(57)【要約】【課題】曲面部が形成された被加工物を測距対象とした場合に、正反射に起因した測定誤差を抑制する。【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、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’の円周面Ｗａまでの距離を測定する距離測定部１０３と、円周面Ｗａの曲率半径と直交する方向に並んだ複数箇所に測距光が照射されるように、測距光を走査する制御部１０１と、測距光受光部５Ｂにおける複数の受光位置の中から、拡散反射光に起因した受光位置Ｘ０を特定する位置特定部１０４と、を備える。距離測定部１０３は、位置特定部１０４により特定された受光位置Ｘ０に基づいて、ワークＷ’の円周面Ｗａまでの距離を測定する。【選択図】図１４
2020104158.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、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へ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、
前記被加工物のうち、特定の曲率を有する曲面部の形状情報を設定する設定部と、
前記設定部により設定された形状情報に基づいて、前記曲面部における曲率半径と直交する方向に並んだ複数箇所に測距光が照射されるように、前記レーザ光走査部及び前記測距光出射部を制御する制御部と、
前記制御部によって前記複数箇所の各々に測距光が照射された場合に、前記測距光受光部における複数の受光位置の中から、拡散反射光に起因した受光位置を特定する位置特定部と、を備え、
前記距離測定部は、前記位置特定部により特定された受光位置に基づいて、前記被加工物における前記曲面部までの距離を測定する
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、
前記制御部は、前記曲率半径と直交する方向に測距光を走査することにより、前記複数箇所の各々に対して測距光を順番に照射する
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、
前記距離測定部は、前記制御部が測距光を走査した場合に、前記測距光受光部における複数の受光位置それぞれに対応した距離を測定し、
前記位置特定部は、前記制御部が測距光を走査した場合に、前記複数の受光位置それぞれに対応した各距離の変位量に基づいて、拡散反射光に起因した受光位置を特定する
ことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項４】
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、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の光量を検出し、
前記位置特定部は、前記制御部が測距光を走査したときの受光量を時系列に沿って積算するとともに、該積算後の受光量が相対的に大きな受光位置を、拡散反射光に起因した受光位置と判定する
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、
前記設定部は、前記形状情報として、円柱の中心軸、円錐の中心軸、及び、球の中心のうちの少なくとも１つを設定可能に構成されている
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一例として、レーザ光を発光する半導体レーザと、レーザ光の反射光が結像するよう配置された１対の受光素子（半導体位置検出素子）と、を備えたものが開示されている。
【０００５】
また特許文献３には、前記特許文献１及び２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。
【０００６】
前記特許文献３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】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−３１５０３１号公報
【特許文献２】特開平１０−０５１１９５号公報
【特許文献３】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】
【０００８】
しかし、前記特許文献３に記載されているような測距光は、その出射方向に沿って略直線状に伝搬するところ、実際には円錐状に拡がりながら伝搬することになる。
【０００９】
ここで、例えば円柱など、特定の曲面部が形成された被加工物へ測距光を照射する場合を考える。この場合、仮に、測距光が拡がらずに伝搬したとすると、曲面部において局所的に反射された測距光は、特定の反射角を以て伝搬する正反射光となる。
【００１０】
しかしながら、前述のように、測距光が拡がりながら伝搬したとすると、曲面部の各所において略同時に反射された測距光が、それぞれ、特定の反射角を以て伝搬する正反射光となる。この場合、各正反射光の反射角は、曲面部の曲率が大きくなるに従って、より一層バラツクようになっている。
【００１１】
したがって、例えば円柱状の被加工物にあっては、板状の被加工物に比して、各正反射光が受光素子に至る可能性が高まる。そのため、単に受光素子のレイアウトに工夫を凝らしたり、受光素子を複数配置したりするだけでは、正反射光が受光素子に至る可能性が、少なからず残り得る。
【００１２】
そして、受光素子に到達した正反射光は、拡散反射光と同時に検出されることになるため、いずれの検出値を用いるべきか判断することを考慮すると、測定誤差の要因となり不都合である。
【００１３】
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、曲面部が形成された被加工物を測距対象とした場合に、正反射に起因した測定誤差を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
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、を備えるレーザ加工装置に係る。
【００１５】
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へ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、前記被加工物のうち、特定の曲率を有する曲面部の形状情報を設定する設定部と、前記設定部により設定された形状情報に基づいて、前記曲面部における曲率半径と直交する方向に並んだ複数箇所に測距光が照射されるように、前記レーザ光走査部及び前記測距光出射部を制御する制御部と、前記制御部によって前記複数箇所の各々に測距光が照射された場合に、前記測距光受光部における複数の受光位置の中から、拡散反射光に起因した受光位置を特定する位置特定部と、を備え、前記距離測定部は、前記位置特定部により特定された受光位置に基づいて、前記被加工物における前記曲面部までの距離を測定する。
【００１６】
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。
【００１７】
ここで、被加工物のうち、特定の曲率を有する曲面部における形状情報は、設定部により設定される。この形状情報に基づいて、曲率半径と直交する方向に並んだ複数箇所に、測距光を照射することができる。
【００１８】
この場合、拡散反射光に起因した受光位置は、被加工物までの距離に応じて変動する。それに対し、正反射光に起因した受光位置は、曲面部との位置関係に応じて変動する。
【００１９】
そして、前記のように、曲率半径と直交する方向に測距光の照射先を移動させた場合、被加工物までの距離は、曲面部との位置関係に比して変動しない。したがって、拡散反射光に起因した受光位置は、正反射光に起因した受光位置に比して変位しないようになっている。
【００２０】
よって、例えば受光位置の変位量等をモニタすることで、位置特定部は、測距光受光部における複数の受光位置の中から、拡散反射光に起因した受光位置を特定することが可能となる。そして、距離測定部は、位置特定部により特定された受光位置（拡散反射光に起因した受光位置）に基づいて、曲面部までの距離を測定する。これにより、正反射に起因した受光の影響を排除することができ、測定誤差を抑制することができる。
【００２１】
また、本開示の第２の側面によれば、前記制御部は、前記曲率半径と直交する方向に測距光を走査することにより、前記複数箇所の各々に対して測距光を順番に照射する、としてもよい。
【００２２】
この構成によれば、測距光出射部は、レーザ光走査部を介して測距光を出射することから、制御部がレーザ光走査部を制御することで、測距光を走査して照射先を移動させることができる。そうして走査して得られた検出結果を時系列に沿って解析することで、各受光位置の変位量を直接的、又は、間接的にモニタすることができる。前記のように、拡散反射光に起因した受光位置は、正反射光に起因した受光位置に比して変位しない。
【００２３】
このような傾向を利用して、拡散反射光に起因した受光位置を特定することができ、正反射光に起因した測定誤差を抑制する上で有利になる。
【００２４】
また、本開示の第３の側面によれば、前記距離測定部は、前記制御部が測距光を走査した場合に、前記測距光受光部における複数の受光位置それぞれに対応した距離を測定し、前記位置特定部は、前記制御部が測距光を走査した場合に、前記複数の受光位置それぞれに対応した各距離の変位量に基づいて、拡散反射光に起因した受光位置を特定する、としてもよい。
【００２５】
この構成によれば、拡散反射光に起因した受光位置を特定することができ、正反射に起因した測定誤差を抑制する上で有利になる。
【００２６】
また、本開示の第４の側面によれば、前記測距光受光部は、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の光量を検出し、前記位置特定部は、前記制御部が測距光を走査したときの受光量を時系列に沿って積算するとともに、該積算後の受光量が相対的に大きな受光位置を、拡散反射光に起因した受光位置と判定する、としてもよい。
【００２７】
前記のように、拡散反射光に起因した受光位置は、正反射光に起因した受光位置に比して変位しない。よって、前記のように受光量を積算すると、拡散反射光に起因した受光量は、正反射光に起因した受光量に比して大きなピークを形成することになる。
【００２８】
このような傾向を利用して、拡散反射光に起因した受光位置を特定することができ、そのことで、正反射に起因した測定誤差を抑制する上で有利になる。
【００２９】
また、本開示の第５の側面によれば、前記設定部は、前記形状情報として、円柱の中心軸、円錐の中心軸、及び、球の中心のうちの少なくとも１つを設定可能に構成されている。
【発明の効果】
【００３０】
以上説明したように、前記レーザ加工装置によれば、曲面部が形成された被加工物を測距対象とした場合に、正反射に起因した測定誤差を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【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、三角測距方式について説明する図である。
【図１０】図１０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１１Ａ】図１１Ａは、拡散反射光を例示する図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、正反射光を例示する図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、測距光の拡がりに起因した、正反射光の影響について説明する図である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、測距光の拡がりに起因した、正反射光の影響について説明する図である。
【図１３】図１３は、正反射光と、拡散反射光とが受光素子に入射する状況について説明する図である。
【図１４】図１４は、曲率半径と直交する方向に測距光を走査したときの、受光量分布を例示する図である。
【図１５】図１５は、拡散反射光の特定手順について例示するフローチャートである。
【図１６】図１６は、形状情報の設定画面について例示する図である。
【図１７】図１７は、受光量分布の積算値について例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
＜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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
＜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。
【００５３】
（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。
【００５４】
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。
【００５５】
（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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
（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。
【００５９】
以下、励起光生成部１１０の各部について順番に説明する。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
（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。
【００６５】
なお、測距ユニット５は、後述の如く、ワークＷへと測距光を出射するとともに、出射先のワークＷによって反射された測距光を受光することができる。距離測定部１０３は、そうして反射された測距光の受光位置に基づいて測定を行うよう構成されている。
【００６６】
ところが、ワークＷの材質又は表面状態次第では、測定に利用可能な拡散反射光（図１１の上図を参照）ばかりでなく、測定に不要な正反射光（図１１の下図を参照）までもが、測距ユニット５に受光される可能性がある。
【００６７】
そこで、本実施形態に係るマーカコントローラ１００は、正反射光に起因した受光を特定するための位置特定部１０４と、位置特定部１０４に関連した設定部１０５とを備えている。位置特定部１０４による判定結果は、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。
【００６８】
本実施形態に係る距離測定部１０３は、そうした位置特定部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。
【００６９】
なお、距離測定部１０３、位置特定部１０４及び設定部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、位置特定部１０４を兼用してもよい。
【００７０】
距離測定部１０３、位置特定部１０４及び設定部１０５の詳細については後述する。
【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、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。
【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。
【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、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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
−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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
−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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
（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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
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）。
【０１３７】
（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。
【０１３８】
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。
【０１３９】
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。
【０１４０】
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。
【０１４１】
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）。
【０１４２】
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。
【０１４３】
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。
【０１４４】
−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。
【０１４５】
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。
【０１４６】
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。
【０１４７】
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。
【０１４８】
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。
【０１４９】
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。
【０１５０】
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。
【０１５１】
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。
【０１５２】
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。
【０１５３】
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。
【０１５４】
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。
【０１５５】
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。
【０１５６】
−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。
【０１５７】
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。
【０１５８】
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。
【０１５９】
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。
【０１６０】
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。
【０１６１】
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。
【０１６２】
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。
【０１６３】
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。
【０１６４】
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。
【０１６５】
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。
【０１６６】
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。
【０１６７】
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。
【０１６８】
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。
【０１６９】
＜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。
【０１７０】
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）、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。
【０１７１】
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。
【０１７２】
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。
【０１７３】
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。
【０１７４】
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。
【０１７５】
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。
【０１７６】
＜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１０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。
【０１７７】
図１０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。
【０１７８】
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。
【０１７９】
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。
【０１８０】
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。
【０１８１】
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。
【０１８２】
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。
【０１８３】
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。
【０１８４】
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。
【０１８５】
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。
【０１８６】
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。
【０１８７】
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。
【０１８８】
＜円柱ワークにおける正反射光の影響について＞
図１１Ａは拡散反射光を例示する図であり、図１１Ｂは正反射光を例示する図である。また、図１２Ａ及び図１２Ｂは測距光の拡がりに起因した正反射光の影響について説明する図であり、図１３は、正反射光と、拡散反射とが受光素子５６Ｌに入射する状況について説明する図である。
【０１８９】
さらに、図１４は曲率半径と直交する方向に測距光を走査したときの、受光量分布を例示する図であり、図１５は拡散反射光の特定手順について例示するフローチャートである。
【０１９０】
以下、種々の形状を有するワークＷのうち、その加工されるべき表面に曲面が設けられているものについては、符号「Ｗ’」を付す場合がある。
【０１９１】
ワークＷによって測距光が反射されると、図１１Ａに示すように、いわゆる拡散反射光が略等方的に伝搬することになる。一方、ワークＷの材料、又は、表面状態次第では、図１１Ａに示す拡散反射光に加えて、図１１Ｂに示すような正反射光が生じる可能性がある。正反射光が受光素子５６Ｌに入射してしまうと、距離の測定に悪影響が生じ得るため望ましくない。
【０１９２】
そこで、受光素子５６Ｌのレイアウトに工夫を施したり、本実施形態に係る測距ユニット５のように一対の受光素子５６Ｌ、５６Ｒを用いたりすることで、受光素子５６Ｌに正反射光が入射しないように構成することが考えられる。
【０１９３】
ところが、測距光をはじめとするレーザ光は、理想的には、図１２Ａの左図に示すように直線状に伝搬する。この場合、ワークＷ’の表面により局所的に反射された測距光は、特定の反射角θａを以て伝搬する正反射光となる。
【０１９４】
しかしながら、実際の測距光は、図１２Ａの右図に示すように円錐状に拡がりながら伝搬することになる。この場合、ワークＷ’の表面によって同時多発的に反射された測距光が、それぞれ、特定の反射角を以て伝搬する正反射光となる。各正反射光の反射角は、ワークＷ’の表面の曲率が大きくなるに従って、より一層バラツクようになっている。
【０１９５】
すなわち、測距光の拡がりに起因した現象は、板状のワークＷにおいても共通するところ、特に、円柱状のワークＷ’のように、ワークＷ’表面の曲率が相対的に大きいワークＷ’にあっては、各正反射光が様々な方向に伝搬してしまい、正反射光が受光素子５６Ｌに至る可能性が高まることになる。図１２Ｂに例示するようにワークＷ’の曲率が大きくなるにして、各正反射光の拡がりは大きくなる。
【０１９６】
そのため、単に受光素子５６Ｌのレイアウトに工夫を凝らしたり、受光素子５６Ｌ、５６Ｒを複数配置したりするだけでは、正反射光が受光素子５６Ｌに至る可能性が、少なからず残り得る。
【０１９７】
そして、図１３に例示するように、受光素子５６Ｌに到達した正反射光は、拡散反射光と同時に検出されることになるため、いずれの検出値を用いるべきか判断することを考慮すると、測定誤差の要因となり不都合である。
【０１９８】
それに対し、本実施形態に係るマーカコントローラ１００は、ワークＷ’の形状を考慮した処理を実行することで、正反射光に起因した検出値を特定するように構成されている。
【０１９９】
具体的には、まず、前述の設定部１０５が、外部からの操作入力等に基づいて、ワークＷ’毎に、曲面部の形状情報を設定する。ここでいう“曲面部”とは、ワークＷ’のうち、特定の曲率を有する部位を指す。本実施形態では、操作用端末８００を介して、ユーザが曲面部の形状情報を設定するように構成されている。
【０２００】
なお、本実施形態では、曲面部が形成されたワークＷ’として、円柱状のワークＷ’を例示している。そのため、曲面部は、いわゆる円周面に相当する。そこで、以下の記載では、曲面部を単に「円周面」と呼称するとともに、図１２Ｂに例示するように、符号「Ｗａ」を付す。
【０２０１】
ここで、設定部１０５は、形状情報として、円柱の中心軸、円錐の中心軸、及び、球の中心のうちの少なくとも１つを設定可能に構成されている。
【０２０２】
そして、制御部１０１は、設定部１０５により設定された形状情報に基づいて、円周面Ｗａにおける曲率半径と直交する方向に並んだ複数箇所に測距光が照射されるように、レーザ光走査部４と測距光出射部５Ｂを制御する。ここで、制御部１０１は、曲率半径と直交する方向に測距光を走査することにより、この曲率半径と直交する方向に並んだ複数箇所の各々に対して測距光を順番に照射することができる。
【０２０３】
なお、「曲率半径と直交する方向」は、例えば、操作用端末８００を介してユーザが手動で指定してもよいし、形状情報に基づいて、制御部１０１が自動的に決定してもよい。例えば、形状情報として円柱の中心軸が設定されている場合、その円周面の接線に沿って延び、かつ円柱の中心軸まわりに周回する方向が、「曲率半径と直交する方向」となる。
【０２０４】
前述のように、本実施形態では、曲面部が形成されたワークＷ’として、円柱状のワークＷ’を例示している。この場合、「曲率半径と直交する方向」とは、前述のように、円周面Ｗａの接線に沿って延び、かつ円柱の中心軸まわりに周回する方向に等しい。以下の記載では、同方向を単に「直交方向」と呼称するとともに、図１４に例示するように、符号「Ａ１」を付す。
【０２０５】
ここで、例えば、図１４の上図に示すように、ワークＷ’の円周面Ｗａに測距光を出射したとする。この場合、図１３に例示したように、受光素子５６Ｌには、正反射光と拡散反射光が入射する可能性がある。
【０２０６】
そこで、図１４においては図示を省略するが、受光素子５６Ｌに正反射光と拡散反射光が入射したと仮定すると、そのときに得られる受光量分布には、正反射光に起因した分布（受光位置：Ｘ１）と、拡散反射光に起因した分布（受光位置：Ｘ０）とが、併存することになる（図１４の上図参照）。
【０２０７】
ところで、図９を用いて説明したように、特に拡散反射光に起因した受光位置は、ワークＷまでの距離に応じて変動する。それに対し、正反射光に起因した受光位置は、円周面Ｗａとの位置関係（特に、測距光の入射角）に応じて変動する。
【０２０８】
そのため、直交方向Ａ１に沿って測距光の照射先を移動させた場合、ワークＷまでの距離は、円周面Ｗａとの位置関係に比して変動しない。したがって、拡散反射光に起因した受光位置は、正反射光に起因した受光位置に比して変位しないようになっている。
【０２０９】
例えば、図１４の中図に示したように、直交方向Ａ１に測距光の照射先を移動させた場合、正反射光に起因した分布は、受光位置Ｘ１から受光位置Ｘ２に変位するのに対し、拡散反射光に起因した分布は、受光位置Ｘ０から実質的に変位しない。
【０２１０】
そして、図１４の下図に示したように、測距光の照射先をさらに移動させた場合、正反射光に起因した分布は、受光位置Ｘ２から受光位置Ｘ３に変位するのに対し、拡散反射光に起因した分布は、受光位置Ｘ０から実質的に変位しない。
【０２１１】
図１４に示した傾向に基づいて、位置特定部１０４は、直交方向Ａ１に並んだ複数箇所の各々に測距光が照射された場合に、測距光受光部５Ｂにおける複数の受光位置の中から、拡散反射光に起因した受光位置Ｘ０を特定する。
【０２１２】
拡散反射光に起因した受光位置Ｘ０を特定するべく、位置特定部１０４は、測距光を走査した場合の、測距光受光部５Ｂにおける各受光位置の変位量に基づいて、拡散反射光に起因した受光位置Ｘ０を特定する。
【０２１３】
ここで、本実施形態に係る位置特定部１０４は、受光位置の大きさを直接的に用いるのではなく、これを間接的に用いることで、拡散反射光に起因した受光位置Ｘ０を特定する。
【０２１４】
具体的に、距離測定部１０３は、制御部１０１が測距光を走査した場合に、測距光受光部５Ｂにおける複数の受光位置それぞれに対応した距離を、時系列に沿って測定する。そして、位置特定部１０４は、そうして得られた各距離（制御部１０１が測距光を走査した場合に、複数の受光位置それぞれに対応した各距離）の変位量に基づいて、拡散反射光に起因した受光位置Ｘ０を特定する。
【０２１５】
例えば、位置特定部１０４は、図１４の受光位置Ｘ１に対応した距離と、受光位置Ｘ２に対応した距離との差分を算出したり、図１４の上図における受光位置Ｘ０に対応した距離と、同中図における受光位置Ｘ０に対応した距離との差分を算出したりする。なお、差分の算出は、各受光位置に対応する受光量分布の取得タイミングが異なるもの同士で行うことが好ましい。
【０２１６】
位置特定部１０４は、そうして算出された差分が最も小さい受光量分布を、拡散反射光に起因した受光量分布と判断し、同分布に対応した受光位置Ｘ０を特定する。
【０２１７】
このように、各受光位置の変動量を直接モニタするのではなく、受光位置に対応した距離を介して間接的にモニタすることで、拡散反射光に起因した受光位置Ｘ０を精度よく特定することが可能となる。距離測定部１０３は、位置特定部１０４により特定された受光位置Ｘ０に基づいて、ワークＷ’における円周面Ｗａまでの距離を測定する。具体的に、距離測定部１０３は、ワークＷ’における円周面Ｗａまでの距離として、拡散反射光に起因した受光位置Ｘ０に対応した距離を出力する。
【０２１８】
なお、拡散反射光に起因した受光位置Ｘ０を特定する際に、距離以外の物理量を用いた場合、距離測定部１０３は、この受光位置Ｘ０を含んだ所定範囲外の領域をマスクして、その所定範囲外の領域に受光した反射光の影響を除外することができる。これにより、正反射光に起因した受光位置Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３を排除することができる。
【０２１９】
なお、図１４に例示したように、制御部１０１は、拡散反射光に起因した受光位置Ｘ０を特定する場合、円周面Ｗａにおける直交方向Ａ１に並んだ３箇所以上に測距光を照射してもよい。これにより、受光位置Ｘ０を精度よく特定することができる。
【０２２０】
また、「直交方向Ａ１」が複数ある場合、測距光を走査したときの反射光の移動方向が、受光面５６ａ上で画素の並び方向に沿うような方向を選択することが好ましい。
【０２２１】
また図１４では、正反射光の波形の大きさ（受光量の大きさ）は、全て同じになっているが、より厳密に言えば、受光位置Ｘ０から離れるに従って、波形の大きさは小さくなる。すなわち、受光位置Ｘ１、Ｘ２、Ｘ０と移動するにしたがって正反射光の波形の大きさは大きくなり、また、受光位置Ｘ０からＸ３へと、Ｘ０から離れるにしたがって、正反射光の波形の大きさは小さくなる。
【０２２２】
（拡散反射光の特定手順の具体例）
以下、拡散反射光の特定手順の具体例について説明する。図１５は、拡散反射光の特定手順について例示するフローチャートである。
【０２２３】
まず、図１５のステップＳ２０１において、マーカコントローラ１００が、正反射光を特定すべきタイミングが否かを判定する。このタイミングとしては、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。正反射光を特定すべき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、正反射光を特定すべき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。
【０２２４】
続くステップＳ２０２において、制御部１０１が、設定部１０５が設定した形状情報を読み込む。制御部１０１はまた、そうして読み込んだ形状情報に基づいて、測距光の走査方向（直交方向Ａ１）を決定する。
【０２２５】
続くステップＳ２０３において、制御部１０１が、ステップＳ２０２で定めた方向に沿って測距光を走査する。これにより、位置特定部１０４は、時系列順に、複数の受光量分布を取得する（ステップＳ２０４）。
【０２２６】
続くステップＳ２０５において、位置特定部１０４は、各受光量分布のピーク位置を検出し、これを受光位置とみなす。同ステップで得られる受光位置には、拡散反射光に起因したものと、正反射光に起因したものが併存することになる。そして、ステップＳ２０６において、距離測定部１０４が、各受光位置に対応した距離を測定する。
【０２２７】
続くステップＳ２０７において、位置特定部１０４は、ステップＳ２０６において距離測定部１０４が測定した距離を、受光量分布の取得タイミングが異なるもの同士で算出する。位置特定部１０４は、そうして算出された差分（特に、時系列に沿った変位量）に基づいて、拡散反射光に起因した受光位置Ｘ０を特定する。
【０２２８】
そして、ステップＳ２０８において、距離測定部１０３は、ステップＳ２０７で特定された受光位置Ｘ０に対応する距離を選択し、これを最終的な測定結果として出力する。
【０２２９】
こうして、距離測定部１０３は、位置特定部１０４により特定された受光位置Ｘ０に基づいて、ワークＷ’の円周面Ｗａまでの距離を測定し、これを最終的な測定結果として出力することができる。
【０２３０】
図１６は、表示部８０１における表示態様のうち、特に、形状情報の設定画面を例示している。同図に示す画面において、例えばボタンＢ２を操作することで、加工対象とされるワークＷ’の形状を選択したり、そうして選択されたワークＷ’において、マーキングパターンのレイアウトを変更したり、することができる。また、矢印Ａ３に例示するように、拡散反射光に起因した受光位置Ｘ０を特定する際の走査方向Ａ１についてもこの画面で設定することができる。
【０２３１】
すなわち、図１６に示す画面を通じて、ワークＷ’が円柱形状であることが設定されると、その円柱形状の頂点座標と、同円柱の中心軸に対して垂直な方向を定めることができる。これにより、矢印Ａ３に示す走査方向Ａ１を決定することが可能となる。
【０２３２】
以上説明したように、拡散反射光に起因した受光位置Ｘ０は、図１４に示すように、ワークＷ’までの距離に応じて変動する。それに対し、正反射光に起因した受光位置Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３は、円周面Ｗａとの位置関係に応じて変動する。
【０２３３】
例えば、円周面Ｗａの曲率半径と直交する方向に測距光の照射先を移動させた場合、図１４に示すように、ワークＷ’までの距離は、円周面Ｗａとの位置関係に比して変動しない。したがって、拡散反射光に起因した受光位置Ｘ０は、正反射光に起因した受光位置Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３に比して変位しないようになっている。
【０２３４】
よって、図１５に示すように、受光位置に基づいた距離の変位量等をモニタすることで、位置特定部１０４は、測距光受光部５Ｂにおける複数の受光位置の中から、拡散反射光に起因した受光位置Ｘ０を特定することが可能となる。そして、距離測定部１０３は、位置特定部１０４により特定された受光位置Ｘ０に基づいて、円周面Ｗａまでの距離を測定する。これにより、正反射に起因した受光の影響を排除することができ、測定誤差を抑制することができる。
【０２３５】
また、図１４に示すように、測距光出射部５Ａは、レーザ光走査部４を介して測距光を出射することから、制御部１０１がレーザ光走査部４を制御することで、測距光を走査して照射先を移動させることができる。そうして走査して得られた検出結果（受光量分布）を時系列に沿って解析することで、各受光位置の変位量を直接的に、又は、間接的にモニタすることができる。前記のように、拡散反射光に起因した受光位置Ｘ０は、正反射光に起因した受光位置に比して変位しない。
【０２３６】
このような傾向を利用して、拡散反射光に起因した受光位置Ｘ０を特定することができ、正反射光に起因した測定誤差を抑制する上で有利になる。
【０２３７】
《他の実施形態》
前記実施形態では、形状情報の設定方法について、図１６を用いて説明したが、この構成には限定されない。例えば製造ライン上にレーザ加工システムＳを設置する場合は、そのラインを稼動させる前の準備段階であれば、様々な手法を用いて形状情報を設定することができる。
【０２３８】
例えば、レーザ加工システムＳは、同システムＳの運用に先立って、加工対象となるワークの形状を示すＣＡＤデータを読み込んでもよい。この場合、設定部１０５は、そうして読み込まれたＣＡＤデータに基づいて、ワーク表面の曲率半径を推定することができる。
【０２３９】
また、レーザ加工システムＳの運用に先立って、予め、加工対象となるワークに対して網羅的に距離の測定を実施して、その測定結果に基づいて、設定部１０５がワークの表面形状を推定してもよい。
【０２４０】
また、前記実施形態では、拡散反射光に起因した受光位置Ｘ０に対応した距離の変位量に基づいた手法について説明したが、ここに開示された技術は、そのような手法には限定されない。例えば、各受光位置に対応した受光量の積算値に基づいて、拡散反射光に起因した受光位置Ｘ０を特定することができる。
【０２４１】
図１７は、受光量分布の積算値について例示する図である。詳しくは、この図１７は、図１４に示した３つのグラフを重ね合わせた結果を例示している。同図から見て取れるように、拡散反射光に起因した受光位置Ｘ０に係る積算値のピークの高さＰ０は、正反射光に起因した他の受光位置Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３に係る積算値のピークの高さＰ１に比して大きくなる。
【０２４２】
したがって、位置特定部１０４は、制御部１０１が測距光を走査したときの受光量を時系列順に沿って積算するとともに、該積算後の受光量が相対的に大きな受光位置Ｘ０を、拡散反射光に起因した受光位置Ｘ０と判定する、と構成することができる。この構成によれば、前記実施形態と同様に、散反射光に起因した受光位置Ｘ０を精度よく判定することができる。
【符号の説明】
【０２４３】
１      マーカヘッド
１０    筐体
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
１０２  条件設定記憶部（設定部）
１０３  距離測定部
１０４  位置特定部
１０５  設定部
１１０  励起光生成部
Ａ１    直交方向（曲面部における曲率半径に直交する方向）
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）
Ｗ’    ワーク（被加工物）
Ｗｓ    円周面（曲面部）
Ｘ０    拡散反射光に起因した受光位置
【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１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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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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