ステータ２２の複数のティース４１２の径方向外側の端面と、僅かな間隙を介して径方向に対向する。また、マグネット３５の内周面には、Ｎ極とＳ極とが周方向に交互に着磁される。ただし、円環状のマグネット３５に代えて、複数のマグネットが用いられてもよい。複数のマグネットを用いる場合には、Ｎ極の磁極面とＳ極の磁極面とが周方向に交互に並ぶように、ヨーク３４の内周面に配置すればよい。なお、本実施形態のマグネット３５は、上述のとおりヨーク３４を介してロータハブ部３３に間接的に固定されている。しかし、マグネット３５は、ヨーク３４を介さずに、ロータハブ部３３に直接的に固定されてもよい。
【００３４】
このようなモータ１０において、上述の回路基板を介してコイル４２に駆動電流を供給すると、複数のティース４１２に磁束が生じる。そして、ティース４１２とマグネット３５との間の磁束の作用により、静止部２と回転部３との間に周方向のトルクが発生する。その結果、静止部２に対して回転部３が、中心軸９を中心として回転する。また、ロータハブ部３３の上方に固定されているフライホイール８は、回転部３とともに、中心軸９を中心として回転する。
【００３５】
＜１−３．軸受部の構成＞
続いて、軸受部２３の詳細な構成について説明する。以下では、図１〜図３を適宜に参照する。
【００３６】
上述のとおり、スリーブ部２４、第１キャップ２５３、および第２キャップ２５４を含む静止部２と、中空シャフト３１、第１環状部３２１、および第２環状部３２２を含む回転部３とは、間隙を介して対向している。また、当該間隙には、潤滑オイル５０が介在している。また、当該間隙を形成する面であるスリーブ部２４の内周面２４１、上部傾斜面２４２、および下部傾斜面２４３等には、動圧溝（図示省略）が設けられている。モータ１０の回転時には、当該動圧溝（図示省略）によって、潤滑オイル５０に流体動圧が誘起される。これにより、回転部３が静止部２から支持されることで、安定して回転する。すなわち、本実施形態では、静止部２側の部材であるスリーブ部２４、第１キャップ２５３、および第２キャップ２５４と、回転部３側の部材である中空シャフト３１、第１環状部３２１、および第２環状部３２２と、当該間隙に介在する潤滑オイル５０とで、軸受機構が構成されている。
【００３７】
潤滑オイル５０には、例えば、ポリオールエステル系オイルやジエステル系オイルが使用される。中空シャフト３１、第１環状部３２１、および第２環状部３２２を含む回転部３は、スリーブ部２４、第１キャップ２５３、および第２キャップ２５４を含む静止部２に対して、潤滑オイル５０を介して回転可能に支持されつつ、モータ１０の駆動時には中心軸９を中心として回転する。
【００３８】
なお、潤滑オイル５０は、第１環状部３２１の上部の外周面と第１キャップ２５３の第１筒状部７１の内周面との間の間隙、第１環状部３２１の下部の外周面とスリーブ部２４の上部傾斜面２４２との間の間隙、および中空シャフト３１の外周面とスリーブ部２４の内周面２４１の上部との間の間隙において、連続して存在する。また、潤滑オイル５０は、中空シャフト３１の外周面とスリーブ部２４の内周面２４１の下部との間の間隙、第２環状部３２２の上部の外周面とスリーブ部２４の下部傾斜面２４３との間の間隙、および第２環状部３２２の下部の外周面と第２キャップ２５４の第２筒状部７３の内周面との間の間隙において、連続して存在する。ただし、中空シャフト３１の外周面とスリーブ部２４の内周面２４１の軸方向中央付近との間の間隙は、潤滑オイル５０が存在しない空間となっている。
【００３９】
上述のとおり、本実施形態の軸受部２３は、潤滑オイル５０が、上下の２箇所に分かれて存在する、所謂パーシャルフィル構造を有している。潤滑オイル５０は、スリーブ部２４の軸方向中央部分よりも上側に存在する上側潤滑オイル５０１と、スリーブ部２４の軸方向中央部分よりも下側に存在する下側潤滑オイル５０２と、を含む。
【００４０】
つまり、本実施形態の軸受部２３は、上側軸受部２３１と下側軸受部２３２とに分かれて設けられている。上側軸受部２３１は、スリーブ部２４の軸方向中央部分よりも上側の部位、および第１キャップ２５３を含む静止部２側の部材と、中空シャフト３１の軸方向中央部分よりも上側の部位、および第１環状部３２１を含む回転部３側の部材と、上側潤滑オイル５０１とで、構成されている。また、下側軸受部２３２は、スリーブ部２４の軸方向中央部分よりも下側の部位、および第２キャップ２５４を含む静止部２側の部材と、中空シャフト３１の軸方向中央部分よりも下側の部位、および第２環状部３２２を含む回転部３側の部材と、下側潤滑オイル５０２とで、構成されている。
【００４１】
なお、上側潤滑オイル５０１の上側の界面は、第１キャップ２５３の第１筒状部７１と径方向に重なる。また、下側潤滑オイル５０２の下側の界面は、第２キャップ２５４の第２筒状部７３と径方向に重なる。また、下側潤滑オイル５０２の下側の界面と、後述するレーザモジュール７の上面の貫通孔７５との間には、空間が複雑に入り組んだラビリンス構造が設けられている。これにより、下側潤滑オイル５０２の下側の界面がレーザモジュール７の上端部の近くに位置している場合でも、下側潤滑オイル５０２が蒸発して当該貫通孔７５からレーザモジュール７の内部へ浸入することを抑制できる。また、スリーブ部２４は、第１キャップ２５３よりも下側、かつ、第２キャップ２５４よりも上側において、スリーブ部２４を径方向に貫通するスリーブ貫通孔２４０をさらに有する。これにより、静止部２と回転部３とが対向する間隙内の空気がスリーブ貫通孔２４０を介して外部空間と連通しているため、上側潤滑オイル５０１の上側の界面付近の圧力と、下側潤滑オイル５０２の下側の界面付近の圧力とが、略等しくなる。この結果、上側潤滑オイル５０１と下側潤滑オイル５０２との圧力差による漏れを抑制できる。
【００４２】
なお、軸受機構は、潤滑オイル５０が、第１環状部３２１の上部の外周面と第１キャップ２５３の第１筒状部７１の内周面との間の間隙、第１環状部３２１の下部の外周面とスリーブ部２４の上部傾斜面２４２との間の間隙、中空シャフト３１の外周面とスリーブ部２４の内周面２４１との間の間隙、第２環状部３２２の上部の外周面と、スリーブ部２４の下部傾斜面２４３との間の間隙、および第２環状部３２２の下部の外周面と第２キャップ２５４の第２筒状部７３の内周面との間の間隙、すなわち、静止部２と回転部３とが対向する間隙において、連続して存在する所謂フルフィル構造を有していてもよい。これにより、モータ１０の回転時に衝撃が加わった場合においても、静止部２と回転部３との接触を抑制することができる。
【００４３】
さらに、図４の変形例に示すとおり、中空シャフト３１および環状部３２は、静止部２に含まれ、スリーブ部２４と、第１キャップ２５３と、第２キャップ２５４と、を有する軸受部２３は、回転部３に含まれてもよい。
【００４４】
図４の例では、ロータハブ部３３は、スリーブ部２４の周囲において径方向外側へ向けて環状に拡がっている。また、スリーブ部２４の外周面の少なくとも一部が、ロータハブ部３３の径方向内側に挿入され、例えば接着剤で、ロータハブ部３３に固定される。また、中空シャフト３１の下部には、後述するレーザモジュール７の上部が固定されている。これにより、ベース部２１、ステータ２２、中空シャフト３１、環状部３２、および後述するレーザモジュール７が、互いに固定される。なお、ロータハブ部３３の上部には、後述するフライホイール８が固定されている。また、ロータハブ部３３の下部の径方向外側の部位には、ヨーク３４を介してマグネット３５が間接的に固定されている。なお、中空シャフト３１の上端部は、ロータハブ部３３の上端部よりも軸方向下側に位置している。これにより、後述するフライホイール８は、ロータハブ部３３の上端部のみに支持され、中空シャフト３１の上端部には接触しない。
【００４５】
中空シャフト３１、第１環状部３２１、および第２環状部３２２を含む静止部２と、スリーブ部２４、第１キャップ２５３、および第２キャップ２５４を含む回転部３とは、間隙を介して対向している。また、当該間隙には、潤滑オイル５０が介在している。また、スリーブ部２４の内周面２４１、上部傾斜面２４２、および下部傾斜面２４３等には、動圧溝（図示省略）が設けられている。ただし、動圧溝（図示省略）が設けられる箇所は、これに限定されない。モータ１０の回転時には、当該動圧溝（図示省略）によって、潤滑オイル５０に流体動圧が誘起される。これにより、回転部３が静止部２から支持されることで、安定して回転する。すなわち、本変形例では、静止部２側の部材である中空シャフト３１、第１環状部３２１、および第２環状部３２２と、回転部３側の部材であるスリーブ部２４、第１キャップ２５３、および第２キャップ２５４と、当該間隙に介在する潤滑オイル５０とで、軸受機構が構成されている。スリーブ部２４、第１キャップ２５３、および第２キャップ２５４を含む回転部３およびフライホイール８は、中空シャフト３１、第１環状部３２１、および第２環状部３２２を含む静止部２および後述するレーザモジュール７に対して、潤滑オイル５０を介して回転可能に支持されつつ、モータ１０の駆動時には中心軸９を中心として回転する。
【００４６】
上述のとおり、本実施形態のフライホイール８は、光源７０から出射された入射光６０の向きを変えつつ、外部に照射させる。また、フライホイール８を支持するモータ１０の回転部３が、流体動圧軸受である軸受部２３を介して回転可能に支持されている。これにより、回転駆動装置１の駆動時にモータ１０から発生する振動がフライホイール８に伝達されにくい。このため、フライホイール８の振動が抑制されることにより、フライホイールから出射される出射光に及ぼす影響が抑制される。この結果、フライホイール８の外部に高精度に光を出射させることができる。
【００４７】
＜１−４．レーザモジュールの構成＞
続いて、レーザモジュール７の構成について説明する。以下では、図１〜図４を適宜に参照する。
【００４８】
レーザモジュール７は、内部に光源７０を有する投光装置である。本実施形態では、レーザモジュール７の少なくとも一部は、ベース部２１の径方向内側に位置している。また、レーザモジュール７の少なくとも一部は、ステータホルダ２１２のモジュール保持部９２の内周面に固定されている。さらに、本実施形態では、レーザモジュール７をベース部２１に固定し、光源７０からの入射光（図示省略）を中空シャフト３１の貫通孔３１０を介して上部のフライホイール８において向きを変えつつ外部に出射させる。このため、例えば、レーザモジュール７を固定するために、フライホイール８の外側を覆うような専用部材を別途設ける場合と比較して、フライホイール８から出射される光の照射範囲を拡大できる。
【００４９】
さらに、本実施形態では、レーザモジュール７の少なくとも一部をベース部２１のステータホルダ２１２の内周面に嵌合し、固定している。このため、レーザモジュール７の少なくとも一部をステータホルダ２１２とは別の専用部材を用いて固定する場合と比較して、コスト削減につながるとともに、回転駆動装置１の組立作業性が向上する。また、当該専用部材を別途設ける場合に懸念される、専用部材がフライホイール８から出射される光の進行の障害となることを抑制できる。なお、当該固定箇所である、レーザモジュール７の上端部を含む少なくとも一部の外周面とモジュール保持部９２の少なくとも一部の内周面との間は、接着、圧入、またはネジ止め部等で固定されてもよい。
【００５０】
なお、レーザモジュール７は、内部における光源７０の周囲において、例えばガラス、アクリル、またはポリカーボネート等を用いた素材から形成されている透光性部材（図示省略）を有する。これにより、光源７０の周囲において、光源７０から出射される入射光６０の進行光路が形成される。
【００５１】
上述のとおり、光源７０から出射される入射光６０は、モータ１０の中心軸９に沿って上方へ進む。レーザモジュール７の上面には、貫通孔７５が設けられている。貫通孔７５は、中心軸９上および中心軸９の周囲に亘って、レーザモジュール７の上面の一部または全部を軸方向に貫通する。入射光６０は、レーザモジュール７の内部の透光性部材、当該貫通孔７５、および中空シャフト３１の貫通孔３１０を通過してさらに上方へ進む。
【００５２】
＜１−５．フライホイールの構成＞
続いて、フライホイール８の構成について説明する。以下では、図１〜図４を適宜に参照する。
【００５３】
フライホイール８は、モータ１０よりも上方に位置し、モータ１０の回転部３の上端部に支持される。フライホイール８は、回転部３のロータハブ部３３の上面に、例えば係合、または接着剤等を用いて固定されている。また、フライホイール８は、回転部３とともに中心軸９を中心として回転する。フライホイール８は、入射光６０を反射または透過する光学部品９０、および本体８０を有している。なお、光学部品９０は、ミラー６１とレンズ６３とを含む。本体８０は、ミラー６１およびレンズ６３をそれぞれ支持する。本体８０の材料には、例えば樹脂が用いられる。また、ミラー６１またはレンズ６３の材料には、例えばガラスが用いられる。ガラスの種類としては、特段限定されない。例えば、有機ガラス・無機ガラス等、樹脂製もしくは金属製に限らず、適用可能である。
【００５４】
ミラー６１は、矩形状または円状の外形を有する。ミラー６１は、後述する本体８０のミラー支持部８３を構成する樹脂部材に固定され、少なくとも一部が中心軸９上に位置している。また、ミラー６１の反射面は、軸方向および第１径方向Ｄ１に対して、４５°に傾斜している。入射光６０は、ミラー６１の周縁部を除く中央部に入射する。ミラー６１には、例えば、全反射ミラーが用いられる。入射光６０は、フライホイール８の内部においてミラー６１によって反射されて向きが変えられる。なお、入射光６０の向きを変えるために、ミラー６１の代わりにプリズム（図示省略）等を用いてもよい。
【００５５】
レンズ６３は、矩形状または円状の外形を有する。レンズ６３は、レンズ６３の周縁部の少なくとも一部に接するレンズフレーム６４を介して、本体８０の筒状部８１を第１径方向Ｄ１に貫通する貫通孔８４において、接着、係合等により固定されている。なお、レンズ６３は、レンズフレーム６４を介さず本体８０に直接的に固定されてもよい。また、レンズ６３は、本体８０に固定された状態で、第１径方向Ｄ１に対して直角、すなわち、中心軸９と平行に配置される。入射光６０は、フライホイール８の内部においてミラー６１によって向きが変えられ、レンズ６３の周縁部を除く中央部を透過し、フライホイール８の外部へ出射される。
【００５６】
本体８０は、筒状部８１、中空部８２、およびミラー支持部８３を有する。筒状部８１は、中心軸９に沿って伸びる円筒状の部材である。中空部８２は、本体８０の内部に設けられた空洞である。ミラー支持部８３は、筒状部８１の内周面から径方向内方へ延びる。ミラー支持部８３には、中心軸９の周囲においてミラー６１が固定されている。さらに、本体８０の下面には、貫通孔８５が設けられている。貫通孔８５は、中心軸９上および中心軸９の周囲に亘って、本体８０の下面の一部または全部を軸方向に貫通する。
【００５７】
光源７０から出射された入射光６０は、レーザモジュール７の貫通孔７５を通って上方へ進む。さらに、モータ１０の中空シャフト３１に設けられた貫通孔３１０およびフライホイール８の下面に設けられた貫通孔８５を通って、中空部８２を中心軸９に沿って上方へ進む。そして、入射光６０は、ミラー６１において反射されることにより、反射光６２となる。反射光６２は、さらに中空部８２を第１径方向Ｄ１に進み、筒状部８１に嵌められたレンズ６３を介して回転駆動装置１の外部へ出射される。これにより、光源７０を含むレーザモジュール７を固定するための専用部材を別途設ける場合に懸念される、当該専用部材がフライホイール８から出射される光の進行の障害となることを抑制できる。
【００５８】
フライホイール８のミラー６１は、モータ１０の回転部３とともに中心軸９を中心として回転しつつ、光源７０からの入射光６０を反射して、反射光６２を回転駆動装置１の外部へ出射する。これにより、広範囲に光を照射することが可能となる。なお、フライホイール８から外部へ出射される反射光６２を、外部に設けられたセンサ（図示省略）で検知することで、回転駆動装置１の回転速度を把握することができる。なお、本体８０の外周面は、ミラー６１の表面よりも反射率が低い。これにより、光源７０からの入射光６０が乱反射することを抑制できる。
【００５９】
なお、回転駆動装置１は、外部に第１径方向Ｄ１に反射光６２を出射するフライホイール８とは別に、外部に第１径方向Ｄ１とは異なる第２径方向に反射光を出射する別のフライホイール（図示省略）を、例えば、フライホイール８の上方にさらに備えてもよい。この場合、ミラー６１には、透過率と反射率とがほぼ等しいハーフミラーを用いる。そして、フライホイール８においてミラー６１に入射した入射光６０のうちの半分を、第１径方向Ｄ１に反射して外部に出射する。また、ミラー６１に入射した入射光６０のうちの残りの半分を、ミラー６１を透過させて、さらに上方に進ませる。そして、フライホイール８の上方に設けられた当該別のフライホイールにて、全反射ミラー（図示省略）を用いて入射光６０のうちの残りの半分のすべてを第２径方向に反射して外部に出射する。なお、回転駆動装置１は、１つのフライホイール８において、入射光６０を互いに異なる方向に反射するハーフミラーを含む複数のミラー（図示省略）を搭載してもよい。
【００６０】
このように、第１径方向Ｄ１および第２径方向の２方向に光を出射すれば、モータ１０の回転時において、当該２方向の出射光が照射対象物に到達するまでの時間差を生じさせることで、空間内における照射対象物の立体的な位置認識を、精度よく行うことができる。ただし、当該別のフライホイールは、フライホイール８が含まれる回転駆動装置１とは別の回転駆動装置（図示省略）において設けられてもよい。
【００６１】
＜２．変形例＞
以上、本発明の例示的な実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。
【００６２】
図５は、一変形例に係る回転駆動装置１Ｂの部分縦断面図である。図５の例では、レーザモジュール７Ｂの下面の少なくとも一部（図５における部位７６Ｂ）が、ステータホルダ２１２Ｂのモジュール保持部９２Ｂに覆われている。これにより、レーザモジュール７Ｂがさらにしっかりと保持されている。
【００６３】
図６は、他の変形例に係る回転駆動装置１Ｃの縦断面図である。図６の例では、ベース部２１Ｃとは別に、レーザモジュール７Ｃの下面および側面の少なくとも一部を覆うモジュール保持キャップ９３Ｃがさらに設けられている。モジュール保持キャップ９３Ｃは、ベース部２１Ｃの少なくとも一部に、接着、圧入、またはネジ止め等により固定されている。これにより、レーザモジュール７Ｃがさらにしっかりと保持される。
【００６４】
図７は、他の変形例に係る回転駆動装置１Ｄの部分縦断面図である。図７の例では、モータ１０Ｄにおける、中空シャフト３１Ｄおよびキャップ２５Ｄを含む静止部２Ｄと、スリーブ部２４Ｄを含む回転部３Ｄは、それぞれ上述の第１実施形態および第２実施形態とは異なる構造を有する。キャップ２５Ｄの外周面１０１Ｄの下部は、ステータ２２Ｄが固定されているベース部２１Ｄのステータホルダ２１２Ｄの内周面に固定される。また、キャップ２５Ｄの内周面１０２Ｄの下部は、中空シャフト３１Ｄの外周面に固定される。さらに、中空シャフト３１Ｄの下部には、レーザモジュール７Ｄの上部が固定される。これにより、ベース部２１Ｄ、ステータ２２Ｄ、キャップ２５Ｄ、中空シャフト３１Ｄ、およびレーザモジュール７Ｄが、互いに固定される。さらに、キャップ２５Ｄの内周面１０２Ｄの上部は、中空シャフト３１Ｄの外周面１０３Ｄと、後述するスリーブ内側部２４４Ｄが配置されている間隙２６Ｄを介して径方向に対向している。また、スリーブ部２４Ｄの外周面の上部には、ロータハブ部３３Ｄが固定されている。
【００６５】
スリーブ部２４Ｄは、スリーブ内側部２４４Ｄ、スリーブ外側部２４５Ｄ、およびスリーブ連結部２４６Ｄを有する。スリーブ内側部２４４Ｄは、スリーブ部２４Ｄのうち最も径方向内側において軸方向に環状に延びる部位である。スリーブ外側部２４５Ｄは、スリーブ部２４Ｄのうち最も径方向外側において軸方向に環状に延びる部位である。スリーブ連結部２４６Ｄは、スリーブ内側部２４４Ｄとスリーブ外側部２４５Ｄとを径方向に連結する部位である。スリーブ内側部２４４Ｄは、上述の間隙２６Ｄに位置する。また、スリーブ内側部２４４Ｄは、中空シャフト３１Ｄの外周面１０３Ｄの少なくとも一部と下面１０４Ｄの少なくとも一部、およびキャップ２５Ｄの内周面１０２Ｄの少なくとも一部と上面１０５Ｄの少なくとも一部と、それぞれ僅かな間隙を介して対向している。スリーブ外側部２４５Ｄは、中空シャフト３１Ｄおよびキャップ２５Ｄよりも径方向外側に位置し、中空シャフト３１Ｄの外周面の少なくとも一部およびキャップ２５Ｄの外周面の少なくとも一部と、それぞれ僅かな間隙を介して径方向に対向している。スリーブ連結部２４６Ｄは、中空シャフト３１Ｄの下面１０４Ｄの少なくとも一部およびキャップ２５Ｄの上面１０５Ｄの少なくとも一部と、それぞれ僅かな間隙を介して対向している。さらに、これらの間隙には、潤滑オイル５０Ｄが連続して介在している。スリーブ部２４Ｄの内周面、外周面、上面、および下面を含む少なくとも一部には、動圧溝（図示省略）が設けられている。モータ１０Ｄの回転時には、当該動圧溝（図示省略）によって、潤滑オイル５０Ｄに流体動圧が誘起される。これにより、スリーブ部２４Ｄおよびロータハブ部３３Ｄを含む回転部３Ｄが静止部２Ｄから支持されることで、安定して回転する。
【００６６】
上述の実施形態では、光源は、レーザモジュールにおける、中空シャフトの下端部よりも下側に位置する部位に内蔵されていた。これにより、中空シャフトの内径が小さい場合に、外径が大きな光源を、レーザモジュールにおける中空シャフトの下端部よりも下側に位置する部位に内蔵することで保持することができていた。しかし、レーザモジュールの少なくとも一部は、ベース本体よりも軸方向上側に位置してもよい。これにより、回転駆動装置全体をさらに軸方向に小型化することができる。さらに、光源を有するレーザモジュールは、中空シャフトを軸方向に貫通する貫通孔に設けられてもよい。
【００６７】
また、上述の実施形態の回転駆動装置には、マグネットがステータよりも径方向外側に位置する、所謂アウターロータ型のモータが使用されていた。しかし、マグネットがステータよりも径方向内側に位置する、所謂インナーロータ型のモータが使用されてもよい。
【００６８】
さらに、上述の実施形態において用いられていた流体動圧軸受の代わりに、または流体動圧軸受に加えて、玉軸受等の他の構造を有する軸受を用いてもよい。
【００６９】
また、各部品の細部の形状については、本願の各図に示された形状と、相違していてもよい。また、上記の実施形態や変形例に登場した各要素を、矛盾が生じない範囲で、適宜に組み合わせてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明は、回転駆動装置に利用できる。
【符号の説明】
【００７１】
１，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ  回転駆動装置
２，２Ｄ  静止部
３，３Ｄ  回転部
７，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄ  レーザモジュール
８  フライホイール
９  中心軸
１０，１０Ｄ  モータ
２１，２１Ｃ，２１Ｄ  ベース部
２２，２２Ｄ  ステータ
２３  軸受部
２４，２４Ｂ，２４Ｄ  スリーブ部
２５Ｄ  キャップ
２６Ｄ  間隙
３１，３１Ｄ  中空シャフト
３２  環状部
３３，３３Ｄ  ロータハブ部
３４  ヨーク
３５  マグネット
４１  ステータコア
４２  コイル
５０，５０Ｄ  潤滑オイル
６０  入射光
６１  ミラー
６２  反射光
６３  レンズ
６４  レンズフレーム
７０  光源
７５  貫通孔
８０  本体
８１  筒状部
８２  中空部
８３  ミラー支持部
８４  貫通孔
８５  貫通孔
９０  光学部品
９１  ホルダ本体
９２，９２Ｂ  モジュール保持部
９３Ｃ  モジュール保持キャップ
１０１Ｄ  外周面
１０２Ｄ  内周面
１０３Ｄ  外周面
１０４Ｄ  下面
１０５Ｄ  上面
１１１  第１筒状部
１１２  第１平板部
１１３  第２筒状部
１１４  第２平板部
２１０  貫通孔
２１１  ベース本体
２１２，２１２Ｂ，２１２Ｄ  ステータホルダ
２３１  上側軸受部
２３２  下側軸受部
２４０  スリーブ貫通孔
２４１  内周面
２４２  上部傾斜面
２４３  下部傾斜面
２４４Ｄ  スリーブ内側部
２４５Ｄ  スリーブ外側部
２４６Ｄ  スリーブ連結部
２５３  第１キャップ
２５４  第２キャップ
３１０  貫通孔
３１１  シャフト本体
３１２  シャフト環状部
３２１  第１環状部
３２２  第２環状部
３３０  貫通孔
４１１  コアバック
４１２  ティース
５０１  上側潤滑オイル
５０２  下側潤滑オイル
Ｄ１  第１径方向
【図１】
2018207575.tif 000003
【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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