(57)【要約】【課題】透過ウインドウの汚れに起因した、測定精度及び加工性能の低下を抑制する。【解決手段】レーザ加工装置Ｌは、近赤外レーザ光を出射するレーザ光出力部２と、ワークＷの表面上で近赤外レーザ光を走査するレーザ光走査部４と、レーザ光走査部４により走査された近赤外レーザ光が透過する透過ウインドウ１９と、測距光を出射する測距光出射部５Ａと、測距光出射部５Ａから出射されてワークＷにより反射された測距光を受光する測距光受光部５Ｂと、測距光受光部５Ｂにおける測距光の受光位置に基づいて、三角測距方式によりワークＷの表面までの距離を測定する距離測定部１０３と、測距光受光部５Ｂにおいて受光される測距光のうち、透過ウインドウ１９による反射光に起因した測距光を特定することにより、透過ウインドウ１９における汚れを検知する汚れ検知部１０４と、汚れ検知部１０４による検知結果を出力する出力部１０５と、を備える。【選択図】図１３Ｂ
2020104157.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起光を生成する励起光生成部と、
前記励起光生成部により生成された励起光に基づいてレーザ光を生成するとともに、該レーザ光を出射するレーザ光出力部と、
前記レーザ光出力部から出射されたレーザ光を被加工物へ照射するとともに、該被加工物の表面上で２次元走査するレーザ光走査部と、
少なくとも前記レーザ光出力部及び前記レーザ光走査部が内部に設けられた筐体と、
前記筐体に設けられ、前記レーザ光走査部により２次元走査されたレーザ光が透過する透過ウインドウと、を備えるレーザ加工装置であって、
前記筐体の内部に設けられ、前記レーザ加工装置から前記被加工物の表面までの距離を測定するための測距光を、前記レーザ光走査部に向けて出射する測距光出射部と、
前記筐体の内部に設けられ、前記測距光出射部から出射されて前記被加工物により反射された測距光を、前記レーザ光走査部を介して受光する測距光受光部と、
前記測距光受光部における測距光の受光位置に基づいて、三角測距方式により前記レーザ加工装置から前記被加工物の表面までの距離を測定する距離測定部と、
前記測距光受光部において受光される測距光のうち、前記透過ウインドウによる反射光に起因した測距光を特定することにより、前記透過ウインドウにおける汚れを検知する汚れ検知部と、
前記汚れ検知部による検知結果を出力する出力部と、を備える
ことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】
請求項１に記載されたレーザ加工装置において、
前記透過ウインドウは、前記測距光出射部との間の光路長が既知となる基準位置に配置され、
前記汚れ検知部は、前記測距光受光部における測距光の受光位置のうち、前記基準位置に対応した受光位置における受光状況に基づいて、前記透過ウインドウにおける汚れを検知する
ことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項３】
請求項２に記載されたレーザ加工装置において、
前記測距光受光部は、受光量を検出可能に構成され、
前記汚れ検知部は、前記基準位置に対応した受光位置における受光量に基づいて、前記透過ウインドウにおける汚れの程度を検知する
ことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項４】
請求項３に記載されたレーザ加工装置において、
前記汚れ検知部は、前記基準位置に対応した受光位置における受光量と、予め設定されたしきい値とを比較し、前記受光量が前記しきい値を超えた場合は、前記透過ウインドウが汚れていると判定する
ことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載されたレーザ加工装置において、
前記出力部と接続され、前記汚れ検知部による検知結果の時間推移を記憶する履歴記憶部を備える
ことを特徴とするレーザ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ここに開示する技術は、レーザマーキング装置等、被加工物にレーザ光を照射することによって加工を行うレーザ加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、被加工物までの距離を測定可能なレーザ加工装置が知られている。
【０００３】
例えば特許文献１には、レーザ光源から出射される加工用のレーザ光（パルスレーザ光）を集光する対物集光用レンズと、この対物集光用レンズと被加工物（加工対象物）との距離を計測する測距センサと、この測距センサによる計測結果に基づき、レーザ光の焦点位置を調整するアクチュエータと、を備えたレーザ加工装置が開示されている。
【０００４】
また特許文献２には、前記特許文献１に係る測距センサの別例として、被加工物（加工対象物）までの距離を測定するための測距光（計測用レーザ光）を出射する変位センサを備えたレーザ加工装置が開示されている。
【０００５】
前記特許文献２に開示されているレーザ加工装置は、ステージ上に設置された被加工物に対して変位センサから測距光を照射するとともに、その反射光を変位センサによって適宜検出することで、被加工物までの距離を測定するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−３１５０３１号公報
【特許文献２】特開２００８−２１５８２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、一般的なレーザ加工装置の場合、筐体の内部でレーザ光を生成するとともに、そのレーザ光の出射に際しては、同筐体に設けた出射ウインドウを透過させることが考えられる。
【０００８】
本願発明者らは、前記特許文献２に開示されているようなレーザ加工装置において、レーザ光ばかりでなく、測距光も出射ウインドウを透過させることを新たに思い立った。
【０００９】
しかしながら、測距光が出射ウインドウを透過する場合、透過ウインドウにゴミ等が付着して汚れてくると、そのゴミ等によって測距光が反射される可能性がある。そうして反射された測距光は、距離の測定に誤りをもたらすため、測定精度を確保するには不都合である。
【００１０】
また、透過ウインドウが汚れてしまうと、レーザ光が減衰してしまい、加工性能が低下する可能性があった。加工性能を確保するためには、透過ウインドウを定期的に洗浄することが求められるところ、洗浄を行うタイミングを適切に判断するためには、透過ウインドウの汚れを事前に検知することが望まれる。
【００１１】
ここに開示する技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、透過ウインドウの汚れに起因した、測定精度及び加工性能の低下を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
具体的に、本開示の第１の側面は、励起光を生成する励起光生成部と、前記励起光生成部により生成された励起光に基づいてレーザ光を生成するとともに、該レーザ光を出射するレーザ光出力部と、前記レーザ光出力部から出射されたレーザ光を被加工物へ照射するとともに、該被加工物の表面上で２次元走査するレーザ光走査部と、少なくとも前記レーザ光出力部及び前記レーザ光走査部が内部に設けられた筐体と、前記筐体に設けられ、前記レーザ光走査部により２次元走査されたレーザ光が透過する透過ウインドウと、を備えるレーザ加工装置に係る。
【００１３】
そして、本開示の第１の側面によれば、前記レーザ加工装置は、前記筐体の内部に設けられ、前記レーザ加工装置から前記被加工物の表面までの距離を測定するための測距光を、前記レーザ光走査部に向けて出射する測距光出射部と、前記筐体の内部に設けられ、前記測距光出射部から出射されて前記被加工物により反射された測距光を、前記レーザ光走査部を介して受光する測距光受光部と、前記測距光受光部における測距光の受光位置に基づいて、三角測距方式により前記レーザ加工装置から前記被加工物の表面までの距離を測定する距離測定部と、前記測距光受光部において受光される測距光のうち、前記透過ウインドウによる反射光に起因した測距光を特定することにより、前記透過ウインドウにおける汚れを検知する汚れ検知部と、前記汚れ検知部による検知結果を出力する出力部と、を備える。
【００１４】
この構成によれば、レーザ加工装置が被加工物を加工する場合、レーザ光出力部がレーザ光を出射する。レーザ光出力部から出射されたレーザ光は、レーザ光走査部と透過ウインドウを介して被加工物に照射される。被加工物に照射されるレーザ光を走査することで、この被加工物を加工することができる。
【００１５】
一方、前記の構成によれば、レーザ加工装置から被加工物の表面までの距離を測定する場合、測距光出射部が測距光を出射する。測距光出射部から出射された測距光は、レーザ光走査部と透過ウインドウを介して被加工物に照射される。被加工物に照射された測距光は、被加工物によって反射された後、再び透過ウインドウを通過し、レーザ光走査部へ戻って測距光受光部に至る。この測距光受光部における受光位置に基づいて、距離測定部が被加工物の表面までの距離を測定する。
【００１６】
ここで、透過ウインドウに汚れが付着していた場合、測距光受光部は、被加工物の表面によって反射された測距光の代わりに、又は、この測距光に加えて、透過ウインドウによって反射された測距光を受光することになる。
【００１７】
ここで、透過ウインドウまでの距離は、被加工物の種別にかかわらず変動しない。したがって、透過ウインドウの汚れに起因した受光位置は、予め推定しておくことができる。
【００１８】
よって、例えば各受光位置の場所を考慮することで、汚れ検知部は、測距光受光部において受光される測距光のうち、透過ウインドウによる反射光に起因した測距光を特定することができる。そのことで、汚れ検知部は、透過ウインドウにおける汚れを検知することが可能になる。
【００１９】
汚れ検知部による検知結果は、出力部により出力される。出力部による出力先としては、ディスプレイ等の表示部としてもよいし、ＰＬＣ等の制御手段としてもよい。いずれにせよ、汚れ検知部による検知結果を出力することで、使用者に透過ウインドウの交換又は洗浄を促したり、汚れの有無を考慮した処理を実行させたりすることができる。これにより、透過ウインドウの汚れに起因した、測定精度及び加工性能の低下を抑制することが可能になる。
【００２０】
また、本開示の第２の側面によれば、前記透過ウインドウは、前記測距光出射部との間の光路長が既知となる基準位置に配置され、前記汚れ検知部は、前記測距光受光部における測距光の受光位置のうち、前記基準位置に対応した受光位置における受光状況に基づいて、前記透過ウインドウにおける汚れを検知する、としてもよい。
【００２１】
この構成によれば、基準位置に対応した受光位置における受光状況（例えば、受光量の大小）に基づいて、透過ウインドウにおける汚れを検知することができる。
【００２２】
また、本開示の第３の側面によれば、前記測距光受光部は、受光量を検出可能に構成され、前記汚れ検知部は、前記基準位置に対応した受光位置における受光量に基づいて、前記透過ウインドウにおける汚れの程度を検知する、としてもよい。
【００２３】
この構成によれば、透過ウインドウにおける汚れの程度を、より適切に検知することができる。
【００２４】
また、本開示の第４の側面によれば、前記汚れ検知部は、前記基準位置に対応した受光位置における受光量と、予め設定されたしきい値とを比較し、前記受光量が前記しきい値を超えた場合は、前記透過ウインドウが汚れていると判定する、としてもよい。
【００２５】
この構成によれば、透過ウインドウにおける汚れの程度を、より適切に検知することができる。
【００２６】
また、本開示の第５の側面によれば、前記レーザ加工装置は、前記出力部と接続され、前記汚れ検知部による検知結果の時間推移を記憶する履歴記憶部を備える、としてもよい。
【００２７】
この構成によれば、検知結果の時間推移を記憶して、その記憶内容を使用者に提供するこができる。そのことで、使用者は、例えば透過ウインドウを交換又は洗浄するタイミングを把握することができる。これにより、レーザ加工装置の使い勝手が向上する。
【発明の効果】
【００２８】
以上説明したように、前記レーザ加工装置によれば、透過ウインドウの汚れに起因した、測定精度及び加工性能の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、レーザ加工システムの全体構成を例示する図である。
【図２】図２は、レーザ加工装置の概略構成を例示するブロック図である。
【図３Ａ】図３Ａは、マーカヘッドの概略構成を例示するブロック図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、マーカヘッドの概略構成を例示するブロック図である。
【図４】図４は、マーカヘッドの外観を例示する斜視図である。
【図５】図５は、レーザ光走査部の構成を例示する斜視図である。
【図６】図６は、レーザ光案内部、レーザ光走査部及び測距ユニットの構成を例示する図である。
【図７】図７は、レーザ光案内部、レーザ光走査部及び測距ユニットを結ぶ光路を例示する断面図である。
【図８】図８は、レーザ光案内部、レーザ光走査部及び測距ユニットを結ぶ光路を例示する斜視図である。
【図９】図９は、透過ウインドウの構成を例示する断面図である。
【図１０】図１０は、三角測距方式について説明する図である。
【図１１】図１１は、ワークの加工手順を例示するフローチャートである。
【図１２】図１２は、透過ウインドウの汚れについて説明する図である。
【図１３Ａ】図１３Ａは、透過ウインドウによる測距光の反射について説明する図である。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、透過ウインドウによる反射光の受光波形を例示する図である。
【図１４】図１４は、透過ウインドウの汚れ判定に係る処理を例示するフローチャートである。
【図１５】図１５は、汚れ判定を含んだ各種情報の表示態様を例示する図である。
【図１６】図１６は、汚れ判定の時間推移を例示する図である。
【図１７】図１７は、汚れ判定の通知態様を例示する図である。
【図１８】図１８は、汚れ判定のしきい値設定を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本開示の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明は例示である。
【００３１】
すなわち、本明細書では、レーザ加工装置の一例としてのレーザマーカについて説明するが、ここに開示する技術は、レーザ加工装置及びレーザマーカという名称に拘らず、レーザ応用機器一般に適用することができる。
【００３２】
また、本明細書においては、加工の代表例として印字加工について説明するが、印字加工に限定されず、画像のマーキング等、レーザ光を使ったあらゆる加工処理において利用することができる。
【００３３】
＜全体構成＞
図１は、レーザ加工システムＳの全体構成を例示する図であり、図２はレーザ加工システムＳにおけるレーザ加工装置Ｌの概略構成を例示する図である。図１に例示するレーザ加工システムＳは、レーザ加工装置Ｌと、これに接続される操作用端末８００及び外部機器９００と、を備えている。
【００３４】
そして、図１及び図２に例示するレーザ加工装置Ｌは、マーカヘッド１から出射されたレーザ光を、被加工物としてのワークＷへ照射するとともに、そのワークＷの表面上で３次元走査することによって加工を行うものである。なお、ここでいう「３次元走査」とは、レーザ光の照射先をワークＷの表面上で走査する２次元的な動作（いわゆる「２次元走査」）と、レーザ光の焦点位置を調整する１次元的な動作と、の組み合わせを総称した概念を指す。
【００３５】
特に、本実施形態に係るレーザ加工装置Ｌは、ワークＷを加工するためのレーザ光として、１０６４ｎｍ付近の波長を有するレーザ光を出射することができる。この波長は、近赤外線（Near-InfraRed：ＮＩＲ）の波長域に相当する。そのため、以下の記載では、ワークＷを加工するためのレーザ光を「近赤外レーザ光」と呼称して、他のレーザ光と区別する場合がある。なお、近赤外線以外のレーザ光をワークＷの加工に用いてもよい。
【００３６】
また、本実施形態に係るレーザ加工装置Ｌは、マーカヘッド１に内蔵された測距ユニット５を介してワークＷまでの距離を測定するとともに、その測定結果を利用して近赤外レーザ光の焦点位置を調整することができる。
【００３７】
図１及び図２に示すように、レーザ加工装置Ｌは、レーザ光を出射するためのマーカヘッド１と、マーカヘッド１を制御するためのマーカコントローラ１００と、を備えている。
【００３８】
マーカヘッド１及びマーカコントローラ１００は、この実施形態においては別体とされており、電気配線を介して電気的に接続されているとともに、光ファイバーケーブルを介して光学的に結合されている。
【００３９】
より一般には、マーカヘッド１及びマーカコントローラ１００の一方を他方に組み込んで一体化することもできる。この場合、光ファイバーケーブル等を適宜省略することができる。
【００４０】
操作用端末８００は、例えば中央演算処理装置（Central Processing Unit：ＣＰＵ）及びメモリを有しており、マーカコントローラ１００に接続されている。この操作用端末８００は、印字設定など、種々の加工条件を設定するとともに、レーザ加工に関連した情報をユーザに示すための端末として機能する。この操作用端末８００は、ユーザに情報を表示するための表示部８０１と、ユーザによる操作入力を受け付ける操作部８０２と、種々の情報を記憶するための記憶装置８０３と、を備えている。
【００４１】
具体的に、表示部８０１は、例えば液晶ディスプレイ又は有機ＥＬパネルにより構成されている。表示部８０１には、レーザ加工に関連した情報として、レーザ加工装置Ｌの動作状況および加工条件等が表示される。一方、操作部８０２は、例えばキーボード及び／又はポインティングデバイスにより構成されている。ここで、ポインティングデバイスには、マウス及び／又はジョイスティック等が含まれる。操作部８０２は、ユーザによる操作入力を受け付けるように構成されており、マーカコントローラ１００を介してマーカヘッド１を操作するために用いられる。
【００４２】
上記のように構成される操作用端末８００は、ユーザによる操作入力に基づいて、レーザ加工における加工条件を設定することができる。この加工条件には、例えば、ワークＷに印字されるべき文字列等の内容（マーキングパターン）、レーザ光に求める出力（目標出力）、及び、ワークＷ上でのレーザ光の走査速度（スキャンスピード）が含まれる。
【００４３】
また、本実施形態に係る加工条件には、前述の測距ユニット５に関連した条件及びパラメータ（以下、これを「測距条件」ともいう）も含まれる。そうした測距条件には、例えば、測距ユニット５による検出結果を示す信号と、ワークＷの表面までの距離と、を関連付けるデータ等が含まれる。
【００４４】
操作用端末８００により設定される加工条件は、マーカコントローラ１００に出力されて、その条件設定記憶部１０２に記憶される。必要に応じて、操作用端末８００における記憶装置８０３が加工条件を記憶してもよい。
【００４５】
なお、操作用端末８００は、例えばマーカコントローラ１００に組み込んで一体化することができる。この場合は「操作用端末」ではなく、コントロールユニット等の呼称が用いられることになるが、少なくとも本実施形態においては、操作用端末８００とマーカコントローラ１００は互いに別体とされている。
【００４６】
外部機器９００は、必要に応じてレーザ加工装置Ｌのマーカコントローラ１００に接続される。図１に示す例では、外部機器９００として、画像認識装置９０１及びプログラマブルロジックコントローラ（Programmable Logic Controller：ＰＬＣ）９０２が設けられている。
【００４７】
具体的に、画像認識装置９０１は、例えばライン上で搬送されるワークＷの種別及び位置を判定する。画像認識装置９０１として、例えばイメージセンサを用いることができる。ＰＬＣ９０２は、予め定められたシーケンスに従ってレーザ加工システムＳを制御するために用いられる。
【００４８】
レーザ加工装置Ｌには、上述した機器や装置以外にも、操作及び制御を行うための装置、その他の各種処理を行うためのコンピュータ、記憶装置、周辺機器等を接続することもできる。この場合の接続は、例えば、ＩＥＥＥ１３９４、ＲＳ−２３２、ＲＳ−４２２及びＵＳＢ等のシリアル接続、又はパラレル接続としてもよい。あるいは、１０ＢＡＳＥ−Ｔ、１００ＢＡＳＥ−ＴＸ、１０００ＢＡＳＥ−Ｔ等のネットワークを介して電気的、磁気的、又は光学的な接続を採用することもできる。また、有線接続以外にも、ＩＥＥＥ８０２等の無線ＬＡＮ、又は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の電波、赤外線、光通信等を利用した無線接続でもよい。さらに、データの交換や各種設定の保存等を行うための記憶装置に用いる記憶媒体としては、例えば、各種メモリカード、磁気ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリ、ハードディスク等を利用することができる。
【００４９】
以下、マーカコントローラ１００及びマーカヘッド１それぞれのハード構成に係る説明と、マーカコントローラ１００によるマーカヘッド１の制御に係る構成と、について順番に説明をする。
【００５０】
＜マーカコントローラ１００＞
図２に示すように、マーカコントローラ１００は、上述した加工条件を記憶する条件設定記憶部１０２と、これに記憶されている加工条件に基づいてマーカヘッド１を制御する制御部１０１と、レーザ励起光（励起光）を生成する励起光生成部１１０と、を備えている。
【００５１】
（条件設定記憶部１０２）
条件設定記憶部１０２は、操作用端末８００を介して設定された加工条件を記憶するとともに、必要に応じて、記憶された加工条件を制御部１０１へと出力するように構成されている。
【００５２】
具体的に、条件設定記憶部１０２は、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、ハードディスクドライブ（Hard Disk Drive：ＨＤＤ）等を用いて構成されており、加工条件を示す情報を一時的または継続的に記憶することができる。なお、操作用端末８００をマーカコントローラ１００に組み込んだ場合には、記憶装置８０３が条件設定記憶部１０２を兼用するように構成することができる。
【００５３】
（制御部１０１）
制御部１０１は、条件設定記憶部１０２に記憶された加工条件に基づいて、少なくとも、マーカコントローラ１００における励起光生成部１１０、並びに、マーカヘッド１におけるレーザ光出力部２、レーザ光案内部３、レーザ光走査部４及び測距ユニット５を制御することにより、ワークＷの印字加工等を実行する。
【００５４】
具体的に、制御部１０１は、ＣＰＵ、メモリ、入出力バスを有しており、操作用端末８００を介して入力された情報を示す信号、及び、条件設定記憶部１０２から読み込んだ加工条件を示す信号に基づいて制御信号を生成する。制御部１０１は、そうして生成した制御信号をレーザ加工装置Ｌの各部へと出力することにより、ワークＷに対する印字加工、及び、ワークＷまでの距離の測定を制御する。
【００５５】
例えば制御部１０１は、ワークＷの加工を開始するときには、条件設定記憶部１０２に記憶された目標出力を読み込んで、その目標出力に基づき生成した制御信号を励起光源駆動部１１２へと出力し、レーザ励起光の生成を制御する。
【００５６】
（励起光生成部１１０）
励起光生成部１１０は、駆動電流に応じたレーザ光を生成する励起光源１１１と、その励起光源１１１に駆動電流を供給する励起光源駆動部１１２と、励起光源１１１に対して光学的に結合された励起光集光部１１３と、を備えている。励起光源１１１と励起光集光部１１３は、不図示の励起ケーシング内に固定されている。詳細は省略するが、この励起ケーシングは、熱伝導性に優れた銅等の金属で構成されており、励起光源１１１から効率よく放熱させることができる。
【００５７】
以下、励起光生成部１１０の各部について順番に説明する。
【００５８】
励起光源駆動部１１２は、制御部１０１から出力された制御信号に基づいて、励起光源１１１へ駆動電流を供給する。詳細は省略するが、励起光源駆動部１１２は、制御部１０１が決定した目標出力に基づいて駆動電流を決定し、そうして決定した駆動電流を励起光源１１１へ供給する。
【００５９】
励起光源１１１は、励起光源駆動部１１２から駆動電流が供給されるとともに、その駆動電流に応じたレーザ光を発振する。例えば、励起光源１１１は、レーザダイオード（Laser Diode：ＬＤ）等で構成されており、複数のＬＤ素子を直線状に並べたＬＤアレイやＬＤバーを用いることができる。励起光源１１１としてＬＤアレイやＬＤバーを用いた場合、各素子から発振されるレーザ光は、ライン状に出力されて励起光集光部１１３に入射する。
【００６０】
励起光集光部１１３は、励起光源１１１から出力されたレーザ光を集光するとともに、レーザ励起光（励起光）として出力する。例えば、励起光集光部１１３は、フォーカシングレンズ等で構成されており、レーザ光が入射する入射面と、レーザ励起光を出力する出射面と、を有している。励起光集光部１１３は、マーカヘッド１に対し、前述の光ファイバーケーブルを介して光学的に結合されている。よって、励起光集光部１１３から出力されたレーザ励起光は、その光ファイバーケーブルを介してマーカヘッド１へ導かれることになる。
【００６１】
なお、励起光生成部１１０は、励起光源駆動部１１２、励起光源１１１及び励起光集光部１１３を予め組み込んだＬＤユニット或いはＬＤモジュールとすることができる。また、励起光生成部１１０から出射される励起光（具体的には、励起光集光部１１３から出力されるレーザ励起光）は、無偏光とすることができ、これにより偏光状態の変化を考慮する必要がなく、設計上有利となる。特に、励起光源１１１周辺の構成については、複数のＬＤ素子を数十個配列したＬＤアレイから各々得られる光を光ファイバーでバンドルして出力するＬＤユニット自体に、出力光を無偏光とする機構を備えることが好ましい。
【００６２】
（他の構成要素）
マーカコントローラ１００はまた、測距ユニット５を介してワークＷまでの距離を測定する距離測定部１０３を有している。距離測定部１０３は、測距ユニット５と電気的に接続されており、測距ユニット５による測定結果に関連した信号（少なくとも、測距光受光部５Ｂによる測距光の受光位置を示す信号）を受信可能とされている。
【００６３】
なお、測距ユニット５から出力される信号は、基本的には、ワークＷの表面までの距離に対応している。しかしながら、例えば透過ウインドウ１９が汚れていた場合には、ワークＷの表面までの距離に対応する信号に加えて、透過ウインドウ１９の表面までの距離に対応した信号が検出される場合がある。なお、ここでいう透過ウインドウ１９とは、マーカヘッド１の内部にて生成・増幅された近赤外レーザ光を外部へ出射するための窓部を指す。
【００６４】
そこで、本実施形態に係るマーカコントローラ１００は、透過ウインドウ１９における汚れを検知するための汚れ検知部１０４を備えている。汚れ検知部１０４による検知結果は、出力部１０５を介して距離測定部１０３、操作用端末８００、及び／又は、外部機器９００へ出力することができる。
【００６５】
本実施形態に係る距離測定部１０３は、そうした汚れ検知部１０４を介して測距ユニット５と接続されるようになっている。
【００６６】
なお、距離測定部１０３、汚れ検知部１０４及び出力部１０５は、制御部１０１によって構成してもよい。例えば、制御部１０１に距離測定部１０３を兼用させてもよい。或いは、距離測定部１０３が、汚れ検知部１０４及び／又は出力部１０５を兼用してもよい。
【００６７】
距離測定部１０３、汚れ検知部１０４及び出力部１０５の詳細は後述する。
【００６８】
＜マーカヘッド１＞
前述のように、励起光生成部１１０により生成されたレーザ励起光は、光ファイバーケーブルを介してマーカヘッド１へ導かれる。このマーカヘッド１は、レーザ励起光に基づいてレーザ光を増幅・生成して出力するレーザ光出力部２と、レーザ光出力部２から出力されたレーザ光をワークＷの表面へ照射して２次元走査を行うレーザ光走査部４と、レーザ光出力部２からレーザ光走査部４へ至る光路を構成するレーザ光案内部３と、レーザ光走査部４を介して投光及び受光した測距光に基づいてワークＷの表面までの距離を測定するための測距ユニット５と、を備えている。
【００６９】
ここで、本実施形態に係るレーザ光案内部３は、単に光路を構成するばかりでなく、レーザ光の焦点位置を調整するＺスキャナ（焦点調整部）３３、及び、ガイド光を出射するガイド光源（ガイド光出射部）３６など、複数の部材が組み合わされてなる。
【００７０】
また、レーザ光案内部３はさらに、レーザ光出力部２から出力される近赤外レーザ光とガイド光源３６から出射されるガイド光を合流せしめる上流側合流機構３１と、レーザ光走査部４へ導かれるレーザ光と測距ユニット５から投光される測距光を合流せしめる下流側合流機構３５と、を有している。
【００７１】
図３Ａ〜図３Ｂはマーカヘッド１の概略構成を例示するブロック図であり、図４はマーカヘッド１の外観を例示する斜視図である。図３Ａ〜図３Ｂのうち、図３Ａは近赤外レーザ光を用いてワークＷを加工する場合を例示し、図３Ｂは測距ユニット５を用いてワークＷの表面までの距離を測定する場合を例示している。
【００７２】
図３Ａ〜図４に例示するように、マーカヘッド１は、少なくともレーザ光出力部２、レーザ光案内部３、レーザ光走査部４及び測距ユニット５が内部に設けられた筐体１０を備えている。この筐体１０は、図４に示すような略直方状の外形を有している。筐体１０の下面は、板状の底板１０ａによって区画されている。この底板１０ａには、マーカヘッド１から、該マーカヘッド１の外部にレーザ光を出射するための透過ウインドウ１９が設けられている。透過ウインドウ１９は、底板１０ａを板厚方向に貫く貫通孔に対し、近赤外レーザ光、ガイド光及び測距光を透過可能な板状の部材を嵌め込むことによって構成されている。
【００７３】
なお、以下の記載では、図４における筐体１０の長手方向を単に「長手方向」又は「前後方向」と呼称したり、同図における筐体１０の短手方向を単に「短手方向」又は「左右方向」と呼称したりする場合がある。同様に、図４における筐体１０の高さ方向を単に「高さ方向」又は「上下方向」と呼称する場合もある。
【００７４】
図５は、レーザ光走査部４の構成を例示する斜視図である。また、図６はレーザ光案内部３、レーザ光走査部４及び測距ユニット５の構成を例示する断面図であり、図７はレーザ光案内部３、レーザ光走査部４及び測距ユニット５を結ぶ光路を例示する断面図であり、図８はレーザ光案内部３、レーザ光走査部４及び測距ユニット５を結ぶ光路を例示する斜視図である。
【００７５】
図５〜図６に例示するように、筐体１０の内部には仕切部１１が設けられている。筐体１０の内部空間は、この仕切部１１によって長手方向の一側と他側に仕切られている。
【００７６】
具体的に、仕切部１１は、筐体１０の長手方向に対して垂直な方向に延びる平板状に形成されている。また、仕切部１１は、筐体１０の長手方向においては、同方向における筐体１０の中央部に比して、長手方向一側（図４における前側）に寄せた配置とされている。
【００７７】
よって、筐体１０内の長手方向一側に仕切られるスペースは、長手方向他側（図４における後側）に仕切られるスペースよりも、長手方向の寸法が短くなっている。以下、筐体１０内の長手方向他側に仕切られるスペースを第１スペースＳ１と呼称する一方、その長手方向一側に仕切られるスペースを第２スペースＳ２と呼称する。
【００７８】
この実施形態では、第１スペースＳ１の内部には、レーザ光出力部２と、レーザ光案内部３における一部の部品と、レーザ光走査部４と、測距ユニット５が配置されている。一方、第２スペースＳ２の内部には、レーザ光案内部３における主要な部品が配置されている。
【００７９】
詳しくは、第１スペースＳ１は、略平板状のベースプレート１２によって、短手方向の一側（図４の左側）の空間と、他側（図４の右側）の空間と、に仕切られている。前者の空間には、主に、レーザ光出力部２を構成する部品が配置されている。
【００８０】
さらに詳しくは、レーザ光出力部２を構成する部品のうち、光学レンズや光学結晶など、可能な限り気密状に密閉することが求められる光学部品２１については、第１スペースＳ１における短手方向一側の空間において、ベースプレート１２等によって包囲された収容空間の内部に配置されている。
【００８１】
対して、レーザ光出力部２を構成する部品のうち、電気配線や、図５に示すヒートシンク２２など、必ずしも密閉することが求められない部品については、光学部品２１に対し、ベースプレート１２を挟んで反対側（第１スペースＳ１における短手方向他側）に配置されている。
【００８２】
また、図５及び図６に例示するように、レーザ光走査部４は、レーザ光出力部２における光学部品２１と同様に、ベースプレート１２を挟んで短手方向の一側に配置することができる。具体的に、この実施形態に係るレーザ光走査部４は、長手方向においては前述の仕切部１１に隣接するとともに、上下方向においては筐体１０の内底面に沿って配置されている。
【００８３】
また、図６に示すように、測距ユニット５は、レーザ光出力部２におけるヒートシンク２２と同様に、第１スペースＳ１における短手方向他側の空間に配置されている。
【００８４】
また、レーザ光案内部３を構成する部品は、主に第２スペースＳ２に配置されている。この実施形態では、レーザ光案内部３を構成する大部分の部品は、仕切部１１と、筐体１０の前面を区画するカバー部材１７と、により包囲された空間に収容されている。
【００８５】
なお、レーザ光案内部３を構成する部品のうち、下流側合流機構３５については、第１スペースＳ１における仕切部１１付近の部位に配置されている（図５を参照）。すなわち、この実施形態では、下流側合流機構３５は、第１スペースＳ１と第２スペースＳ２との境界付近に位置することになる。
【００８６】
またベースプレート１２には、該ベースプレート１２を板厚方向に貫通する貫通孔（不図示）が形成されている。この貫通孔を通じて、レーザ光案内部３及びレーザ光走査部４と、測距ユニット５とが光学的に結合されることになる。
【００８７】
以下、レーザ光出力部２、レーザ光案内部３、レーザ光走査部４及び測距ユニット５の構成について順番に説明をする。
【００８８】
（レーザ光出力部２）
レーザ光出力部２は、励起光生成部１１０により生成されたレーザ励起光に基づいて印字加工用の近赤外レーザ光を生成するとともに、その近赤外レーザ光をレーザ光案内部３へと出力するように構成されている。
【００８９】
具体的に、レーザ光出力部２は、レーザ励起光に基づき所定の波長を有するレーザ光を生成するとともに、これを増幅して近赤外レーザ光を出射するレーザ発振器２１ａと、レーザ発振器２１ａから発振された近赤外レーザ光の一部を分離させるためのビームサンプラー２１ｂと、ビームサンプラー２１ｂによって分離せしめた近赤外レーザ光が入射するパワーモニタ２１ｃと、を備えている。
【００９０】
詳細は省略するが、本実施形態に係るレーザ発振器２１ａは、レーザ励起光に対応した誘導放出を行ってレーザ光を出射するレーザ媒質と、レーザ媒質から出射されるレーザ光をパルス発振するためのＱスイッチと、Ｑスイッチによりパルス発振されたレーザ光を共振させるミラーと、を有している。
【００９１】
特に本実施形態では、レーザ媒質としてロッド状のＮｄ：ＹＶＯ４（イットリウム・バナデイト）が用いられている。これにより、レーザ発振器２１ａは、レーザ光として、１０６４ｎｍ付近の波長を有するレーザ光（前述の近赤外レーザ光）を出射することができる。ただし、この例に限らず、他のレーザ媒質として、例えば希土類をドープしたＹＡＧ、ＹＬＦ、ＧｄＶＯ４等を用いることもできる。レーザ加工装置Ｌの用途に応じて、様々な固体レーザ媒質を用いることができる。
【００９２】
また、固体レーザ媒質に波長変換素子を組み合わせて、出力されるレーザ光の波長を任意の波長に変換することもできる。また、固体レーザ媒質としてバルクに代わってファイバーを発振器として利用した、いわゆるファイバーレーザを利用してもよい。
【００９３】
さらには、Ｎｄ：ＹＶＯ４等の固体レーザ媒質と、ファイバーとを組み合わせてレーザ発振器２１ａを構成してもよい。その場合、固体レーザ媒質を用いたときのように、パルス幅の短いレーザを出射してワークＷへの熱ダメージを抑制する一方で、ファイバーを用いたときのように、高出力化を実現してより早い印字加工を実現することが可能となる。
【００９４】
パワーモニタ２１ｃは、近赤外レーザ光の出力を検出する。パワーモニタ２１ｃは、マーカコントローラ１００と電気的に接続されており、その検出信号を制御部１０１等へ出力することができる。
【００９５】
（レーザ光案内部３）
レーザ光案内部３は、レーザ光出力部２から出射された近赤外レーザ光をレーザ光走査部４へと案内する光路Ｐを成す。レーザ光案内部３は、そうした光路Ｐを形成するためのベンドミラー３４に加えて、Ｚスキャナ（焦点調整部）３３及びガイド光源（ガイド光出射部）３６等を備えている。これらの部品は、いずれも筐体１０の内部（主に第２スペースＳ２）に設けられている。
【００９６】
レーザ光出力部２から入射した近赤外レーザ光は、ベンドミラー３４によって反射され、レーザ光案内部３を通過する。ベンドミラー３４へ至る途中には、近赤外レーザ光の焦点位置を調整するためのＺスキャナ３３が配置されている。Ｚスキャナ３３を通過してベンドミラー３４によって反射された近赤外レーザ光が、レーザ光走査部４に入射することになる。
【００９７】
レーザ光案内部３により構成される光路Ｐは、焦点調整部としてのＺスキャナ３３を境として２分することができる。詳しくは、レーザ光案内部３により構成される光路Ｐは、レーザ光出力部２からＺスキャナ３３へ至る上流側光路Ｐｕと、Ｚスキャナ３３からレーザ光走査部４へ至る下流側光路Ｐｄと、に区分することができる。
【００９８】
さらに詳しくは、上流側光路Ｐｕは、筐体１０の内部に設けられており、レーザ光出力部２から、前述の上流側合流機構３１を経由してＺスキャナ３３に至る。
【００９９】
一方、下流側光路Ｐｄは、筐体１０の内部に設けられており、Ｚスキャナ３３から、ベンドミラー３４と、前述の下流側合流機構３５と、を順番に経由してレーザ光走査部４における第１スキャナ４１に至る。
【０１００】
このように、筐体１０の内部においては、上流側光路Ｐｕの途中に上流側合流機構３１が設けられているとともに、下流側光路Ｐｄの途中に下流側合流機構３５が設けられている。
【０１０１】
以下、レーザ光案内部３に関連した構成について順番に説明をする。
【０１０２】
−ガイド光源３６−
ガイド光源３６は、筐体１０内部の第２スペースＳ２に設けられており、所定の加工パターンをワークＷの表面上に投影するためのガイド光を出射する。このガイド光の波長は、可視光域に収まるように設定されている。その一例として、本実施形態に係るガイド光源３６は、ガイド光として、６５５ｎｍ付近の波長を有する赤色レーザ光を出射する。よって、マーカヘッド１からガイド光が出射されると、使用者は、そのガイド光を視認することできる。
【０１０３】
なお、本実施形態では、ガイド光の波長は、少なくとも近赤外レーザ光の波長と相違するように設定されている。また後述のように、測距ユニット５における測距光出射部５Ａは、ガイド光及び近赤外レーザ光とは異なる波長を有する測距光を出射する。よって、測距光と、ガイド光と、レーザ光と、は互いに異なる波長を有するようになっている。
【０１０４】
具体的に、ガイド光源３６は、第２スペースＳ２において上流側合流機構３１と略同じ高さに配置されており、筐体１０の短手方向の内側に向かって可視光レーザ（ガイド光）を出射することができる。ガイド光源３６はまた、該ガイド光源３６から出射されるガイド光の光軸と、上流側合流機構３１と、が交わるような姿勢とされている。
【０１０５】
なお、ここでいう「略同じ高さ」とは、筐体１０の下面をなす底板１０ａから見て、高さ位置が実質的に等しいことを指す。他の記載においても、底板１０ａから見た高さを指す。
【０１０６】
よって、例えば近赤外レーザ光による加工パターンを使用者に視認させるべく、ガイド光源３６からガイド光が出射されると、そのガイド光は、上流側合流機構３１へ至る。上流側合流機構３１は、光学部品としてのダイクロイックミラー（不図示）を有している。後述のように、このダイクロイックミラーは、ガイド光を透過させつつも、近赤外レーザ光を反射させる。これにより、ダイクロイックミラーを透過したガイド光と、同ミラーにより反射された近赤外レーザ光とが合流して同軸になる。
【０１０７】
なお、本実施形態に係るガイド光源３６は、制御部１０１から出力された制御信号に基づいて、ガイド光を出射するように構成されている。
【０１０８】
−上流側合流機構３１−
上流側合流機構３１は、ガイド光出射部としてのガイド光源３６から出射されたガイド光を、上流側光路Ｐｕに合流させる。上流側合流機構３１を設けることで、ガイド光源３６から出射されたガイド光と、上流側光路Ｐｕにおける近赤外レーザ光と、を同軸にすることができる。
【０１０９】
前述のように、ガイド光の波長は、少なくとも近赤外レーザ光の波長と相違するように設定されている。そのため、上流側合流機構３１は、前述のように、例えばダイクロイックミラーを用いて構成することができる。このダイクロイックミラーによって同軸化された近赤外レーザ光及びガイド光は、下方に向かって伝搬し、Ｚスキャナ３３を通過してベンドミラー３４へ至る。
【０１１０】
−Ｚスキャナ３３−
焦点調整部としてのＺスキャナ３３は、上流側合流機構３１とベンドミラー３４との間に配置されており、レーザ光出力部２から出射された近赤外レーザ光の焦点位置を調整することができる。焦点調整部としてのＺスキャナ３３は、近赤外レーザ光を上下方向に走査するための手段として機能する。
【０１１１】
なお、Ｚスキャナ３３を通過する近赤外レーザ光は、前述のように、ガイド光源３６から出射されるガイド光と同軸とされている。そのため、Ｚスキャナ３３を作動させることにより、近赤外レーザ光ばかりでなく、ガイド光の焦点位置も併せて調整することができる。
【０１１２】
なお、本実施形態に係るＺスキャナ３３は、ガイド光源３６と同様に、制御部１０１から出力された制御信号に基づいて作動するように構成されている。
【０１１３】
−ベンドミラー３４−
ベンドミラー３４は、下流側光路Ｐｄの途中に設けられており、該光路Ｐｄを折り曲げて後方に指向させるように配置されている。図６に示すように、ベンドミラー３４は、下流側合流機構３５におけるダイクロイックミラー３５ａと略同じ高さに配置されており、Ｚスキャナ３３を通過した近赤外レーザ光及びガイド光を反射することができる。
【０１１４】
ベンドミラー３４によって反射された近赤外レーザ光及びガイド光は、後方に向かって伝搬し、下流側合流機構３５を通過してレーザ光走査部（具体的には第１スキャナ４１）へ至る。
【０１１５】
−下流側合流機構３５−
下流側合流機構３５は、測距ユニット５における測距光出射部５Ａから出射された測距光を、前述の下流側光路Ｐｄに合流させることによりレーザ光走査部４を介してワークＷへ導く。加えて、下流側合流機構３５は、ワークＷにより反射されてレーザ光走査部４及び下流側光路Ｐｄの順に戻る測距光を、測距ユニット５における測距光受光部５Ｂへ導く。
【０１１６】
下流側合流機構３５を設けることで、測距光出射部５Ａから出射された測距光と、下流側光路Ｐｄにおける近赤外レーザ光及びガイド光と、を同軸にすることができる。それと同時に、下流側合流機構３５を設けることで、マーカヘッド１から出射されてワークＷにより反射された測距光のうち、マーカヘッド１に入射した測距光を測距光受光部５Ｂまで導くことができる。
【０１１７】
前述のように、測距光の波長は、近赤外レーザ光及びガイド光の波長と相違するように設定されている。そのため、下流側合流機構３５は、上流側合流機構３１と同様に、例えばダイクロイックミラーを用いて構成することができる。
【０１１８】
具体的に、本実施形態に係る下流側合流機構３５は、測距光及びガイド光の一方を透過させ、他方を反射するダイクロイックミラー３５ａを有している（図６及び図７を参照）。より詳細には、ダイクロイックミラー３５ａは、ベンドミラー３４と略同じ高さ位置で、かつベンドミラー３４の後方に配置されており、筐体１０内の短手方向の左側のスペースに配置される。
【０１１９】
ダイクロイックミラー３５ａはまた、図６等に示すように、その一方側の鏡面をベンドミラー３４に向け、かつ他方側の鏡面をベースプレート１２に向けた姿勢で固定されている。よって、ダイクロイックミラー３５ａにおける一方側の鏡面には近赤外レーザ光及びガイド光が入射する一方、他方側の鏡面には測距光が入射することになる。
【０１２０】
そして、本実施形態に係るダイクロイックミラー３５ａは、測距光を反射し、かつ近赤外レーザ光とガイド光とを透過させることができる。これにより、例えば測距ユニット５から出射された測距光がダイクロイックミラー３５ａに入射したときには、その測距光を下流側光路Ｐｄに合流させ、近赤外レーザ光及びガイド光と同軸にすることができる。そうして同軸化された近赤外レーザ光、ガイド光及び測距光は、図３Ａ〜図３Ｂに示すように第１スキャナ４１へ至る。
【０１２１】
一方、ワークＷにより反射された測距光は、レーザ光走査部４へ戻ることにより下流側光路Ｐｄに至る。下流側光路Ｐへ戻った測距光は、下流側合流機構３５におけるダイクロイックミラー３５ａにより反射されて測距ユニット５に至る。
【０１２２】
なお、測距ユニット５からダイクロイックミラー３５ａに入射する測距光、及び、ダイクロイックミラー３５ａにより反射されて測距ユニット５に入射する測距光は、図７に示すように、双方とも、筐体１０を平面視したときの左右方向（筐体１０の短手方向）に沿って伝搬するようになっている。
【０１２３】
（レーザ光走査部４）
図３Ａに示すように、レーザ光走査部４は、レーザ光出力部２から出射されてレーザ光案内部３により案内されたレーザ光（近赤外レーザ光）をワークＷへ照射するとともに、そのワークＷの表面上で２次元走査するように構成されている。
【０１２４】
図５に示す例では、レーザ光走査部４は、いわゆる２軸式のガルバノスキャナとして構成されている。すなわち、このレーザ光走査部４は、レーザ光案内部３から入射した近赤外レーザ光を第１方向に走査するための第１スキャナ４１と、第１スキャナ４１により走査された近赤外レーザ光を第２方向に走査するための第２スキャナ４２と、を有している。
【０１２５】
ここで、第２方向は、第１方向に対して略直交する方向を指す。よって、第２スキャナ４２は、第１スキャナ４１に対して略直交する方向に近赤外レーザ光を走査することができる。本実施形態では、第１方向は前後方向（筐体１０の長手方向）に等しく、第２方向は左右方向（筐体１０の短手方向）に等しい。
【０１２６】
第１スキャナ４１は、その先端に第１ミラー４１ａを有している。第１ミラー４１ａは、ベンドミラー３４及びダイクロイックミラー３５ａと略同じ高さ位置で、かつダイクロイックミラー３５ａの後方に配置されている。よって、図５に示すように、ベンドミラー３４と、ダイクロイックミラー３５ａと、第１ミラー４１ａは、前後方向（筐体１０の長手方向）に沿って一列に並ぶようになっている。
【０１２７】
第１ミラー４１ａはまた、第１スキャナ４１に内蔵されたモータ（不図示）によって回転駆動される。このモータは、上下方向に延びる回転軸まわりに第１ミラー４１ａを回転させることができる。第１ミラー４１ａの回転姿勢を調整することで、第１ミラー４１ａによる近赤外レーザ光の反射角を調整することができる。
【０１２８】
同様に、第２スキャナ４２は、その先端に第２ミラー４２ａを有している。第２ミラー４２ａは、第１スキャナ４１における第１ミラー４１ａと略同じ高さ位置でかつ、この第１ミラー４１ａの右方に配置されている。よって、図６に示すように、第１ミラー４１ａと、第２ミラー４２ａは、左右方向（筐体１０の短手方向）に沿って並ぶようになっている。
【０１２９】
第２ミラー４２ａはまた、第２スキャナ４２に内蔵されたモータ（不図示）によって回転駆動される。このモータは、前後方向に延びる回転軸まわりに第２ミラー４２ａを回転させることができる。第２ミラー４２ａの回転姿勢を調整することで、第２ミラー４２ａによる近赤外レーザ光の反射角を調整することができる。
【０１３０】
よって、下流側合流機構３５からレーザ光走査部４へ近赤外レーザ光が入射すると、その近赤外レーザ光は、第１スキャナ４１における第１ミラー４１ａと、第２スキャナ４２における第２ミラー４２ａとによって順番に反射され、透過ウインドウ１９を介してマーカヘッド１の外部へ出射することになる。
【０１３１】
そのときに、第１スキャナ４１のモータを作動させて第１ミラー４１ａの回転姿勢を調整することで、ワークＷの表面上で近赤外レーザ光を第１方向に走査することが可能となる。それと同時に、第２スキャナ４２のモータを作動させて第２ミラー４２ａの回転姿勢を調整することで、ワークＷの表面上で近赤外レーザ光を第２方向に走査することが可能になる。
【０１３２】
また前述のように、レーザ光走査部４には、近赤外レーザ光ばかりでなく、下流側合流機構３５のダイクロイックミラー３５ａを通過したガイド光、又は、同ミラー３５ａによって反射された測距光も入射することになる。本実施形態に係るレーザ光走査部４は、第１スキャナ４１及び第２スキャナ４２をそれぞれ作動させることで、そうして入射したガイド光又は測距光を２次元走査することができる。
【０１３３】
なお、第１ミラー４１ａ及び第２ミラー４２ａが取り得る回転姿勢は、基本的には、第２ミラー４２ａによって近赤外レーザ光が反射されたときに、その反射光が透過ウインドウ１９を通過するような範囲内に設定される（図７〜図８も参照）。
【０１３４】
（透過ウインドウ１９）
図９は、透過ウインドウ１９の構成を例示する図である。同図に示すように、透過ウインドウ１９は、２枚の窓部から構成されている。本実施形態に係る透過ウインドウ１９は、筐体１０に設けられているとともに、レーザ光走査部４により２次元走査された近赤外レーザ光、ガイド光及び測距光が透過するように構成されている。
【０１３５】
具体的に、透過ウインドウ１９は、筐体１０の外側に配置される第１ウインドウ１９ａと、筐体１０の内側に配置される第２ウインドウ１９ｂと、を有する。  このうち、第２ウインドウ１９ｂは、筐体１０の底板１０ａに対して固定されており、第２ミラー４２ａによって反射された近赤外レーザ光等を透過させる。
【０１３６】
一方、第１ウインドウ１９ａは、筐体１０の底板１０ａに対して取り外し可能に取り付けられており、第２ウインドウ１９ｂを透過した近赤外レーザ光等を再度透過させる。
【０１３７】
第１ウインドウ１９ａと第２ウインドウ１９ｂを組み合わせて用いることで、筐体１０の内部を密閉する上で有利になる。また、第１ウインドウ１９ａは、第２ウインドウ１９ｂに比して外気に接触し易いところ、これを取り外し可能に構成することで、マーカヘッド１、ひいてはレーザ加工装置Ｌのメンテナンス性が向上する。
【０１３８】
なお、透過ウインドウ１９は、測距光出射部５Ａとの間の光路長が既知となる基準位置に配置されるようになっている。特に本実施形態では、第１ウインドウ１９ａと、測距光源５１とを結ぶ光路の光路の光路長が既知とされている。
【０１３９】
（測距ユニット５）
図３Ｂに示すように、測距ユニット５は、レーザ光走査部４を介して測距光を投光し、これをワークＷの表面に照射する。測距ユニット５はまた、ワークＷの表面により反射された測距光を、レーザ光走査部４を介して受光する。
【０１４０】
測距ユニット５は、主に、測距光を投光するためのモジュールと、測距光を受光するためのモジュールと、に大別される。具体的に、測距ユニット５は、筐体１０の内部に設けられ、レーザ加工装置Ｌにおけるマーカヘッド１からワークＷの表面までの距離を測定するための測距光を、レーザ光走査部４に向けて出射する測距光出射部５Ａと、筐体１０の内部に設けられ、測距光出射部５Ａから出射されてワークＷにより反射された測距光を、レーザ光走査部４を介して受光する測距光受光部５Ｂと、を備えている。また、測距ユニット５はさらに、測距光出射部５Ａ及び測距光受光部５Ｂを下方から支持する支持台５０を備えており、この支持台５０を介して筐体１０の内部に固定されている。
【０１４１】
前述のように、測距ユニット５は、第１スペースＳ１における短手方向他側の空間に設けられている。図７に示すように、測距ユニット５は、筐体１０の長手方向に沿って前方に測距光を出射するとともに、同長手方向に沿って略後方に伝搬する測距光を受光する。
【０１４２】
また、測距ユニット５は、前述のダイクロイックミラー３５ａを介してレーザ光案内部３と光学的に結合される。前述のように、測距ユニット５は、筐体１０の長手方向に沿って測距光を投光する。それに対し、ダイクロイックミラー３５ａは、筐体１０の長手方向ではなく、その短手方向に沿って伝搬した測距光を反射するようになっている。
【０１４３】
そこで、測距ユニット５とダイクロイックミラー３５ａを結ぶ光路を構成するべく、筐体１０の内部にはベンドミラー５９が設けられている（図６及び図７を参照）。
【０１４４】
よって、測距光出射部５Ａからベンドミラー５９に入射した測距光は、同ミラー５９によって反射されてダイクロイックミラー３５ａに入射する。一方、レーザ光走査部４に戻ってダイクロイックミラー３５ａによって反射された測距光は、ベンドミラー５９に入射するとともに、同ミラー５９によって反射されて測距光受光部５Ｂに入射する。
【０１４５】
以下、測距ユニット５を成す各部の構成について、順番に説明をする。
【０１４６】
−測距光出射部５Ａ−
測距光出射部５Ａは、筐体１０の内部に設けられており、レーザ加工装置Ｌにおけるマーカヘッド１から、ワークＷの表面までの距離を測定するための測距光を出射するよう構成されている。
【０１４７】
具体的に、測距光出射部５Ａは、前述の測距光源５１及び投光レンズ５２と、これらを収容するケーシング５３と、投光レンズ５２によって集光された測距光を案内する一対のガイドプレート５４Ｌ、５４Ｒと、を有している。測距光源５１、投光レンズ５２及びガイドプレート５４Ｌ、５４Ｒは筐体１０の後側から順番に並んでおり、それらの並び方向は、筐体１０の長手方向と実質的に等しい。
【０１４８】
ケーシング５３は、筐体１０及び支持台５０の長手方向に沿って延びる筒状に形成されており、同方向における一側、すなわち筐体１０の後側に対応する一端部には測距光源５１が取り付けられている一方、筐体１０の前側に対応する他端部には投光レンズ５２が取り付けられている。測距光源５１と投光レンズ５２との間の空間は、略気密状に密閉されている。
【０１４９】
測距光源５１は、制御部１０１から入力された制御信号にしたがって、筐体１０の前側に向かって測距光を出射する。詳しくは、測距光源５１は、測距光として、可視光域にあるレーザ光を出射することができる。特に、本実施形態に係る測距光源５１は、測距光として、６９０ｎｍ付近の波長を有する赤色レーザ光を出射する。
【０１５０】
測距光源５１はまた、測距光として出射される赤色レーザ光の光軸Ａｏが、ケーシング５３の長手方向に沿うような姿勢で固定されている。よって、測距光の光軸Ａｏは、筐体１０及び支持台５０の長手方向に沿うこととなり、投光レンズ５２の中央部を通過してケーシング５３の外部に至る。
【０１５１】
投光レンズ５２は、支持台５０の長手方向においては、測距光受光部５Ｂにおける一対の受光素子５６Ｌ、５６Ｒと、受光レンズ５７と、の間に位置している。投光レンズ５２は、測距光の光軸Ａｏが通過するような姿勢とされている。
【０１５２】
投光レンズ５２は、例えば平凸レンズとすることができ、球面状の凸面をケーシング５３の外部に向けた姿勢で固定することができる。投光レンズ５２は、測距光源５１から出射された測距光を集光し、ケーシング５３の外部に出射する。ケーシング５３の外部に出射された測距光は、ガイドプレート５４Ｌ、５４Ｒに至る。
【０１５３】
ガイドプレート５４Ｌ、５４Ｒは、支持台５０の短手方向に並んだ一対の部材として構成されており、それぞれ、支持台５０の長手方向に延びる板状体とすることができる。一方のガイドプレート５４Ｌと、他方のガイドプレート５４Ｒとの間には、測距光を出射するためのスペースが区画される。ケーシング５３の外部に出射された測距光は、そうして区画されたスペースを通過して出力される。
【０１５４】
よって、測距光源５１から出射された測距光は、ケーシング５３内部の空間、投光レンズ５２の中央部、ガイドプレート５４Ｌ、５４Ｒの間のスペースを通過して、測距ユニット５の外部に出力される。そうして出力された測距光は、ベンドミラー５９と、下流側合流機構３５におけるダイクロイックミラー３５ａと、によって反射されて、レーザ光走査部４に入射する。
【０１５５】
レーザ光走査部４に入射した測距光は、第１スキャナ４１の第１ミラー４１ａと、第２スキャナ４２の第２ミラー４２ａと、によって順番に反射され、透過ウインドウ１９からマーカヘッド１の外部へ出射することになる。
【０１５６】
レーザ光走査部４の説明に際して記載したように、第１スキャナ４１の第１ミラー４１ａの回転姿勢を調整することで、ワークＷの表面上で測距光を第１方向に走査することできる。それと同時に、第２スキャナ４２のモータを作動させて第２ミラー４２ａの回転姿勢を調整することで、ワークＷの表面上で測距光を第２方向に走査することが可能になる。
【０１５７】
そうして走査された測距光は、ワークＷの表面上で反射される。そうして反射された測距光の一部（以下、これを「反射光」ともいう）は、透過ウインドウ１９を介してマーカヘッド１の内部に入射する。マーカヘッド１の内部に入射した反射光は、レーザ光走査部４を介してレーザ光案内部３に戻る。反射光は、測距光と同じ波長を有することから、レーザ光案内部３における下流側合流機構３５のダイクロイックミラー３５ａによって反射され、ベンドミラー５９を介して測距ユニット５に入射する。
【０１５８】
−測距光受光部５Ｂ−
測距光受光部５Ｂは、筐体１０の内部に設けられており、測距光出射部５Ａから出射されてワークＷにより反射された測距光（前述の「反射光」に等しい）を受光するよう構成されている。
【０１５９】
具体的に、測距光受光部５Ｂは、一対の受光素子５６Ｌ、５６Ｒと、受光レンズ５７と、を有している。一対の受光素子５６Ｌ、５６Ｒが、それぞれ支持台５０の後端部に配置されている一方、受光レンズ５７は、それぞれ支持台５０の前端部に配置されている。したがって、一対の受光素子５６Ｌ、５６Ｒと、受光レンズ５７と、は実質的に筐体１０及び支持台５０の長手方向に沿って並ぶようになっている。
【０１６０】
一対の受光素子５６Ｌ、５６Ｒは、筐体１０の内部において、測距光出射部５Ａにおける測距光の光軸Ａｏを挟むように各々の光軸Ａｌ、Ａｒが配置されている。一対の受光素子５６Ｌ、５６Ｒは、レーザ光走査部４へ戻った反射光をそれぞれ受光する。
【０１６１】
詳しくは、一対の受光素子５６Ｌ、５６Ｒは、測距光出射部５Ａの光軸Ａｏに直交する方向に並んでいる。この実施形態では、一対の受光素子５６Ｌ、５６Ｒの並び方向は、筐体１０及び支持台５０の短手方向、すなわち左右方向に等しい。同方向において、一方の受光素子５６Ｌが測距光源５１の左側に配置され、他方の受光素子５６Ｒが測距光源５１の右側に配置されている。
【０１６２】
そして、一対の受光素子５６Ｌ、５６Ｒは、それぞれ、斜め前方に指向せしめた受光面を有しており、各受光面における反射光の受光位置を検出し、その検出結果を示す信号（検出信号）を出力する。各受光素子５６Ｌ、５６Ｒから出力される検出信号は、マーカコントローラ１００に入力され、汚れ検知部１０４を介して距離測定部１０３に至る。
【０１６３】
各受光素子５６Ｌ、５６Ｒとして使用可能な素子としては、例えば、相補型ＭＯＳ（Complementary MOS：ＣＭＯＳ）から成るＣＭＯＳイメージセンサ、電荷結合素子（Charge-Coupled Device：ＣＣＤ）から成るＣＣＤイメージセンサ、光位置センサ（Position Sensitive Detector：ＰＳＤ）等が挙げられる。
【０１６４】
本実施形態では、各受光素子５６Ｌ、５６Ｒは、ＣＭＯＳイメージセンサを用いて構成されている。この場合、各受光素子５６Ｌ、５６Ｒは、反射光の受光位置ばかりでなく、その受光量分布（受光波形）を検出することができる。すなわち、ＣＭＯＳイメージセンサを用いて各受光素子５６Ｌ、５６Ｒを構成した場合、各々の受光面ａには、少なくとも左右方向に画素が並ぶことになる。この場合、各受光素子５６Ｌ、５６Ｒは、画素ごとに信号を読み出して増幅し、外部に出力することができる。各画素における信号の強度は、反射光が受光面５６ａ上でスポットを形成したときに、そのスポットにおける反射光の強度に基づき決定される。
【０１６５】
なお、ＣＭＯＳイメージセンサのように、受光量分布（受光波形）を検出可能な素子を用いて各受光素子５６Ｌ、５６Ｒを構成した場合、各受光素子５６Ｌ、５６Ｒにおける受光量の大きさは、測距光の強度、すなわち測距光出射部５Ａから出射される測距光の強度（以下、これを「投射光量」ともいう）と、画素毎に信号を増幅する際のゲイン（以下、これを「受光ゲイン」ともいう）と、を用いて調整することができる。また、ゲインの他にも、各受光素子５６Ｌ、５６Ｒにおける露光時間を用いて調整することができる。
【０１６６】
本実施形態に係る一対の受光素子５６Ｌ、５６Ｒは、少なくとも、反射光の受光位置を示すピーク位置と、その反射光の受光量を検出することができる。受光量を示す指標としては、例えば、反射光の受光量分布における、ピークの高さを用いることができる。これに代えて、受光量分布の合算値、平均値、積分値を用いてもよい。
【０１６７】
なお、反射光の受光位置を示す指標として、本実施形態では受光量分布のピーク位置を用いているが、これに代えて、受光量分布の重心位置としてもよい。
【０１６８】
受光レンズ５７は、筐体１０の内部において一対の受光素子５６Ｌ、５６Ｒそれぞれの光軸が通過するように配置されている。受光レンズ５７はまた、下流側合流機構３５と一対の受光素子５６Ｌ、５６Ｒとを結ぶ光路の途中に設けられており、下流側合流機構３５を通過した反射光を、一対の受光素子５６Ｌ、５６Ｒそれぞれの受光面に集光させることができる。
【０１６９】
受光レンズ５７は、レーザ光走査部４へ戻った反射光を集光し、各受光素子５６Ｌ、５６Ｒの受光面上に反射光のスポットを形成させる。各受光素子５６Ｌ、５６Ｒは、そうして形成されたスポットのピーク位置と、受光量を示す信号を距離測定部１０３に出力する。
【０１７０】
レーザ加工装置Ｌは、基本的には、受光素子５６Ｌ、５６Ｒ各々の受光面における反射光の受光位置（本実施形態ではスポットのピークの位置）に基づいて、ワークＷの表面までの距離を測定することができる。距離の測定手法としては、いわゆる三角測距方式が用いられる。
【０１７１】
＜距離の測定手法について＞
図１０は、三角測距方式について説明する図である。図１０においては、測距ユニット５のみが図示されているが、以下の説明は、前述のようにレーザ光走査部４を介して測距光が出射される場合にも適用可能である。
【０１７２】
図１０に例示するように、測距光出射部５Ａにおける測距光源５１から測距光が出射されると、その測距光は、ワークＷの表面に照射される。ワークＷによって測距光が反射されると、その反射光（特に拡散反射光）は、仮に正反射の影響を除いたならば、略等方的に伝搬することになる。
【０１７３】
そうして伝搬する反射光には、受光レンズ５７を介して受光素子５６Ｌに入射する成分が含まれるものの、マーカヘッド１とワークＷとの距離に応じて、受光素子５６Ｌへの入射角が増減することになる。受光素子５６Ｌへの入射角が増減すると、その受光面５６ａにおける受光位置が増減することになる。
【０１７４】
このように、マーカヘッド１とワークＷとの距離と、受光面５６ａにおける受光位置と、は所定の関係を持って関連付いている。したがって、その関係を予め把握するとともに、例えばマーカコントローラ１００に記憶させておくことで、受光面５６ａにおける受光位置から、マーカヘッド１とワークＷまでの距離を算出することができる。このような算出方法は、いわゆる三角測距方式を用いた手法に他ならない。
【０１７５】
すなわち、前述の距離測定部１０３が、測距光受光部５Ｂにおける測距光の受光位置に基づいて、三角測距方式によりレーザ加工装置ＬからワークＷの表面までの距離を測定する。
【０１７６】
具体的に、前述の条件設定記憶部１０２には、受光面５６ａにおける受光位置と、マーカヘッド１とワークＷの表面までの距離との関係が予め記憶されている。一方、距離測定部１０３には、測距光受光部５Ｂにおける測距光の受光位置、詳しくは反射光が受光面５６ａ上に形成するスポットのピークの位置を示す信号が入力される。
【０１７７】
距離測定部１０３は、そうして入力された信号と、条件設定記憶部１０２が記憶している関係と、に基づいて、ワークＷの表面までの距離を測定する。そうして得られた測定値は、例えば制御部１０１に入力されて、制御部１０１によるＺスキャナ３３等の制御に用いられる。
【０１７８】
＜ワークＷの加工手順について＞
以下、距離測定部１０３による測定結果の使用例として、レーザ加工装置ＬによるワークＷの加工手順について説明する。図１１は、ワークＷの加工手順を例示するフローチャートである。
【０１７９】
図１１に例示する制御プロセスは、励起光生成部１１０、レーザ光出力部２、Ｚスキャナ３３、レーザ光走査部４、測距光出射部５Ａ及びガイド光源３６を制御可能な制御部１０１によって実行可能である。
【０１８０】
まず、ステップＳ１０１において、使用者が操作用端末８００を操作することにより、レーザ加工における加工条件が設定される。ステップＳ１０１にて設定される加工条件には、例えばワークＷの表面上に印字される文字列等の内容（マーキングパターン）、及び、そうした文字列等のレイアウトが含まれる。
【０１８１】
続くステップＳ１０２において、制御部１０１は、ステップＳ１０１にて設定された加工条件に基づき、ワークＷの表面のうち、マーカヘッド１からの距離を測定するべき箇所（以下、「測定箇所」ともいう）を複数箇所にわたり決定する。
【０１８２】
続くステップＳ１０３において、制御部１０１は、測距光出射部５Ａを制御することにより、レーザ加工装置ＬからワークＷの表面までの距離を、距離測定部１０３を介して測定する。
【０１８３】
具体的に、このステップＳ１０３において、制御部１０１は、ステップＳ１０２において決定された各測定箇所に対し、測距光出射部５Ａから測距光を出射させ、その反射光を測距光受光部５Ｂにより受光させる。そして、測距光受光部５Ｂにおける反射光の受光位置を示す信号が距離測定部１０３に入力されて、距離測定部１０３がワークＷの表面までの距離を測定する。距離測定部１０３は、そうして測定された距離を示す信号を制御部１０１へと入力する。
【０１８４】
続くステップＳ１０４において、制御部１０１は、ステップＳ１０３における測定結果、つまり各測定箇所における距離の測定値に基づいて、それぞれ測定値に見合う焦点位置となるようにＺスキャナ３３の制御パラメータを決定する。
【０１８５】
具体的に、このステップＳ１０４において、制御部１０１は、各測定箇所におけるＺスキャナ３３の制御パラメータを決定する。
【０１８６】
続くステップＳ１０５において、制御部１０１は、Ｚスキャナ３３を介して各測定箇所における焦点位置を調整するとともに、Ｚスキャナ３３により焦点位置を調整した後に、ガイド光源３６を介してワークＷの表面へガイド光を照射させる。それとともに、制御部１０１は、レーザ光走査部４を制御することにより、ガイド光源３６から照射されるガイド光によってマーキングパターンをトレースする。
【０１８７】
近赤外レーザ光にガイド光を合流させる上流側合流機構３１は、Ｚスキャナ３３の上流側に設けられているため、Ｚスキャナ３３により焦点位置を調整することで、近赤外レーザ光ばかりでなく、ガイド光の焦点位置を併せて調整することができる。
【０１８８】
また、ガイド光によるマーキングパターンのトレースは、レーザ光走査部４を適宜制御することにより、繰り返し行われるようになっている。これにより、人間の目の残像作用により、ワークＷの表面にはマーキングパターンが連続表示される。この際、残像作用による連続表示を有効なものとするためには、ガイド光の走査速度を残像現象が生じる最低速度以上に設定することが考えられる。一方、ワークＷの材料、近赤外レーザ光の出力等の条件によっては、印字加工の際に近赤外レーザ光の走査速度が過度に遅くなる可能性がある。これを受けて、ガイド光の走査速度は、近赤外レーザ光の走査速度よりも速い速度、つまり残像現象が生ずる最低速度以上の速度に設定される。
【０１８９】
続くステップＳ１０６において、制御部１０１は、マーキングパターンに係る設定を完了し、その設定に基づいて印字加工を実行する。なお、このステップＳ１０６に代えて、マーキングパターンに係る設定を条件設定記憶部１０２又は操作用端末８００に転送し、これを保存してもよい。
【０１９０】
＜透過ウインドウ１９の汚れについて＞
図１２は、透過ウインドウ１９の汚れについて説明する図である。また、図１３Ａは透過ウインドウ１９による測距光の反射について説明する図であり、図１３Ｂは透過ウインドウ１９による反射光の受光波形を例示する図である。
【０１９１】
図１２に示すように、レーザ加工装置Ｌを長期にわたって運用すると、透過ウインドウ１９（特に第１ウインドウ１９ａ）には、汚れが付着することになる。図１２の右図に示すように、透過ウインドウ１９が過度に汚れてしまうと、測距ユニット５による測定に影響を与えたり、近赤外レーザ光による加工性能、ひいてはワークＷの加工品質に影響を与えたりする可能性がある。
【０１９２】
すなわち、図１２の左図に示すように、透過ウインドウ１９にさほど汚れが付着していない場合、図１３Ａの左図に示すように、測距光は、透過ウインドウ１９に付着した汚れによって反射されることなく、これを透過することになる。この場合、仮に正反射光の影響を無視したとすると、図１３Ｂの（ａ）に示すように、受光素子５６Ｌは、ワークＷの表面によって反射されて所定位置Ｘ１にピークを成す反射光のみを検出することになる。
【０１９３】
しかしながら、図１２の右図に示すように、透過ウインドウ１９が過度に汚れてしまうと、図１３Ａの右図に示すように、測距光の少なくとも一部が、透過ウインドウ１９に付着した汚れによって反射されてしまうことになる。この場合、図１３Ｂ（ｂ）及び（ｃ）に示すように、受光素子５６Ｌは、透過ウインドウ１９の表面によって反射されて所定位置Ｘ２（≠Ｘ１）にピークを成す反射光を検出することになる。この反射光の受光量は、透過ウインドウ１９の汚れが大きいときには、これが小さいときに比して大きくなる。
【０１９４】
特に、図１３Ｂ（ｂ）及び（ｃ）に示すように、透過ウインドウ１９における汚れの状況次第では、受光素子５６Ｌは、ワークＷの表面によって反射された測距光と、透過ウインドウ１９によって反射された測距光と、を両方とも検出する可能性がある。
【０１９５】
それに対し、本実施形態に係るマーカコントローラ１００は、透過ウインドウ１９における汚れを検知し、当該検知結果を考慮した処理を実行することができる。
【０１９６】
具体的に、汚れ検知部１０４は、測距光受光部５Ｂにおいて受光される測距光のうち、透過ウインドウ１９による反射光に起因した測距光を特定することにより、透過ウインドウ１９における汚れを検知する。そして、この汚れ検知部１０４に対して電気的に接続されている出力部１０５は、汚れ検知部１０４による検知結果を出力する。
【０１９７】
前述のように、透過ウインドウ１９は、測距光出射部５Ａとの間の光路長が既知となる基準位置に配置されている。光路長が既知であるため、透過ウインドウ１９の表面によって反射された測距光がピークを成す位置は、予め推測することができる。
【０１９８】
そのため、汚れ検知部１０４は、測距光受光部５Ｂにおける測距光の受光位置のうち、前述の基準位置に対応した受光位置における受光状況に基づいて、透過ウインドウ１９における汚れを検知することができる。
【０１９９】
例えば、汚れ検知部１０４は、受光面５６ａ上で反射光がピークを成す位置が所定範囲内に収まるならば、その反射光が、透過ウインドウ１９の汚れに起因したものであると判定することができる。この判定に用いる所定範囲は、基準位置に対応した受光位置を含んだ数値範囲とすればよい。
【０２００】
以下、基準位置に対応した受光位置を「基準受光位置」と呼称する。説明の便宜を図るため、基準受光位置は、図１３Ｂに示した所定位置Ｘ２に等しいものとする。この場合、前述の所定範囲は、基準受光位置Ｘ２を用いて、Ｘ２−ΔＸ＜Ｘ２＜Ｘ２＋ΔＸとすることができる。
【０２０１】
このように、汚れ検知部１０４は、反射光の受光位置に基づいて、透過ウインドウ１９によって反射された反射光を特定することができる。これに加えて、汚れ検知部１０４は、反射光の受光量に基づいて、透過ウインドウ１９における汚れの程度を判定することもできる。
【０２０２】
具体的に、汚れ検知部１０４は、基準受光位置Ｘ２における受光量に基づいて、透過ウインドウ１９における汚れの程度を判定することができる。詳しくは、汚れ検知部１０４は、基準受光位置Ｘ２における受光量と、予め設定されたしきい値Ｔとを比較し、受光量がしきい値Ｔを超えた場合は、透過ウインドウ１９が汚れていると判定することができる（図１３Ｂ（ｃ）を参照）。
【０２０３】
このような判定を実施する場合、基準受光位置Ｘ２における受光量を示す指標としては、受光量分布（受光波形）のピークの高さを用いてもよいし、受光量分布の合算値、平均値、積分値等を用いてもよい。なお、受光量分布の合算値、平均値、積分値等を用いる場合、ワークＷによる反射光の影響を抑制するために、基準受光位置Ｘ２を含んだ所定範囲をマスクして、この所定範囲外に受光した反射光の影響を除外してもよい。
【０２０４】
また、上記判定において用いられるしきい値Ｔとしては、マーカコントローラ１００における条件設定記憶部１０２、及び／又は、操作用端末８００における記憶装置８０３に予め記憶させてもよいし、操作用端末８００を介してユーザに都度設定させてもよい。
【０２０５】
なお、以下の記載では、透過ウインドウ１９における汚れの有無及び程度を判定する処理を「ウインドウモニター」と呼称する。マーカコントローラ１００は、図１０に示すような制御プロセスに加えて、ウインドウモニターに係る制御プロセスを実行することができる。
【０２０６】
ここで、マーカコントローラ１００がウインドウモニターを実行するタイミングとしては、レーザ加工システムＳ、レーザ加工装置Ｌ及びマーカヘッド１等の起動時としてもよいし、図１０に例示した制御プロセスを実行する前後としてもよいし、操作部８０２を介してユーザによって指定されたタイミングとしてもよい。
【０２０７】
出力部１０５は、汚れ検知部１０４がウインドウモニターを実行すると、このウインドウモニターによる検知結果を出力する。出力部１０５による出力先としては、操作用端末８００としてもよいし、外部機器９００としてもよいし、レーザ加工装置Ｌを構成する他の要素としてもよい。出力部１０５による出力先は、１つのみではなく、複数とすることもできる。
【０２０８】
例えば、出力部１０５による出力先を操作用端末８００とした場合、汚れ検知部１０４による検知結果を表示部８０１に表示させたり、記憶装置８０３に記憶させたりすることができる。これにより、例えば、ユーザに対し、透過ウインドウ１９の交換又は洗浄を促すことができる。
【０２０９】
また、出力部１０５による出力先を外部機器９００とした場合、汚れ検知部１０４による検知結果をＰＬＣ９０２に入力することができる。この場合、ＰＬＣ９０２は、透過ウインドウ１９の汚れに対応した処理を実行することができる。
【０２１０】
また、出力部１０５による出力先を、レーザ加工装置Ｌを構成する他の要素とした場合、汚れ検知部１０４による検知結果を距離測定部１０３に入力することができる。この場合、距離測定部１０３は、透過ウインドウ１９からの反射光に起因した受光量分布を排除してもよい。これによれば、ワークＷの表面までの距離を測定するときに、透過ウインドウ１９の汚れの影響を抑制することができ、距離の測定精度を確保することが可能となる。
【０２１１】
前述のように、汚れ検知部１０４は、透過ウインドウ１９における汚れの程度を判定することができる。この検知結果を活用するべく、前記出力部１０５は、履歴記憶部１０６に接続されている。出力部１０５は、汚れ検知部１０４による検知結果を履歴記憶部１０６に入力する。
【０２１２】
履歴記憶部１０６は、汚れ検知部１０４による検知結果の時間推移を記憶することができる。本実施形態に係る履歴記憶部１０６は、基準受光位置Ｘ２における受光量の時間推移を記憶することができる。履歴記憶部１０６における記憶内容は、表示部８０１等を介してユーザ（使用者）に伝えることができる。
【０２１３】
ところで、透過ウインドウ１９は、長期にわたり使用するにつれて、次第に汚れていくものと考えられる。本実施形態に係るマーカコントローラ１００を用いた場合、基準受光位置Ｘ２における受光量は、運用直後はしきい値Ｔを下回っていたところ、経時変化によってしきい値Ｔを超えるものと考えられる。
【０２１４】
そこで、マーカコントローラ１００は、履歴記憶部１０６に記憶されている受光量（基準位置Ｘ２における受光量）がしきい値Ｔを超えたときは、ユーザに警告を通知することができる。この通知は、表示部８０１上に表示させてもよいし、ブザーの鳴動などを用いてもよい。
【０２１５】
なお、図２に示す例では、履歴記憶部１０６は、マーカコントローラ１００の一部として構成されているが、この構成には限定されない。例えば、履歴記憶部１０６を操作用端末８００の構成要素としてもよいし、外部機器９００として別途設けてもよい。
【０２１６】
なお、汚れ検知部１０４は、透過ウインドウ１９における特定の部位について、ウインドウモニターを実施してもよいし、透過ウインドウ１９全体を複数のエリアに分割したときの各エリアについて、ウインドウモニターを実施してもよい。
【０２１７】
前者の構成を取った場合、汚れ検知部１０４は、透過ウインドウ１９のうち、印字加工に際して測距光及び近赤外レーザ光が透過することになる部位についてのみ、ウインドウモニターを実施してもよい。これに代えて、ウインドウモニターを実施する部位を、ユーザに都度指定させてもよい。
【０２１８】
本実施形態では、後者の構成が採用されている。この場合、履歴記憶部１０６は、エリア毎に受光量を記憶してもよいし、エリア全体の受光量の平均値等を記憶してもよい。また、各エリアについてウインドウモニターを実施する場合、エリア毎に投射光量、及び／又は、受光ゲインを異ならせてもよい。
【０２１９】
一般に、第２ミラー４２ａに近い部位ほど、反射光の強度は高くなる。また、図９に示すように、第２ミラー４２ａは、透過ウインドウ１９の略中央部の直上方に配置されている。すなわち、透過ウインドウ１９の中央部は、その周縁部に比して、反射光の強度が高くなる傾向にある。このような傾向に鑑みて、透過ウインドウ１９の中央部に相当するエリアと、その周縁部に相当するエリアと、で同ウインドウ１９の汚れに起因した反射光の強度が均一になるように設定してもよい。この設定は、エリア毎に投射光量、及び／又は、受光ゲインを異ならせることで実施可能である。
【０２２０】
また、各エリアについてウインドウモニターを実施する場合、エリア毎に複数回、ウインドウモニターを実施してもよい。各ウインドウモニターによって得られた受光波形を平均し、その平均値に基づいて、透過ウインドウ１９における汚れを検知することもできる。
【０２２１】
また、レーザ加工装置Ｌが複数台設定されている場合、各レーザ加工装置Ｌにおける検知結果を集約し、レーザ加工装置Ｌの運用環境に依存した問題（例えば、空気中に舞っているゴミの多寡、及び、レーザ加工装置Ｌの設定位置に係る問題）の有無を調査することもできる。
【０２２２】
本実施形態に係るマーカコントローラ１００は、ウインドウモニターの実施と前後して、同モニターに関連した事前情報を読み込むよう構成されている。事前情報は、記憶装置８０３及び条件設定記憶部１０２等に予め記憶されている。事前情報には、透過ウインドウ１９の初期情報、一対の受光素子５６Ｌ、５６Ｒに関連した受光素子情報、ウインドウモニターの日時情報、ウインドウモニターの履歴情報、及び、紐付けデータが含まれる。
【０２２３】
ここで、透過ウインドウ１９の初期情報には、レーザ加工装置Ｌの製造時、又は、透過ウインドウ１９の洗浄時又は交換時における、基準受光位置Ｘ２での受光量、投射光量、受光ゲイン等が含まれる。これらの情報は、透過ウインドウ１９全体を複数のエリアに分割したときのエリア毎に設定される。
【０２２４】
また、受光素子情報には、一対の受光素子５６Ｌ、５６Ｒのうち、エリア毎にどちらを用いるかを示す情報が含まれる。すなわち、透過ウインドウ１９からの反射光には、その汚れに起因したものに加えて、正反射に起因したものが含まれる。一対の受光素子５６Ｌ、５６Ｒのレイアウトは、互いに異なっているため、一方の受光素子５６Ｌに正反射光が入射したとしても、他方の受光素子５６Ｒに正反射光が入射するとは限られない。また、エリア毎に、正反射光が入射し得る受光素子５６Ｌ、５６Ｒは異なる。よって、受光素子情報として、正反射光が入射しないと考えられる受光素子５６Ｌ、５６Ｒが、エリア毎に設定されている。
【０２２５】
受光素子情報には、基準受光位置Ｘ２を示す情報も含まれる。この情報を用いることで、基準受光位置Ｘ２を含んだ所定範囲をマスクして、その所定範囲外に受光した反射光の影響を除外することが可能となる。
【０２２６】
ウインドウモニターの日付情報には、ウインドウモニターを実施した日時が含まれる。この情報は、主に、履歴記憶部１０６によって記憶されることになる。
【０２２７】
ウインドウモニターの履歴情報には、エリア毎に得られた、基準受光位置Ｘ２における受光量、及び、その全エリアでの平均値が含まれる。
【０２２８】
紐付けデータには、ウインドウモニターによって得られた、基準受光位置Ｘ２における受光量と、実際に印字できたか否かを紐付けるデータを含めることができる。このデータを用いることで、受光量と比較されるべきしきい値Ｔを定める上で有利になる。
【０２２９】
（ウインドウモニターの具体例）
以下、ウインドウモニターの具体例について説明する。図１４は、透過ウインドウ１９の汚れ判定に係る処理を例示するフローチャートである。
【０２３０】
まず、図１４のステップＳ２０１において、マーカコントローラ１００が、ウインドウモニターを実行するタイミングが否かを判定する。このタイミングとしては、前述のように、レーザ加工システムＳ、レーザ加工装置Ｌ及びマーカヘッド１等の起動時としてもよいし、図１０に例示した制御プロセスを実行する前後としてもよいし、操作部８０２を介してユーザが指定したタイミングとしてもよい。ウインドウモニターを実行するタイミングであると判定された場合（ステップＳ２０１：ＹＥＳ）はステップＳ２０２に進み、ウインドウモニターを実行するタイミングではないと判定された場合（ステップＳ２０１：ＮＯ）はステップＳ２０１を繰り返す。
【０２３１】
続くステップＳ２０２において、汚れ検知部１０４が、ウインドウモニターに関連した事前情報のうち、ウインドウモニターの実施に要する情報を読み込む。ステップＳ２０２において読み込まれる情報には、例えば、受光素子情報と、受光量の比較対象となるしきい値Ｔと、が含まれる。
【０２３２】
続くステップＳ２０３において、マーカコントローラ１００がレーザ光走査部４を制御することにより、ウインドウモニターの実施対象となるエリアへ測距光を走査する。
【０２３３】
続くステップＳ２０４において、履歴記憶部１０６が記憶内容を更新する。具体的に、履歴記憶部は、新たに得られた受光量を、エリア毎に時系列に沿って記憶する。
【０２３４】
続くステップＳ２０５において、汚れ検知部１０４が、ステップＳ２０４において新たに記憶された受光量、及び／又は、その平均値と、ステップＳ２０２で読み込まれたしきい値Ｔと、を比較する。この判定はＹＥＳの場合はステップＳ２０６へ進み、ＮＯの場合は、ステップＳ２０６をスキップしてステップＳ２０７へ進む。
【０２３５】
ステップＳ２０６において、マーカコントローラ１００は、ユーザに警告を通知する。この通知は、図１４に示す例では表示部８０１上に表示される。
【０２３６】
ステップＳ２０７において、履歴記憶部２０４が、受光量の履歴を表示部８０１上に表示してリターンする。
【０２３７】
なお、ステップＳ２０５からステップＳ２０６に係る処理は、適宜、省略可能である。
【０２３８】
また、ステップＳ２０７に係る表示を行うか否かは、ユーザによって選択可能である。例えば、ウインドウモニターを実施するたびに、受光量の履歴を都度表示させてもよいし、ウインドウモニターを一定回数にわたり実施するたびに、受光量の履歴を表示させてもよい。
【０２３９】
また、ステップＳ２０７における表示態様は、適宜、変更可能である。例えば、受光量の数値を表示してもよいし、グラフ表示してもよい。また、ステップＳ２０４において更新された記憶内容は、ログファイルとして定期的に出力してもよいし、電子メールによって自動的に出力してもよい。
【０２４０】
図１５、図１６、図１７及び図１８は、表示部８０１における表示態様を例示している。具体的に、図１５は、汚れ判定を含んだ各種情報の表示態様を例示する図であり、図１６は汚れ判定の時間推移を例示する図である。また、図１７は汚れ判定の通知態様を例示する図であり、図１８は汚れ判定のしきい値設定を例示する図である。
【０２４１】
まず、図１５に示すように、表示部８０１には、レーザマーカとしてのレーザ加工装置Ｌの稼動情報として、ウインドウモニターの実施日、及び、ウインドウモニターの結果を表示することができる。また、マウス等によってボタンＢ１を押下することで、受光量の履歴をグラフ表示したり、ボタンＢ２を押下することで、受光量の履歴をまとめたログファイルを出力したり、することができる。
【０２４２】
また、図１６に示すように、表示部８０１には、ウインドウモニターによって得られた受光量の履歴をグラフ表示することができる。図１６に示すグラフにおいて、横軸はウインドウモニターの実施日を指し、縦軸は受光量を指す。このグラフにおいては、過去１ヶ月間の履歴が表示されているが、例えばボタンＢ３を操作することで、履歴の表示期間を変更することができる。また図１６に示すグラフにおいて、しきい値を示す直線Ｔを表示してもよい。
【０２４３】
また、図１７は、図１４のステップＳ２０６において表示される警告を例示している。例えばボタンＢ４を押下することで、警告の履歴を確認することができる。
【０２４４】
また、図１８は、受光量と比較されるべきしきい値Ｔの設定画面を例示している。この設定画面に示すように、入力ボックスＢ５を操作することにより、しきい値Ｔを手動で変更してもよいし、チェックボックスＢ６を操作することにより、警告を出すか否かを手動で切り替えてもよい。また、例えば「測定」なるボタンＢ７を押下することで、ウインドウモニターを手動で開始させることもできる。
【０２４５】
以上説明したように、透過ウインドウ１９に汚れが付着していた場合、測距光受光部５Ｂは、図１３Ｂに例示した如く、ワークＷの表面によって反射された測距光の代わりに、又は、この測距光に加えて、透過ウインドウ１９によって反射された測距光を受光することになる。
【０２４６】
ここで、ワークＷの表面までの距離は、ワークＷの種別等に応じて変動する。それに対して、透過ウインドウ１９までの距離は、ワークＷの種別にかかわらず変動しない。したがって、透過ウインドウ１９の汚れに起因した受光位置は、予め推定しておくことができる。
【０２４７】
よって、例えば各受光位置の場所を考慮することで、汚れ検知部１０４は、測距光受光部５Ｂにおいて受光される測距光の中から、透過ウインドウ１９による反射光に起因した測距光を特定することができる。そのことで、汚れ検知部１０４は、透過ウインドウ１９における汚れを検知することが可能になる。
【０２４８】
汚れ検知部１０４による検知結果は、出力部１０５により出力される。そのことで、図１４に示すように、ユーザに透過ウインドウ１９の交換を促したり、汚れの有無を考慮した処理を実行させたりすることができる。これにより、透過ウインドウ１９の汚れに起因した、測定精度及び加工性能の低下を抑制することが可能になる。
【符号の説明】
【０２４９】
１      マーカヘッド
１０    筐体
１９    透過ウインドウ
１９ａ  第１ウインドウ
１９ｂ  第２ウインドウ
２      レーザ光出力部
４      レーザ光走査部
５      測距ユニット
５Ａ    測距光出射部
５Ｂ    測距光受光部
５６Ｌ  受光素子
５６Ｒ  受光素子
１００  マーカコントローラ
１０１  制御部
１０３  距離測定部
１０４  汚れ検知部
１０５  出力部
１０６  履歴記憶部
１１０  励起光生成部
Ｌ      レーザ加工装置
Ｓ      レーザ加工システム
Ｔ      しきい値
Ｗ      ワーク（被加工物）
Ｘ２    基準受光位置（基準位置に対応した受光位置）
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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