(57)【要約】【課題】被加工物の傾きに起因した手間を省き、レーザ加工装置の使い勝手を向上させる。【解決手段】レーザ加工装置Ｌは、測距光を出射する測距光出射部５Ａと、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、カメラ画像Ｐｗ上に複数の測距点を定める設定部１０７と、各測距点までの距離に基づいて、カメラ画像Ｐｗ上に視覚表示を行う表示制御部１０５と、各測距点までの距離に基づいてワークＷの傾きを求めるとともに、該傾きを補正するための補正パラメータを算出する補正パラメータ算出部１０８と、を備え、表示制御部１０５は補正パラメータに基づいて視覚表示を更新し、焦点調整部としてのＺスキャナ３３は補正パラメータに基づいて近赤外レーザ光の焦点位置を調整する。【選択図】図１４
2020104162.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の焦点位置を調整する焦点調整部と、
前記焦点調整部により焦点位置が調整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に設定された加工領域内で２次元走査するレーザ光走査部と、を備えるレーザ加工装置であって、
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、
前記加工領域の少なくとも一部を示す撮像領域を撮像することにより、該撮像領域に対応した撮像画像を生成する撮像部と、
前記撮像画像を表示する表示部と、
前記撮像画像を介して前記撮像領域内に複数の測距点を定める設定部と、
前記レーザ加工装置から前記複数の測距点の各々までの距離が測定されるように前記レーザ光走査部を制御する走査制御部と、
前記複数の測距点の各々までの距離に基づいて、前記撮像画像上に、該距離の長短を反映した視覚表示を行う表示制御部と、
前記複数の測距点の各々までの距離に基づいて、前記撮像画像における前記被加工物の表面の傾きを求めるとともに、該傾きを補正するための補正パラメータを算出する補正パラメータ算出部と、を備え、
前記表示制御部は、前記補正パラメータに基づいて前記視覚表示を更新し、
前記焦点調整部は、前記補正パラメータに基づいてレーザ光の焦点位置を調整する
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、
前記設定部は、前記撮像領域を複数のブロックに分割するとともに、各ブロックに１つ以上の測距点を設定する
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、
前記走査制御部は、前記複数のブロックの各々に設定された測距点までの距離を測定し、
前記表示制御部は、前記走査制御部により測定された距離の長短に応じて、前記複数のブロック各々の表示色を異ならせる
ことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載されたレーザ加工装置において、
前記表示制御部は、前記補正パラメータに基づいて、前記撮像画像を台形補正する
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、
前記表示制御部は、前記撮像領域に直交する回転軸まわりに前記撮像画像を回転させることにより、該撮像画像を補正する
ことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載されたレーザ加工装置において、
前記補正パラメータ算出部は、前記レーザ光走査部によるレーザ光の走査方向がなす平面に対する、前記被加工物の表面の傾きを求める
ことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項７】
請求項６に記載されたレーザ加工装置において、
前記走査制御部は、前記補正パラメータに基づいて、前記レーザ光走査部によるレーザ光の走査方向を補正する
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。
【０００６】
また、前記特許文献１及び２に開示されているようなレーザ加工装置においては、被加工物の表面を撮像するためのカメラ等を併用することも広く知られている。
【０００７】
具体的に、例えば特許文献３には、ＣＣＤカメラからなる撮像部（撮像装置）を備えたレーザ加工装置が開示されている。同文献に係る撮像部は、レーザ光を走査するためのレーザ光走査部（走査部）に入射する可視光を利用して、被加工物（ワーク）の表面を撮像することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−３１５０３１号公報
【特許文献２】特開２００８−２１５８２９号公報
【特許文献３】特開２０１６−０３２８３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、前記特許文献２に係るレーザ加工装置において、例えば前記特許文献３に記載されているような撮像部を用いた場合、この撮像部によって撮像される領域（撮像領域）と、被加工物の表面と、が互いに略平行となるように被加工物を配置することが考えられる。このように配置すると、距離の測定誤差を抑制することができ、焦点位置を精度よく調整することが可能になる。
【００１０】
それに対し、前述の撮像領域に対して被加工物の表面が傾いていた場合、焦点位置を精度よく調整するためには、この傾きを補正するように、被加工物の設置状況等を調整することが考えられる。しかし、このような作業には手間がかかるため、装置の使い勝手という点で改善の余地があることが新たにわかった。
【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、被加工物の傾きに起因した手間を省き、レーザ加工装置の使い勝手を向上させることにある。
【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の焦点位置を調整する焦点調整部と、前記焦点調整部により焦点位置が調整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に設定された加工領域内で２次元走査するレーザ光走査部と、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、前記加工領域の少なくとも一部を示す撮像領域を撮像することにより、該撮像領域に対応した撮像画像を生成する撮像部と、前記撮像画像を表示する表示部と、前記撮像画像を介して前記撮像領域内に複数の測距点を定める設定部と、前記レーザ加工装置から前記複数の測距点の各々までの距離が測定されるように前記レーザ光走査部を制御する走査制御部と、前記複数の測距点の各々までの距離に基づいて、前記撮像画像上に、該距離の長短を反映した視覚表示を行う表示制御部と、前記複数の測距点の各々までの距離に基づいて、前記撮像画像における前記被加工物の表面の傾きを求めるとともに、該傾きを補正するための補正パラメータを算出する補正パラメータ算出部と、を備え、前記表示制御部は、前記補正パラメータに基づいて前記視覚表示を更新し、前記焦点調整部は、前記補正パラメータに基づいてレーザ光の焦点位置を調整する。
【００１４】
この構成によれば、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、レーザ光走査部を逆行して測距光受光部に至る。この測距光受光部における測距光の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。
【００１５】
また、表示部は、撮像部により生成された撮像画像を表示する。この撮像画像は、加工領域の少なくとも一部を示す撮像領域に対応した画像である。設定部は、その撮像画像を介して複数の測距点を定めることができる。
【００１６】
そうして定められた各測距点に対して走査制御部が距離を測定するとともに、表示制御部は、各距離の長短を反映した視覚表示を行う。このように、加工領域の各部に対する距離を表示することで、使用者は、被加工物の傾きを把握することができる。
【００１７】
そして、この傾きを補正するための補正パラメータが補正パラメータ算出部により算出され、表示制御部が、その補正パラメータに基づいて視覚表示を更新し、かつ焦点調整部が、その補正パラメータに基づいてレーザ光の焦点位置を調整する。
【００１８】
このような構成を採ることで、被加工物の傾きを補正するための手間が省ける。これにより、レーザ加工装置の使い勝手を向上させることができる。
【００１９】
また、本開示の第２の側面によれば、前記設定部は、前記撮像領域を複数のブロックに分割するとともに、各ブロックに１つ以上の測距点を設定する、としてもよい。
【００２０】
この構成によれば、測距点を適切に設定することができ、レーザ加工装置の使い勝手を向上させる上で有利になる。
【００２１】
また、本開示の第３の側面によれば、前記走査制御部は、前記複数のブロックの各々に設定された測距点までの距離を測定し、前記表示制御部は、前記走査制御部により測定された距離の長短に応じて、前記複数のブロック各々の表示色を異ならせる、としてもよい。
【００２２】
この構成によれば、使用者は、被加工物の傾きをより適切に把握することができ、ひいては、レーザ加工装置の使い勝手を向上させる上で有利になる。
【００２３】
また、本開示の第４の側面によれば、前記表示制御部は、前記補正パラメータに基づいて、前記撮像画像を台形補正する、としてもよい。
【００２４】
この構成によれば、被加工物の傾きを補正する手間が省け、レーザ加工装置の使い勝手を向上させる上で有利になる。
【００２５】
また、本開示の第５の側面によれば、前記表示制御部は、前記撮像領域に直交する回転軸まわりに前記撮像画像を回転させることにより、該撮像画像を補正する、としてもよい。
【００２６】
この構成によれば、被加工物の傾き以外の要素を補正することができ、レーザ加工装置の使い勝手を向上させる上で有利になる。
【００２７】
また、本開示の第６の側面によれば、前記補正パラメータ算出部は、前記レーザ光走査部によるレーザ光の走査方向がなす平面に対する、前記被加工物の表面の傾きを求める、としてもよい。
【００２８】
この構成によれば、被加工物の傾きをより適切に求めることができ、レーザ加工装置の使い勝手を向上させる上で有利になる。
【００２９】
また、本開示の第７の側面によれば、前記走査制御部は、前記補正パラメータに基づいて、前記レーザ光走査部によるレーザ光の走査方向を補正する、としてもよい。
【００３０】
この構成によれば、被加工物の傾きをより適切に補正することができ、レーザ加工装置の使い勝手を向上させる上で有利になる。
【発明の効果】
【００３１】
以上説明したように、前記レーザ加工装置によれば、被加工物の傾きに起因した手間を省き、このレーザ加工装置の使い勝手を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【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、三角測距方式について説明する図である。
【図１０】図１０は、レーザ加工システムの使用方法を示すフローチャートである。
【図１１】図１１は、印字設定の作成手順を例示するフローチャートである。
【図１２】図１２は、レーザ加工装置の運用手順を例示するフローチャートである。
【図１３】図１３は、ワークの加工領域と、表示面の関係について例示する図である。
【図１４】図１４は、ワークの設置位置の調整手順を例示するフローチャートである。
【図１５Ａ】図１５Ａは、ワークの撮像画像を例示する図である。
【図１５Ｂ】図１５Ｂは、ワークＷの傾きを検出する測定領域を例示する図である。
【図１５Ｃ】図１５Ｃは、測定領域を分割した各ブロックに対して測距を実施する様子を例示する図である。
【図１５Ｄ】図１５Ｄは、表示部における位置調整前の視覚表示を例示する図である。
【図１５Ｅ】図１５Ｅは、表示部における位置調整後の視覚表示を例示する図である。
【図１６】図１６は、表示部における視覚表示の更新について例示する図である。
【図１７】図１７は、撮像画像のθ回転補正について例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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、被加工物としてのワークＷの表面に所定の加工パターンを形成するものであれば、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。
【００３６】
＜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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
具体的に、画像認識装置９０１は、例えば製造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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
＜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。
【００５４】
（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。
【００５５】
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。
【００５６】
（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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
また制御部１０１は、実際にワークＷを加工する際には、例えば条件設定記憶部１０２に記憶されている加工パターン（マーキングパターン）を読み込むとともに、その加工パターンに基づき生成した制御信号をレーザ光走査部４へと出力し、近赤外レーザ光を２次元走査する。近赤外レーザ光の２次元走査を制御しているという点で、制御部１０１は、本実施形態における「走査制御部」を例示している。
【００６０】
（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。
【００６１】
以下、励起光生成部１１０の各部について順番に説明する。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
（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。
【００６７】
また、距離測定部１０３による測定結果に基づいて、マーカコントローラ１００は、種々の処理を実行する。具体的に、マーカコントローラ１００は、距離測定部１０３による測定結果に基づいて、表示部８０１における表示態様を制御する表示制御部１０５を備えている。
【００６８】
マーカコントローラ１００はまた、マーキングパターンに係る情報を設定する設定部１０７と、ワークＷの設置位置に係る補正パラメータを算出する補正パラメータ算出部１０８と、を備えている。設定部１０７における設定内容は、走査制御部としての制御部１０１が読み込んで使用する。
【００６９】
なお、距離測定部１０３、表示制御部１０５、設定部１０７及び補正パラメータ算出部１０８は、制御部１０１によって構成してもよい。例えば、制御部１０１が表示制御部１０５を兼用してもよい。或いは、距離測定部１０３が、補正パラメータ算出部１０８等を兼用してもよい。
【００７０】
距離測定部１０３、表示制御部１０５、設定部１０７及び補正パラメータ算出部１０８の詳細は後述する。
【００７１】
＜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。
【００７２】
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、ガイド光を出射するガイド光源、及び、ワークＷの表面を撮像する狭域カメラ３７など、複数の部材が組み合わされてなる。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
（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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
（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、ガイド光源（ガイド光出射部）３６及び狭域カメラ３７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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
−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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
−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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
−Ｚスキャナ３３−
焦点調整部としてのＺスキャナ３３は、レーザ光案内部３が構成する光路の途中に配置されており、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。
【０１１４】
詳しくは、本実施形態に係るＺスキャナ３３は、図３Ａ〜図３Ｂに示すように、レーザ光出力部２から出射された近赤外レーザ光を透過させる入射レンズ３３ａと、入射レンズ３３ａを通過した近赤外レーザ光を通過させるコリメートレンズ３３ｂと、入射レンズ３３ａ及びコリメートレンズ３３ｂを通過した近赤外レーザ光を通過させる出射レンズ３３ｃと、入射レンズ３３ａを移動させるレンズ駆動部３３ｄと、入射レンズ３３ａ、コリメートレンズ３３ｂ、出射レンズ３３ｃを収容するケーシング３３ｅと、を有している。
【０１１５】
入射レンズ３３ａは平凹レンズからなり、コリメートレンズ３３ｂ及び出射レンズ３３ｃは平凸レンズからなる。入射レンズ３３ａ、コリメートレンズ３３ｂ及び出射レンズ３３ｃは、各々の光軸が互いに同軸になるように配置されている。
【０１１６】
また、Ｚスキャナ３３においては、レンズ駆動部３３ｄが光軸に沿って入射レンズ３３ａを移動させる。これにより、Ｚスキャナ３３を通過する近赤外レーザ光に対し入射レンズ３３ａ、コリメートレンズ３３ｂ及び出射レンズ３３ｃ各々の光軸を同軸に保ちつつ、入射レンズ３３ａと出射レンズ３３ｃとの相対距離を変更することができる。そのことで、ワークＷに照射される近赤外レーザ光の焦点位置が変化する。
【０１１７】
以下、Ｚスキャナ３３を構成する各部について、より詳細に説明する。
【０１１８】
ケーシング３３ｅは、略円筒形状を有している。図３Ａ〜図３Ｂに示すように、ケーシング３３ｅの両端部には、近赤外レーザ光を通過させるための開口３３ｆが形成されている。ケーシング３３ｅの内部では、入射レンズ３３ａ、コリメートレンズ３３ｂ及び出射レンズ３３ｃが、この順番で上下方向に並んでいる。
【０１１９】
そして、入射レンズ３３ａ、コリメートレンズ３３ｂ及び出射レンズ３３ｃのうち、コリメートレンズ３３ｂ及び出射レンズ３３ｃは、ケーシング３３ｅの内部に固定されている。一方、入射レンズ３３ａは、上下方向に移動可能に設けられている。レンズ駆動部３３ｄは、例えばモータを有しており、入射レンズ３３ａを上下方向に移動させる。これにより、入射レンズ３３ａと出射レンズ３３ｃとの相対距離が変更される。
【０１２０】
例えば、レンズ駆動部３３ｄによって、入射レンズ３３ａと出射レンズ３３ｃとの間の距離が、相対的に短く調整されたものとする。この場合、出射レンズ３３ｃを通過する近赤外レーザ光の集光角が相対的に小さくなるため、近赤外レーザ光の焦点位置は、マーカヘッド１の透過ウインドウ１９から遠ざかることになる。
【０１２１】
一方、レンズ駆動部３３ｄによって、入射レンズ３３ａと出射レンズ３３ｃとの間の距離が、相対的に長く調整されたものとする。この場合、出射レンズ３３ｃを通過する近赤外レーザ光の集光角が相対的に大きくなるため、近赤外レーザ光の焦点位置は、マーカヘッド１の透過ウインドウ１９に近付くことになる。
【０１２２】
なお、Ｚスキャナ３３においては、入射レンズ３３ａ、コリメートレンズ３３ｂ及び出射レンズ３３ｃのうち、入射レンズ３３ａをケーシング３３ｅの内部に固定して、コリメートレンズ３３ｂ及び出射レンズ３３ｃを上下方向に移動可能としてもよい。あるいは、入射レンズ３３ａ、コリメートレンズ３３ｂ及び出射レンズ３３ｃを全て、上下方向に移動可能としてもよい。
【０１２３】
こうして、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ことになる。以下、Ｚスキャナ３３による走査方向を「Ｚ方向」と呼称する場合がある。
【０１２４】
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。
【０１２５】
なお、本実施形態に係るＺスキャナ３３、特にＺスキャナ３３におけるレンズ駆動部３３ｄは、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。
【０１２６】
−狭域カメラ３７−
狭域カメラ３７は、本実施形態ではベンドミラー３４と略同じ高さに配置されており、レーザ光操作部４からレーザ光案内部３へと入射した反射光を受光する。本実施形態に係る狭域カメラ３７は、ワークＷの印字点において反射された反射された反射光が、ベンドミラー３４を介して入射するように構成されている。狭域カメラ３７は、そうして入射した反射光を結像することで、ワークＷの表面の画像を結像することができる。なお、狭域カメラ３７のレイアウトは、適宜、変更可能である。例えば、狭域カメラ３７及びベンドミラー３４の高さを互いに異ならせてもよい。
【０１２７】
狭域カメラ３７が結像に用いる反射光は、前述の下流側光路Ｐｄに沿って伝搬する。よって、レーザ光走査部４を適宜作動させることで、図１３に例示する撮像領域Ｒ３を走査することができる。
【０１２８】
なお、本実施形態に係る狭域カメラ３７は、ガイド光源３６等と同様に、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。
【０１２９】
−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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
−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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
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。
【０１３７】
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。
【０１３８】
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。
【０１３９】
（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。
【０１４０】
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。
【０１４１】
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。以下、第１方向を「Ｘ方向」と呼称し、これを直交する第２方向を「Ｙ方向」と呼称する。Ｘ方向とＹ方向は、双方とも前述のＺ方向と直交している。
【０１４２】
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。
【０１４３】
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。
【０１４４】
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。
【０１４５】
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。
【０１４６】
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。
【０１４７】
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。
【０１４８】
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。
【０１４９】
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）。
【０１５０】
こうして、本実施形態に係るレーザ光走査部４は、走査制御部としての制御部１０１により制御されることにより、図１３に例示するように、所定の加工領域Ｒ１に近赤外レーザ光を照射して、同領域Ｒ１内に所定の加工パターン（マーキングパターン）を形成することができる。
【０１５１】
（広域カメラ６）
前述のように、レーザ光案内部３には狭域カメラ３７が設けられている。本実施形態に係るマーカヘッド１は、この狭域カメラ３７とは別に、広域カメラ６を備えている。広域カメラ６は、透過ウインドウ１９の直上方に配置されており、その撮像レンズを下方に向けた姿勢で固定されている。
【０１５２】
図３Ａ及び図３Ｂに例示するように、広域カメラ６の光軸は、近赤外レーザ光の光軸と同軸化されていない。そのため、レーザ光走査部４によって走査されないものの、図１３に示すように、広域カメラ６の撮像領域Ｒ２は、狭域カメラ３７の撮像領域Ｒ３より広い。すなわち、広域カメラ６は、狭域カメラ３７よりも広範囲にわたってワークＷの表面を撮像することができる。
【０１５３】
なお、狭域カメラ３７及び広域カメラ６は、後述の制御態様において用いられるところ、少なくとも一方のカメラを用いればよい。すなわち、狭域カメラ３７のみを用いてもよいし、広域カメラ６のみを用いてもよいし、両者を組み合わせて用いてもよい。そのため、狭域カメラ３７及び広域カメラ６を双方とも備える構成は、必須ではない。
【０１５４】
（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。
【０１５５】
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。
【０１５６】
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。
【０１５７】
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。
【０１５８】
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）。
【０１５９】
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。
【０１６０】
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。
【０１６１】
−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。
【０１６２】
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。
【０１６３】
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。
【０１６４】
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。
【０１６５】
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。
【０１６６】
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。
【０１６７】
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。
【０１６８】
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。
【０１６９】
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。
【０１７０】
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。
【０１７１】
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。
【０１７２】
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。
【０１７３】
−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。
【０１７４】
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。
【０１７５】
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。
【０１７６】
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。
【０１７７】
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に入力されて距離測定部１０３に至る。
【０１７８】
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。
【０１７９】
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。
【０１８０】
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。
【０１８１】
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。
【０１８２】
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。
【０１８３】
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。
【０１８４】
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。
【０１８５】
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。
【０１８６】
＜距離の測定手法について＞
図９は、三角測距方式について説明する図である。図９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。
【０１８７】
図９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。
【０１８８】
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。
【０１８９】
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。
【０１９０】
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。
【０１９１】
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。
【０１９２】
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。
【０１９３】
例えば、レーザ加工装置Ｌは、ワークＷの表面のうち、マーカヘッド１による加工対象となる部位（印字点）を自動／手動で決定する。続いて、レーザ加工装置Ｌは、印字加工を実行するに先立って、各印字点（より正確には、印字点周辺に設定した測距点）までの距離を測定するとともに、その距離に見合う焦点位置をなるようにＺスキャナ３３の制御パラメータを決定する。レーザ加工装置Ｌは、そうして決定された制御パラメータに基づいてＺスキャナ３３を作動させた後に、近赤外レーザ光によってワークＷに印字加工を施す。
【０１９４】
以下、レーザ加工システムＳの具体的な使用方法について説明をする。
【０１９５】
＜レーザ加工システムＳの使用方法について＞
図１０は、レーザ加工システムＳの使用方法を示すフローチャートである。また、図１１は、印字設定の作成手順を例示するフローチャートであり、図１２はレーザ加工装置Ｌの運用手順を例示するフローチャートである。
【０１９６】
また、図１３はワークＷの加工領域Ｒ１と、表示部８０１との関係について例示する図であり、図１４はワークＷの設置位置の調整手順を例示するフローチャートである。
【０１９７】
また、図１５ＡはワークＷの撮像画像Ｐｗを例示する図であり、図１５ＢはワークＷの傾きを検出する測定領域Ｒ６を例示する図であり、図１５Ｃは測定領域Ｒ６を分割した各ブロックＢｉに対して測距を実施する様子を例示する図であり、図１５Ｄは表示部８０１における位置調整前の視覚表示を例示する図であり、図１５Ｅは表示部８０１における位置調整後の視覚表示を例示する図である。
【０１９８】
さらに、図１６は表示部８０１における視覚表示の更新について例示する図であり、図１７は撮像画像Ｐｗのθ回転補正について例示する図である。
【０１９９】
レーザマーカとして構成されたレーザ加工装置Ｌを備えたレーザ加工システムＳは、例えば、工場の製造ライン上に設置して運用することができる。その運用に際しては、まず、製造ラインの稼働に先だって、そのラインを流れることになるワークＷの設置位置、並びに、そのワークＷに照射するレーザ光及び測距光の出力等の条件設定（印字設定）を作成する（ステップＳ１）。
【０２００】
このステップＳ１において作成された印字設定は、マーカコントローラ１００、及び／又は、操作用端末８００等に転送されて記憶されたり、作成直後にマーカコントローラ１００が読み込んだりする（ステップＳ２）。
【０２０１】
そして、製造ラインの稼動に際して、マーカコントローラ１００は、予め記憶されていたり、作成直後に読み込まれたりした印字設定を読み込む。レーザ加工装置Ｓは、その印字設定に基づいて運用され、ライン上を流れる各ワークＷに対して印字加工を実行する（ステップＳ３）。
【０２０２】
（印字設定の作成）
図１１は、図１０のステップＳ１における具体的な処理を例示している。
【０２０３】
まず、ステップＳ１１において、レーザ加工装置Ｌに内蔵されている狭域カメラ３７及び広域カメラ６は、加工領域Ｒ１を示すカメラ画像Ｐｗを撮像する。前述のように、広域カメラ６の撮像領域Ｒ２は、狭域カメラ３７の撮像領域Ｒ３よりも広い。
【０２０４】
なお、図１５Ａでは、広域カメラ６が、加工領域Ｒ１全域を含んだカメラ画像Ｐｗを撮像した例を示しているが、この例には限定されない。例えば、狭域カメラ３７が、加工領域Ｒ１の一部を示すカメラ画像Ｐｗを撮像してもよい。
【０２０５】
広域カメラ６及び狭域カメラ３７は、加工領域Ｒ１の少なくとも一部を示す撮像領域Ｒ２、Ｒ３を撮像することにより、該撮像領域Ｒ２、Ｒ３に対応したカメラ画像（撮像画像）を生成することができるという点で、それぞれ「撮像部」を例示している。
【０２０６】
これにより、操作用端末８００における表示部８０１が、加工領域Ｒ１に対応した設定面Ｒ４を表示するとともに、その設定面Ｒ４上にカメラ画像Ｐｗを表示する。これにより、加工領域Ｒ１上の座標、すなわちワークＷの表面上の座標と、表示部８０１における設定面Ｒ４上の座標と、を対応付けることができる。
【０２０７】
図１３に示す例では、表示部８０１は、設定面Ｒ４として、加工領域Ｒ１の全域を表示しているが、この表示態様には限定されない。加工領域Ｒ１の少なくとも一部を含んでいればよい。
【０２０８】
続くステップＳ１２において、ステップＳ１１において撮像されたカメラ画像に基づいて、ワークＷの設置位置を補正する。後述の如く、この工程は、ＸＹ平面（前述のＸ方向とＹ方向とがなす平面）に対する、ワークＷの表面の傾きを補正したり、この表面の、Ｚ軸（前述のＺ方向に沿って延びる軸）まわりの回転（θ回転）を手動／自動で補正するものである。
【０２０９】
続くステップＳ１３において、設定部１０７が加工条件を設定する。設定部１０７は、条件設定記憶部１０２等における記憶内容を読み出したり、操作用端末８００を介した操作入力等を読み込んだりすることで、加工条件を設定する。
【０２１０】
加工条件には、印字内容等を示す印字パターン（マーキングパターン）及び、この印字パターンを含んだ印字ブロックが含まれる。印字ブロックは、印字パターンのレイアウト、サイズ、回転姿勢等の調整に用いることができる。
【０２１１】
加工条件には、レーザ条件も含まれる。このレーザ条件には、近赤外レーザ光の目標出力（レーザパワー）、近赤外レーザ光の繰り返し周波数、及び、レーザ光走査部４による近赤外レーザ光の走査速度（スキャンスピード）のうちの少なくとも１つが含まれる。本実施形態に係るレーザ加工装置Ｌのように、Ｑスイッチを用いてレーザ発振する場合、繰り返し周波数は、Ｑスイッチ周波数と略一致する。
【０２１２】
続くステップＳ１４において、印字ブロックをレイアウトする。その設定面Ｒ４上での印字ブロックの座標（ローカル座標）が、条件設定記憶部１０２等に保存される。
【０２１３】
一般に、製造ラインを稼働させた際に順次加工されることになる各ワークＷには、それぞれＸ方向及びＹ方向（ＸＹ方向）に位置ズレが生じることになる。本実施形態に係るレーザ加工装置Ｌは、種々の手法を用いることで、そうした位置ズレを補正することができる。そのために、ステップＳ１５では、ＸＹ方向の位置ズレを補正するための条件設定を実施する。
【０２１４】
ＸＹ方向における位置ズレを補正するための手法としては、例えばパターンサーチを用いることができる。その場合、このステップＳ１５では、パターンサーチに係る条件（サーチ条件）として、パターンサーチ用のモデル画像が決定される。
【０２１５】
また一般に、製造ラインを稼動させた際に順次加工されることになる各ワークＷには、それぞれ、Ｚ方向に位置ズレが生じることになる。そうした位置ズレは、近赤外レーザ光の焦点位置のズレを招くため望ましくない。本実施形態に係るレーザ加工装置Ｌは、測距ユニット５を備えているため、ワークＷの表面までの距離に基づいて、Ｚ方向の位置ズレを検知することができる。これにより、Ｚ方向の位置ズレ、ひいては焦点位置のズレを補正することができる。そのために、ステップＳ１６では、Ｚ方向の位置ズレを補正するための条件設定を実施する。
【０２１６】
具体的に、このステップＳ１６では、測距ユニット５に係る条件（測距条件）が決定される。本実施形態に係る設定部１０７は、測距条件として、少なくとも加工領域Ｒ１において印字パターンが形成されるべき部分領域（印字パターンを含んだ印字ブロックに対応する部分領域）内に設定される測距点を決定する。この測距点は、レーザ加工装置Ｌからの距離が測定される座標を示す。
【０２１７】
なお、ここでいう部分領域は、ワークＷの表面全体としてもよいし、ワークＷの表面の一部としてもよいし、ワークＷの表面からずれていてもよい。部分領域は、少なくとも、形成対象とされた印字パターンに紐付いた領域であればよい。
【０２１８】
続くステップＳ１７において、マーカコントローラ１００が印字設定の作成を完了する。
【０２１９】
（印字加工の実行）
図１２は、図１０のステップＳ３における具体的な処理を例示している。すなわち、図１２に示す処理は、製造ラインを稼働させたときに流れてくる各ワークＷに対して順番に実行されるようになっている。
【０２２０】
まず、ステップＳ３１において、マーカコントローラ１００が、印字ブロックの詳細等を示す印字設定を読み込む。そして、ステップＳ３２において、レーザ加工装置Ｌに内蔵されている狭域カメラ３７及び広域カメラ６が、加工領域Ｒ１の少なくとも一部を示す撮像領域Ｒ２、Ｒ３を撮像することにより、該撮像領域Ｒ２、Ｒ３に対応したカメラ画像Ｐｗを生成する。
【０２２１】
続くステップＳ３３において、マーカコントローラ１００が、図１１のステップＳ１５で設定したサーチ条件を読み込む。それに続き、ステップＳ３４において、マーカコントローラ１００が、ステップＳ３３で読み込んだサーチ条件に基づいてパターンサーチを実施して、ＸＹ方向におけるワークＷの位置ズレを検知する。
【０２２２】
続くステップＳ３５において、マーカコントローラ１００が、図１１のステップＳ１６で設定した測距条件を読み込む。それに続き、ステップＳ３６において、マーカコントローラ１００における距離測定部１０３が、測距条件として設定された測距点までの距離を測定し、その測定結果に基づいて、Ｚ方向におけるワークＷの位置ズレを検知する
続くステップＳ３７において、マーカコントローラ１００が、ＸＹ方向におけるワークＷの位置ズレを補正する。具体的には、マーカコントローラ１００における設定部１０７が、設定面Ｒ４上での印字ブロックの座標（ローカル座標）を修正する。
【０２２３】
続くステップＳ３８において、マーカコントローラ１００は、Ｚ方向におけるワークＷの位置ズレを補正する。具体的には、マーカコントローラ１００におけるＺスキャナ３３が、ステップＳ３６における測定結果に基づいて、印字ブロック毎に焦点位置を調整する。
【０２２４】
続くステップＳ３９において、マーカコントローラ１００が、マーカヘッド１へと励起レーザ光を出力し、この励起光レーザ光に基づき生成される近赤外レーザ光を利用して印字加工を実行する。
【０２２５】
（ワークＷの設定位置補正の詳細）
以下、ワークＷの設置位置補正の詳細について、さらに説明をする。
【０２２６】
図１５Ａは前述した図面であり、設定面Ｒ４上に、ワークＷの加工領域Ｒ１全域を含んだカメラ画像Ｐｗが表示されている。
【０２２７】
ここで、ワークＷの設置位置補正を開始するためのボタンをマウスクリック等によって押下すると、図１４のステップＳ１０１に示す処理が実行される。
【０２２８】
このステップＳ１０１において、設定部１０７は、表示部８０１に表示されているカメラ画像Ｐｗを介して、撮像領域Ｒ２内に複数の測距点を定める。なお、ここでいう「複数の測距点」は、設置位置補正用の測距点であって、レーザ加工装置Ｌの運用時に用いられる測距点とは一般には異なる。
【０２２９】
具体的に、このステップＳ１０１においては、設定部１０７が、設定面Ｒ４上をドラッグ操作等することによって、カメラ画像Ｐｗ上に、設置位置補正の対象とする測定領域Ｒ６を設定する。図１５Ｂに示す例では、測定領域Ｒ６は、撮像領域Ｒ２及び加工領域Ｒ１と一致している。そして、設定部１０７は、撮像領域Ｒ２を複数のブロックＢｉに分割するとともに、各ブロックに１つ以上の測距点を設定する。
【０２３０】
図１５Ｂに示す例では、設定部１０７は、撮像領域Ｒ２に一致する測定領域Ｒ６を５行４列のブロックＢｉ（ｉ＝１、２、…、２０）に分割するとともに、ブロックＢｉごとに１点ずつ測距点を設定する。
【０２３１】
ステップＳ１０１から続くステップＳ１０２において、走査制御部としての制御部１００１は、レーザ加工装置Ｓから、撮像領域Ｒ２内に設定された各測距点までの距離が測定されるようにレーザ光走査部４を制御する。これにより、制御部１０１は、各ブロックＢｉに設定された測距点までの距離を測定することができる。
【０２３２】
このときの走査方向としては、図１５Ｃに例示するように、ワークＷの外縁部から出発し、渦を描くように走査してもよい。また、距離の測定ピッチ、すなわち測定領域Ｒ６の分割数については、任意で変更することができる。例えば、分割数を変更可能に構成してもよいし、各ブロックの寸法を変更可能に構成してもよい。
【０２３３】
測距点の設定は、測定領域Ｒ６内で、Ｘ方向及びＹ方向について、それぞれ２点以上測定されるように構成すればよい。例えば、ワークＷの表面の四隅を測定するように構成すればよい。
【０２３４】
続くステップＳ１０３において、表示制御部１０５は、各測距点までの距離に基づいて、カメラ画像Ｐｗ上に、各測距点までの距離の長短を反映した視覚表示を行う。図１５Ｃに示す例では、相対的に距離が長いブロックＢｉは相対的に濃い斜線部で表示されており、それよりも距離が短いブロックＢｉは若干薄い斜線部で表示されており、それよりもさらに距離が短いブロックは、相対的に薄い斜線部で表示されている。これら斜線部は、各ブロックＢｉの表示色を示している。各ブロックＢｉの表示色は、半透過色とすることができる。これにより、ワークＷの表面形状を視認させつつ、各ブロックＢｉの距離を把握させることができる。
【０２３５】
このように、距離の長短を反映した視覚表示は、ブロックＢｉ単位で行うことができる。そのときに、表示制御部１０５は、走査制御部１０１により測定された距離の長短に応じて、各ブロックＢｉの表示色を異ならせることができる。
【０２３６】
また、カメラ画像Ｐｗ上に視覚表示を行うタイミングとしては、図１５Ｃに例示するように、ブロックＢｉ毎に距離を測定した直後のタイミングとしてもよいし、これに代えて、全ブロックＢｉについて測定を完了した後のタイミングとしてもよい。
【０２３７】
続くステップＳ１０４において、補正パラメータ算出部１０８が、各測距点までの距離に基づいて、カメラ画像ＰｗにおけるワークＷの表面の傾きを求めるとともに、該傾きを補正するための補正パラメータを算出する。
【０２３８】
具体的に、補正パラメータ算出部１０８は、レーザ光走査部４によるレーザ光の走査方向がなす平面、すなわち前述のＸＹ平面に対する、ワークＷの表面の傾きを求める。図１５Ｄに例示するように、補正パラメータ算出部１０８による算出結果を表示部８０１上に表示してもよい。図１５Ｄに示す例では、補正パラメータとして、傾きの回転軸Ａ１と、ＸＹ平面Ｐｘｙに対してワークＷの表面がなす回転角度θ１と、が表示されている。
【０２３９】
続くステップＳ１０５において、表示制御部１０８は、補正パラメータに基づいて視覚表示を更新する。具体的に、これ以降の処理（例えば、図１１におけるステップＳ１３以降のステップ、及び、図１２の各ステップ）では、制御部１０１は、補正パラメータに基づいて、該レーザ光走査部４による近赤外レーザ光及び測距光の走査方向を補正する。すなわち、制御部１０１は、補正パラメータに基づいてＸ方向とＹ方向とを修正し、ワークＷの傾きを補正するように、ＸＹ平面Ｐｘｙを補正する。
【０２４０】
これにより、Ｚスキャナ３３は、補正後のＸＹ平面に垂直な方向に沿って、近赤外レーザ光の焦点位置を調整することができるようになる。
【０２４１】
ＸＹ平面の補正を行った後、制御部１０１は、ワークＷの表面に対する距離の測定を再度実行し、その測定結果に基づいて、表示制御部１０８が表示部８０１の視覚表示を更新する。これにより、図１５Ｅに示すように、各ブロックＢｉの表示色が一致するようになる。このとき、設定面Ｒ４上に表示されるカメラ画像Ｐｗとしては、再度撮像してもよいし、補正パラメータに基づいてカメラ画像Ｐｗを台形補正し、その台形補正後の画像を表示してもよい。
【０２４２】
なお、ステップＳ１０５で例示した手法は、マーカコントローラ１００が自動的に行う処理であるが、例えば図１６に示すように、ワークＷの傾きを手動で調整してもよい。前述のように、ワークＷの傾きが調整され次第、制御部１０１は、ワークＷの表面に対する距離の測定を再度実行し、その測定結果に基づいて、表示制御部１０８が表示部８０１の視覚表示を更新する。この場合においても、Ｚスキャナ３３は、補正後のＸＹ平面に垂直な方向に沿って、近赤外レーザ光の焦点位置を調整することができるようになる。
【０２４３】
続くステップＳ１０６において、表示制御部１０８は、撮像領域Ｒ２に直交する回転軸Ａ２まわりにカメラ画像Ｐｗを回転させることにより、このカメラ画像Ｐｗを補正する（いわゆるθ回転補正）。このステップＳ１０６においては、設定面Ｒ４上でユーザが４点を指定することで、その４点が四隅となるようにカメラ画像Ｐｗの表示を更新することができる。
【０２４４】
以上説明したように、本実施形態に係るレーザ加工装置Ｌにおいては、図１５Ｃに例示するように、カメラ画像Ｐｗ上に定められた各測距点に対して距離を測定するとともに、各距離の長短を反映した視覚表示を行う。このように、加工領域Ｒ２の各部に対する距離を表示することで、ユーザは、ワークＷの傾きを把握することができる。
【０２４５】
そして、図１５Ｄに示すように、ワークＷの傾きを補正するための補正パラメータが算出され、その補正パラメータに基づいて視覚表示の更新と、近赤外レーザ光の焦点位置を調整する。
【０２４６】
このような構成を採ることで、ワークＷの傾きを補正するための手間が省ける。これにより、レーザ加工装置Ｌの使い勝手を向上させることができる。
【０２４７】
《他の実施形態》
前記実施形態では、設定面Ｒ４上に１つのワークＷが表示されている場合を例にとり説明したが、この場合には限られない。設定面Ｒ４上に複数のワークＷが表示されている場合であっても、本開示を適用することができる。その場合、複数のワークＷの各々について、１つずつ傾きを補正すればよい。
【０２４８】
また、前記実施形態では、撮像部としての広域カメラ６を用いた場合について説明したが、ここに開示された技術は、広域カメラ６を用いた場合に限定されず、狭域カメラ３７のように２次元走査可能な撮像部に適用することもできる。
【０２４９】
また、前記実施形態では、図１５Ｂに例示するように、測定領域Ｒ６が、撮像領域Ｒ２及び加工領域Ｒ１と一致していたが、本開示はこれに限定されない。測定領域Ｒ６は、撮像領域Ｒ２の一部、又は、加工領域Ｒ１の一部であってもよい。
【０２５０】
例えば、測定領域Ｒ６は、印字ブロックの全体又は一部に対して設定することもできる。この場合、測定領域Ｒ６が対応付けられた印字ブロックにおいて傾き補正が実施され、傾きを補正するための補正パラメータが算出される。算出された補正パラメータは、その印字ブロックの測距条件又は加工条件としてメモリ（条件設定記憶部１０２など）に記憶される。そして、実際の測距時又は加工時に参照されることで、印字ブロック毎の傾き補正を実現する。
【０２５１】
このような構成にすることで、例えば、ワークＷの上面のうち一部が傾斜面であって、他部が水平面であるような場合は、それら傾斜面と水平面のそれぞれに印字ブロックを設定し、設定された印字ブロックに対して上述した補正パラメータを対応付けて記憶させることができる。これにより、１つのワークＷに対して部分的な傾き補正を実現することができる。
【符号の説明】
【０２５２】
１      マーカヘッド
１０    筐体
２      レーザ光出力部
３      レーザ光案内部
３３    Ｚスキャナ（焦点調整部）
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（走査制御部）
１０３  距離測定部
１０５  表示制御部
１０７  設定部
１０８  補正パラメータ算出部
１１０  励起光生成部
８００  操作用端末
８０１  表示部
Ａ１    回転軸（補正パラメータ）
θ１    回転角度（補正パラメータ）
Ｂｉ    ブロック
Ｐｗ    撮像画像
Ｐｘｙ  ＸＹ平面
Ｒ１    加工領域
Ｒ２    撮像領域
Ｒ３    撮像領域
Ｒ４    設定面
Ｌ      レーザ加工装置
Ｓ      レーザ加工システム
Ｗ      ワーク（被加工物）
【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１３】
2020104162.tif 000016
【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【図１５Ｄ】
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【図１５Ｅ】
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【図１６】
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【図１７】
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