(57)【要約】【課題】較正精度を向上させる。【解決手段】レーザ加工装置Ｌは、レーザ光を出射するレーザ光出力部２と、ワークＷの表面上でレーザ光を走査する第１及び第２スキャナ４１、４２と、測距光を出射する測距光出射部５Ａと、第１及び第２スキャナ４１、４２が特定の回転姿勢にある状態で、測距光出射部５Ａを一端として構成される補正用光路Ｐｃの他端となる位置に配置され、かつ補正用光路Ｐｃの光路長が予め定められた基準距離となるように配置された基準部材６１と、ワークＷ又は基準部材６１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における受光位置に基づいて、三角測距方式によりワークＷ又は基準部材６１までの距離を測定する距離測定部１０３と、基準部材６１までの距離の測定結果と予め記憶された基準距離を比較することにより、距離測定部１０３による測定結果を補正する距離補正部１０４と、を備える。【選択図】図１８
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【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第１方向に走査する第１スキャナと、該第１スキャナにより走査されたレーザ光を前記第１方向と略直交する第２方向に走査する第２スキャナと、からなり、該第２スキャナにより走査されたレーザ光を被加工物へ照射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、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第１測距光、又は、該測定結果を補正するための第２測距光を前記レーザ光走査部に出射する測距光出射部と、
前記第１スキャナ及び第２スキャナのうちの少なくとも一方が特定の回転姿勢にある状態で、前記測距光出射部を一端として前記レーザ光走査部を介して構成される補正用光路の他端となる位置に配置され、該補正用光路の光路長が予め定められた基準距離となるように配置された基準部材と、
前記筐体の内部に設けられ、前記被加工物により反射された第１測距光と、前記基準部材により反射された第２測距光とのいずれか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第１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とともに、前記測距光受光部における第２測距光の受光位置に基づいて、三角測距方式により前記基準部材までの距離を測定する距離測定部と、
前記基準距離を予め記憶した基準距離記憶部と、
前記補正用光路を用いて前記基準部材までの距離が測定された場合に、該測定結果と前記基準距離記憶部に記憶された前記基準距離とを比較することにより、前記距離測定部による測定結果を補正する距離補正部と、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、
前記基準部材は、前記第１スキャナ及び前記第２スキャナが双方とも特定の回転姿勢にある場合に前記補正用光路が構成されるよう配置され、
前記補正用光路における前記測距光出射部と前記基準部材との間には、前記第１スキャナと前記第２スキャナとが順番に配置されている
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、
前記補正用光路における前記第２スキャナと前記基準部材との間に配置され、前記第２スキャナにより走査された第２測距光を前記基準部材へ指向させる反射ミラーを備える
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、
前記第１スキャナ及び第２スキャナのうちの少なくとも一方がなす前記特定の回転姿勢は、前記被加工物の表面上での、前記レーザ光走査部によるレーザ光の走査範囲外となる回転姿勢である
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、
前記筐体の内部において前記レーザ光出力部から前記レーザ光走査部へ至る光路の途中に設けられ、前記測距光出射部から出射された第１測距光又は第２測距光を前記光路に合流させる合流機構を備え、
前記合流機構は、前記被加工物により反射されて前記レーザ光走査部へ戻る第１測距光、又は、前記基準部材により反射されて前記レーザ光走査部へ戻る第２測距光を前記測距光受光部へ導く
ことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項６】
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第１方向に走査する第１スキャナと、該第１スキャナにより走査されたレーザ光を前記第１方向と略直交する第２方向に走査する第２スキャナと、からなり、該第２スキャナにより走査されたレーザ光を被加工物へ照射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、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第１測距光、又は、該測定結果を補正するための第２測距光を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第１測距光が出射される場合は、該第１測距光の少なくとも一部を前記レーザ光走査部へ導く一方、前記測距光出射部から第２測距光が出射される場合は、該第２測距光の少なくとも一部を前記レーザ光走査部以外の部位へ導く分岐機構と、
前記第１スキャナ及び第２スキャナのうちの少なくとも一方が特定の回転姿勢にある状態で、前記測距光出射部を一端として前記分岐機構を介して構成される補正用光路の他端となる位置に配置され、かつ該補正用光路の光路長が予め定められた基準距離となるように配置された基準部材と、
前記筐体の内部に設けられ、前記被加工物により反射された第１測距光と、前記基準部材により反射された第２測距光とのいずれかを前記分岐機構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第１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とともに、前記測距光受光部における第２測距光の受光位置に基づいて、三角測距方式により前記基準部材までの距離を測定する距離測定部と、
前記基準距離を予め記憶した基準距離記憶部と、
前記補正用光路を用いて前記基準部材までの距離が測定された場合に、該測定結果と前記基準距離記憶部に記憶された前記基準距離とを比較することにより、前記距離測定部による測定結果を補正する距離補正部と、を備える
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、
前記分岐機構は、前記測距光出射部から出射される光を反射する可動式ミラーを有し、
前記可動式ミラーは、前記測距光出射部から第１測距光が出射される場合は、前記測距光出射部と前記レーザ光走査部とを結ぶ光路から退避される一方、前記測距光出射部から第２測距光が出射される場合は、前記測距光出射部と前記レーザ光走査部とを結ぶ光路へ挿入される
ことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項８】
請求項６に記載されたレーザ加工装置において、
前記分岐機構は、前記測距光出射部から出射される光の一部を透過させ、他部を反射するビームスプリッタを有し、
前記ビームスプリッタは、前記測距光出射部から出射される光の一部を前記レーザ光走査部へ導くとともに、他部を前記基準部材へ導くよう配置される
ことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項９】
請求項６に記載されたレーザ加工装置において、
前記第１測距光の波長と、前記第２測距光の波長とは相違し、
前記分岐機構は、前記第１測距光及び前記第２測距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を有し、
前記ダイクロイックミラーは、前記第１測距光を前記レーザ光走査部へ導くとともに、前記第２測距光を前記基準部材へ導くよう配置される
ことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項１０】
請求項６から９のいずれか１項に記載のレーザ加工装置において、
前記筐体の内部において前記レーザ光出力部から前記レーザ光走査部へ至る光路の途中に設けられ、前記測距光出射部から出射された第１測距光又は第２測距光を前記光路に合流させる合流機構を備え、
前記合流機構は、前記被加工物により反射されて前記レーザ光走査部へ戻る第１測距光、又は、前記基準部材により反射されて前記レーザ光走査部へ戻る第２測距光を前記測距光受光部へ導くように構成され、
前記分岐機構は、前記測距光出射部と前記合流機構とを結ぶ光路の途中に設けられている
ことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか１項に記載されたレーザ加工装置において、
前記基準部材は複数であり、
前記複数の基準部材は、前記基準距離が互いに異なるように配置されている
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たレーザ光（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】
一方、特許文献２には、前記特許文献１に記載されているような測距センサ（変位センサ）と、これを較正するための治具（較正用治具）が開示されている。この治具は、レーザ加工装置とは別体の部材であり、作業者によって外部から持ち込まれて設置されるようになっている。
【０００５】
具体的に、前記特許文献２に開示されている治具は、測距センサの較正に際して、被加工物（加工対象物）を載置するためのステージ上に設置される。そうして設置された治具に対し、変位センサから測距光（計測用レーザ光）を照射するとともに、その反射光を適宜検出することで、測距センサを較正する。
【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】
しかしながら、前記特許文献２に係る構成を採用した場合、測距センサを較正するためには、別途治具を用意する必要がある。そのため、手間がかかり不都合である。また、この治具を用いるためには、別の手段によって、レーザ加工装置から治具までの距離を予め測定しておく必要がある。
【０００８】
さらに、前記特許文献２に開示されている治具は、外部から持ち込まれてステージ上に設置されるようになっているため、ステージ周辺の外乱光、及び治具の表面状態に起因して較正精度が低下する虞がある。
【０００９】
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、較正精度を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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第１方向に走査する第１スキャナと、該第１スキャナにより走査されたレーザ光を前記第１方向と略直交する第２方向に走査する第２スキャナと、から成り、該第２スキャナにより走査されたレーザ光を被加工物へ照射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、を備えるレーザ加工装置に係る。
【００１１】
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第１測距光、又は、該測定結果を補正するための第２測距光を前記レーザ光走査部に出射する測距光出射部と、前記第１スキャナ及び第２スキャナのうちの少なくとも一方が特定の回転姿勢にある状態で、前記測距光出射部を一端として前記レーザ光走査部を介して構成される補正用光路の他端となる位置に配置され、該補正用光路の光路長が予め定められた基準距離となるように配置された基準部材と、前記筐体の内部に設けられ、前記被加工物により反射された第１測距光と、前記基準部材により反射された第２測距光とのいずれか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第１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とともに、前記測距光受光部における第２測距光の受光位置に基づいて、三角測距方式により前記基準部材までの距離を測定する距離測定部と、前記基準距離を予め記憶した基準距離記憶部と、前記補正用光路を用いて前記基準部材までの距離が測定された場合に、該測定結果と前記基準距離記憶部に記憶された前記基準距離とを比較することにより、前記距離測定部による測定結果を補正する距離補正部と、を備える。
【００１２】
「測距光出射部」及び「測距光受光部」が、本開示における測距センサに相当する。
【００１３】
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、測距光出射部が第１測距光を出射する。測距光出射部から出射された第１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第１測距光は、被加工物によって反射された後、レーザ光走査部に戻り測距光受光部に至る。この測距光受光部における第１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。
【００１４】
一方、距離測定部による測定結果を補正する場合、測距光出射部が第２測距光を出射する。この場合、第１スキャナ及び第２スキャナのうちの少なくとも一方を特定の回転姿勢とすることにより、レーザ光走査部を介して測距光出射部と基準部材を結ぶ補正用光路が構成される。補正用光路は、測距光出射部を一端とする一方、基準部材を他端とする光路であり、測距光出射部と基準部材との間を行き来する途中で、レーザ光走査部を経由するようになっている。よって、測距光出射部から出射された第２測距光は、レーザ光走査部を介して基準部材に照射される。基準部材に照射された第２測距光は、基準部材によって反射された後、レーザ光走査部に戻り測距光受光部に至る。この測距光受光部における第２測距光の受光位置に基づいて、距離測定部が、基準部材までの距離を測定する。距離測定部による測定結果は、基準距離記憶部に記憶された基準距離との比較によって補正される。
【００１５】
ここで、基準部材は予め設けられているため、基準部材に相当する部材を別途用意する必要はない。これにより、較正の手間を省き、ひいては較正精度を向上させることができる。また、基準部材は、該基準部材に係る補正用光路の光路長が、予め定められた基準距離となるように配置されている。この基準距離は、基準距離記憶部によって予め記憶されている。このことも、測距センサを較正するにあたり、その手間を省く上で有効である。
【００１６】
また、前記の構成によれば、レーザ光走査部を介して第２測距光が照射されるようになっているから、第１及び第２スキャナの少なくとも一方に起因した誤差の影響を考慮して較正することができる。これにより、較正精度を向上させることができる。
【００１７】
また、本開示の第２の側面によれば、前記基準部材は、前記第１スキャナ及び前記第２スキャナが双方とも特定の回転姿勢にある場合に前記補正用光路が構成されるよう配置され、前記補正用光路における前記測距光出射部と前記基準部材との間には、前記第１スキャナと前記第２スキャナとが順番に配置されている、としてもよい。
【００１８】
この構成によれば、第１及び第２スキャナの双方に起因した誤差の影響を考慮して較正することができる。このことは、較正精度の向上に有効である。
【００１９】
また、本開示の第３の側面によれば、前記レーザ加工装置は、前記補正用光路における前記第２スキャナと前記基準部材との間に配置され、前記第２スキャナにより走査された第２測距光を前記基準部材へ指向させる反射ミラーを備える、としてもよい。
【００２０】
この構成によれば、第２スキャナと基準部材との間に反射ミラーを設けることで、補正用光路を必要に応じて折り曲げることができる。これにより、筐体内におけるレイアウトの自由度を高めることが可能になる。
【００２１】
また、本開示の第４の側面によれば、前記第１スキャナ及び第２スキャナのうちの少なくとも一方がなす前記特定の回転姿勢は、前記被加工物の表面上での、前記レーザ光走査部によるレーザ光の走査範囲外となる回転姿勢である、としてもよい。
【００２２】
仮に、特定の回転姿勢がレーザ加工時に使用される姿勢（レーザ光の走査範囲内となる回転姿勢）を含む場合、第１及び第２スキャナにより走査可能な領域が制限されることになる。
【００２３】
一方、前記の構成によれば、特定の回転姿勢は、レーザ光の走査範囲外となる回転姿勢とされるため、第１及び第２スキャナにより走査可能な領域を広く確保することができる。
【００２４】
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、前記筐体の内部において前記レーザ光出力部から前記レーザ光走査部へ至る光路の途中に設けられ、前記測距光出射部から出射された第１測距光又は第２測距光を前記光路に合流させる合流機構を備え、前記合流機構は、前記被加工物により反射されて前記レーザ光走査部へ戻る第１測距光、又は、前記基準部材により反射されて前記レーザ光走査部へ戻る第２測距光を前記測距光受光部へ導く、としてもよい。
【００２５】
この構成によれば、レーザ光出力部からレーザ光走査部へ至る光路と補正用光路とは、合流機構とレーザ光走査部とを結ぶ区間を共有することになる。そのことで、レーザ加工装置をコンパクトに構成する上で有利になる。
【００２６】
また、本開示の第６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第１方向に走査する第１スキャナと、該第１スキャナにより走査されたレーザ光を前記第１方向と略直交する第２方向に走査する第２スキャナと、からなり、該第２スキャナにより走査されたレーザ光を被加工物へ照射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、を備えるレーザ加工装置に係る。
【００２７】
そして、本開示の第６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第１測距光、又は、該測定結果を補正するための第２測距光を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第１測距光が出射される場合は、該第１測距光の少なくとも一部を前記レーザ光走査部へ導く一方、前記測距光出射部から第２測距光が出射される場合は、該第２測距光の少なくとも一部を前記レーザ光走査部以外の部位へ導く分岐機構と、前記第１スキャナ及び第２スキャナのうちの少なくとも一方が特定の回転姿勢にある状態で、前記測距光出射部を一端として前記分岐機構を介して構成される補正用光路の他端となる位置に配置され、かつ該補正用光路の光路長が予め定められた基準距離となるように配置された基準部材と、前記筐体の内部に設けられ、前記被加工物により反射された第１測距光と、前記基準部材により反射された第２測距光とのいずれかを前記合流機構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第１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とともに、前記測距光受光部における第２測距光の受光位置に基づいて、三角測距方式により前記基準部材までの距離を測定する距離測定部と、前記基準距離を予め記憶した基準距離記憶部と、前記補正用光路を用いて前記基準部材までの距離が測定された場合に、該測定結果と前記基準距離記憶部に記憶された前記基準距離とを比較することにより、前記距離測定部による測定結果を補正する距離補正部と、を備える。
【００２８】
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、測距光出射部が第１測距光を出射する。測距光出射部から出射された第１測距光は、合流機構と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第１測距光は、被加工物によって反射された後、レーザ光走査部と合流機構との順に戻り測距光受光部に至る。この測距光受光部における第１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。
【００２９】
一方、距離測定部による測定結果を補正する場合、測距光出射部が第２測距光を出射する。この場合、第１スキャナ及び第２スキャナのうちの少なくとも一方を特定の回転姿勢とすることにより、合流機構を介して測距光出射部と基準部材を結ぶ補正用光路が構成される。補正用光路は、測距光出射部を一端とする一方、基準部材を他端とする光路であり、測距光出射部と基準部材との間を行き来する途中で、合流機構を経由するようになっている。よって、測距光出射部から出射された第２測距光は、合流機構を介して基準部材に照射される。基準部材に照射された第２測距光は、基準部材によって反射された後、合流機構へ戻り測距光受光部に至る。この測距光受光部における第２測距光の受光位置に基づいて、距離測定部が、基準部材までの距離を測定する。距離測定部による測定結果は、基準距離記憶部に記憶された基準距離との比較によって補正される。
【００３０】
ここで、基準部材は筐体の内部に予め設けられているため、基準部材に相当する部材を別途用意する必要はない。これにより、較正の手間を省き、ひいては較正精度を向上させることができる。また、基準部材は、該基準部材に係る補正用光路の光路長が、予め定められた基準距離となるように配置されている。この基準距離は、基準距離記憶部によって予め記憶されている。このことも、測距センサを較正するにあたり、その手間を省く上で有効である。
【００３１】
また、前記の構成によれば、レーザ光走査部を介さずに第２測距光が照射されるようになっているから、レーザ光走査部を成すガルバノスキャナ等の状態に関係なく較正することができる。これにより、ガルバノスキャナの姿勢を調整せずとも、較正を実行することが可能となる。
【００３２】
また、本開示の第７の側面によれば、前記分岐機構は、前記測距光出射部から出射される光を反射する可動式ミラーを有し、前記可動式ミラーは、前記測距光出射部から第１測距光が出射される場合は、前記測距光出射部と前記レーザ光走査部とを結ぶ光路から退避される一方、前記測距光出射部から第２測距光が出射される場合は、前記測距光出射部と前記レーザ光走査部とを結ぶ光路へ挿入される、としてもよい。
【００３３】
また、本開示の第８の側面によれば、前記分岐機構は、前記測距光出射部から出射される光の一部を透過させ、他部を反射するビームスプリッタを有し、前記ビームスプリッタは、前記測距光出射部から出射される光の一部を前記レーザ光走査部へ導くとともに、他部を前記基準部材へ導くよう配置される、としてもよい。
【００３４】
また、本開示の第９の側面によれば、前記第１測距光の波長と、前記第２測距光の波長とは相違し、前記分岐機構は、前記第１測距光及び前記第２測距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を有し、前記ダイクロイックミラーは、前記第１測距光を前記レーザ光走査部へ導くとともに、前記第２測距光を前記基準部材へ導くよう配置される、としてもよい。
【００３５】
また、本開示の第１０の側面によれば、前記レーザ加工装置は、前記筐体の内部において前記レーザ光出力部から前記レーザ光走査部へ至る光路の途中に設けられ、前記測距光出射部から出射された第１測距光又は第２測距光を前記光路に合流させる合流機構を備え、前記合流機構は、前記被加工物により反射されて前記レーザ光走査部へ戻る第１測距光、又は、前記基準部材により反射されて前記レーザ光走査部へ戻る第２測距光を前記測距光受光部へ導くように構成され、前記分岐機構は、前記測距光出射部と前記合流機構とを結ぶ光路の途中に設けられている、としてもよい。
【００３６】
この構成によれば、レーザ光出力部からレーザ光走査部へ至る光路と補正用光路とは、合流機構とレーザ光走査部とを結ぶ区間を共有することになる。そのことで、レーザ加工装置をコンパクトに構成する上で有利になる。
【００３７】
また、本開示の第１１の側面によれば、前記基準部材は複数であり、前記複数の基準部材は、前記基準距離が互いに異なるように配置されている、としてもよい。
【００３８】
この構成によれば、複数の基準部材を用いた補正を実行することで、精度よく較正することが可能になる。そのことで、較正精度を向上させることができる。
【発明の効果】
【００３９】
以上説明したように、前記レーザ加工装置によれば、較正精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【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３Ｃ】図３Ｃ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、マーカヘッドの内部構造を例示する側面図である。
【図６】図６は、マーカヘッドの内部構造を例示する斜視図である。
【図７】図７は、レーザ光案内部におけるガイド光出射部周辺の構成を例示する図である。
【図８】図８は、レーザ光走査部及び基準部材の構成を例示する斜視図である。
【図９】図９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断面図である。
【図１０】図１０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１１】図１１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１２】図１２は、測距ユニットのレイアウトを例示する斜視図である。
【図１３】図１３は、測距ユニットの構成を例示する斜視図である。
【図１４】図１４は、測距ユニットの構成を例示する断面図である。
【図１５Ａ】図１５Ａは、シャインプルーフの原理に従うレイアウトを例示する図である。
【図１５Ｂ】図１５Ｂは、シャインプルーフの原理に従わないレイアウトを例示する図である。
【図１６Ａ】図１６Ａは、受光レンズ周辺の構成を例示する正面図である。
【図１６Ｂ】図１６Ｂは、受光レンズ周辺の構成を例示する斜視図である。
【図１７Ａ】図１７Ａは、受光レンズを省略して示す図１６Ａ対応図である。
【図１７Ｂ】図１７Ｂは、受光レンズを省略して示す図１６Ｂ対応図である。
【図１８】図１８は、レーザ光走査部と較正用ターゲットを結ぶ光路を例示する斜視図である。
【図１９】図１９は、レーザ光走査部と較正用ターゲットを結ぶ光路を例示する横断面図である。
【図２０】図２０は、三角測距方式について説明する図である。
【図２１】図２１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２２】図２２は、測距ユニットの経時変化について説明する図である。
【図２３】図２３は、測距ユニットの較正方法について説明する図である。
【図２４】図２４は、測距ユニットの較正手順を例示するフローチャートである。
【図２５】図２５は、較正に関連した第１変形例を示す図である。
【図２６】図２６は、較正に関連した第２変形例を示す図である。
【図２７】図２７は、較正に関連した第３変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
＜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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。もちろん、他の波長を有するレーザ光をワークＷの加工に用いてもよい。
【００４７】
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焦点位置を調整することができる。その測定結果を較正するために、レーザ加工装置Ｌにおけるマーカヘッド１には、較正用ターゲット６も内蔵されている。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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（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。
【００５５】
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。
【００５６】
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、少なくともこの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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
＜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。
【００６２】
（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。
【００６３】
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。
【００６４】
（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。
【００６５】
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、ワークＷまでの距離の測定、及び、較正用ターゲット６を用いた測距ユニット５の較正を制御する。
【００６６】
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。
【００６７】
（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。
【００６８】
以下、励起光生成部１１０の各部について順番に説明する。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
（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と、較正用ターゲット６を用いて測距ユニット５を較正する距離補正部１０４と、距離補正部１０４による較正にかかるデータを記憶した基準距離記憶部１０５と、を有している。
【００７４】
このうち、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。また、距離補正部１０４は、距離測定部１０３及び基準距離記憶部１０５と電気的に接続されており、基準距離記憶部１０５に記憶されているデータを適宜読み込むとともに、距離測定部１０３との間で信号を送受可能に構成されている。
【００７５】
距離測定部１０３、距離補正部１０４及び基準距離記憶部１０５は、制御部１０１によって構成してもよい。また、距離測定部１０３、距離補正部１０４及び基準距離記憶部１０５のうちのいずれか１つの要素が、他の要素を兼用してもよい。例えば、制御部１０１が距離測定部１０３として機能してもよいし、この距離測定部１０３が距離補正部１０４を兼用してもよい。
【００７６】
さらに、基準距離記憶部１０５は、条件設定記憶部１０２と兼用させてもよいし、操作用端末８００のように、マーカコントローラ１００とは独立した記憶装置として設けてもよい。
【００７７】
距離測定部１０３、距離補正部１０４及び基準距離記憶部１０５の具体的な機能については、後述する。
【００７８】
＜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、測距ユニット５による測定結果を構成するための較正用ターゲット６と、を備えている。
【００７９】
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）３５など、複数の部材が組み合わされてなる。
【００８０】
また、詳細は後述するが、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。
【００８１】
図３Ａ〜図３Ｃ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３Ｃ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、図３Ｃは較正用ターゲット６を用いて測距ユニット５を較正する場合を例示している。
【００８２】
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出射窓部１９が設けられている。出射窓部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。
【００８３】
図５はマーカヘッド１の内部構造を例示する側面図であり、図６はマーカヘッド１の内部構造を例示する斜視図である。以下の記載において、「筐体１０の長手方向」とは図５の紙面左右方向を指し、図５の紙面右側を「長手方向一側」と呼称する一方、同図の紙面左側を「長手方向他側」と呼称する。同様に、「筐体１０の短手方向」とは図５の紙面に面直な方向を指し、図５の紙面奥側を「短手方向一側」と呼称する一方、同図の紙面手前側を「短手方向他側」と呼称する。
【００８４】
他の図においても、図５における長手方向に対応する方向を「筐体１０の長手方向」と呼称する場合がある。同様に、図５における短手方向に対応する方向を「筐体１０の短手方向」と呼称する場合がある。なお、以下の記載においては、筐体１０の長手方向を単に「前後方向」と呼称したり、筐体１０の短手方向を単に「左右方向」と呼称したりする場合もある。
【００８５】
また、以下の記載における「上下方向」とは、図５における紙面上下方向に等しい。他の図においても、これに対応する方向を「上下方向」と呼称する場合がある。
【００８６】
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。
【００８７】
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〜図６における前側）に寄せた配置とされている。
【００８８】
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〜図６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。
【００８９】
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。
【００９０】
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６における左側）の空間と、他側（図６における右側）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。
【００９１】
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。
【００９２】
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、例えば図６に示すように、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。
【００９３】
また、後述の図８及び図１２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（図１０等も参考）。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。
【００９４】
また、例えば図６及び図９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。具体的に、この実施形態に係る測距ユニット５は、例えば図１２に示すように、ヒートシンク２２の下方に配置されており、前述の底板１０ａではなく、ベースプレート１２に対して側方から締結されている。
【００９５】
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。
【００９６】
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。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。
【００９７】
前述のように、下流側合流機構３５は、レーザ光案内部３からレーザ光走査部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と、を合流させるように構成されている。ところが、短手方向一側の空間にレーザ光走査部４が配置されるのに対し、測距ユニット５は、ベースプレート１２を挟んで短手方向他側の空間に配置されることになる。そこで、図５に示すように、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１２ａが形成されている（図１２も参照）。この貫通孔１２ａ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。
【００９８】
また、筐体１０の後面には、前述の光ファイバーケーブルが接続されている。この光ファイバーケーブルは、第１スペースＳ１内に配置されるレーザ光出力部２に接続されている。
【００９９】
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。
【０１００】
（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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
（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を形成するための第１ベンドミラー３２及び第２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。
【０１０８】
図７は、レーザ光案内部３におけるガイド光源３６周辺の構成を例示する図であり、図８は、レーザ光走査部４及び較正用ターゲット６の構成を例示する斜視図である。また、図９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１０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１１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。
【０１０９】
図６及び図７に示すように、レーザ光案内部３は、仕切部１１の上方（具体的には、筐体１０の上下方向中央部に比して、やや上方）に設けられた出力窓部１６を介して、レーザ光出力部２と光学的に結合している。これにより、レーザ光出力部２から出力された近赤外レーザ光は、出力窓部１６を通じてレーザ光案内部３に入射する。
【０１１０】
出力窓部１６を通じて入射した近赤外レーザ光は、第１ベンドミラー３２と第２ベンドミラー３４によって順番に反射され、レーザ光案内部３を通過する。第１ベンドミラー３２と第２ベンドミラー３４との間には、第１ベンドミラー３２により反射された近赤外レーザ光の焦点位置を調整するＺスキャナ３３が配置されている。Ｚスキャナ３３を通過して第２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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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における出力窓部１６から、前述の上流側合流機構３１と、第１ベンドミラー３２と、を順番に経由してＺスキャナ３３に至る。
【０１１３】
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、第２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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
−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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
具体的に、ガイド光源３６は、第２スペースＳ２において出力窓部１６及び上流側合流機構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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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３１ａを有している。後述のように、このダイクロイックミラー３１ａ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３１ａを透過したガイド光と、同ミラー３１ａ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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
−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。
【０１２３】
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、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。
【０１２４】
具体的に、本実施形態に係る上流側合流機構３１は、近赤外レーザ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３１ａを有している。より詳細には、図７等に例示するように、ダイクロイックミラー３１ａは、その一方側の鏡面を出力窓部１６に向け、かつ他方側の鏡面をガイド光源３６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３１ａにおける一方側の鏡面には近赤外レーザ光が入射する一方、他方側の鏡面にはガイド光が入射することになる。
【０１２５】
そして、本実施形態に係るダイクロイックミラー３１ａは、ガイド光を透過させる一方で、レーザ光を反射することができる。これにより、ガイド光を上流側光路Ｐｕに合流させ、近赤外レーザ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及びガイド光は、図７に示すように第１ベンドミラー３２へ至る。
【０１２６】
−第１ベンドミラー３２−
第１ベンドミラー３２は、上流側光路Ｐｕの途中に設けられており、該光路Ｐｕを折り曲げて下方に向けるように配置されている。具体的に、第１ベンドミラー３２は、上流側合流機構３１におけるダイクロイックミラー３１ａと略同じ高さに配置されており、上流側合流機構３１によって同軸化され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。
【０１２７】
第１ベンドミラー３２によって反射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を通過して第２ベンドミラー３４に至る。
【０１２８】
−Ｚスキャナ３３−
焦点調整部としてのＺスキャナ３３は、第１ベンドミラー３２と第２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。
【０１２９】
詳しくは、本実施形態に係るＺスキャナ３３は、図３Ａ〜図３Ｃ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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
ケーシング３３ｅは、略円筒形状を有している。図３Ａ〜図３Ｃ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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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の出射窓部１９から遠ざかることになる。
【０１３６】
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の出射窓部１９に近付くことになる。
【０１３７】
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。
【０１３８】
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。
【０１３９】
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。
【０１４０】
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。
【０１４１】
−第２ベンドミラー３４−
第２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。具体的に、第２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。
【０１４２】
第２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。
【０１４３】
−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。
【０１４４】
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。
【０１４５】
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。
【０１４６】
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。より詳細には、ダイクロイックミラー３５ａは、第２ベンドミラー３４と略同じ高さ位置で、かつ第２ベンドミラー３４の後方に配置されており、貫通孔１２ａに対して筐体１０の短手方向の左側に配置される。
【０１４７】
ダイクロイックミラー３５ａはまた、図９等に示すように、その一方側の鏡面を第２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の貫通孔１２ａ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、他方側の鏡面には貫通孔１２ａを介して測距光が入射することになる。
【０１４８】
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３Ｃに示すように第１スキャナ４１へ至る。
【０１４９】
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、貫通孔１２ａを介して測距ユニット５に至る。
【０１５０】
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１０等に示すように、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。
【０１５１】
（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。
【０１５２】
図８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。
【０１５３】
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。
【０１５４】
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、第２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９に示すように、第２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。
【０１５５】
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。
【０１５６】
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９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。
【０１５７】
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。
【０１５８】
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、出射窓部１９からマーカヘッド１の外部へ出射することになる。
【０１５９】
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。
【０１６０】
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。
【０１６１】
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、その反射光が出射窓部１９を通過するような範囲内、すなわちレーザ光走査部４によるレーザ光の走査範囲内に設定される。
【０１６２】
ところで、本実施形態に係るマーカヘッド１では、測距ユニット５による測定結果を補正（測距ユニット５の較正）するときには、第１スキャナ４１及び第２スキャナ４２のうちの少なくとも一方を特定の回転姿勢とすることにより補正用光路Ｐｃが構成される（図３Ｃを参照）。
【０１６３】
この補正用光路Ｐｃは、較正用ターゲット６における基準部材６１と、測距ユニット５における測距光出射部５Ａ及び測距光受光部５Ｂと、がレーザ光走査部４を介して結ばれる光路である。
【０１６４】
後述のように、基準部材６１は筐体１０の内部に設けられることから、補正用光路Ｐｃもまた筐体１０の内部に構成される。そのため、補正用光路Ｐｃは出射窓部１９を通過しない。したがって、前述の「特定の回転姿勢」とは、第１スキャナ４１及び第２スキャナ４２のうちの少なくとも一方がなす回転姿勢のうち、ワークＷの表面上での、レーザ光走査部４によるレーザ光の走査範囲外となる回転姿勢と定義したり、ワークＷの表面上でレーザ光を走査する際には用いられない回転姿勢と定義したり、することもできる。
【０１６５】
また、「特定の回転姿勢」は、複数種の回転姿勢となり得る。例えば基準部材６１が複数個にわたり設けられる場合は、各基準部材６１に対応した「特定の回転姿勢」を設定することができる。
【０１６６】
（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。
【０１６７】
図１２は、測距ユニット５のレイアウトを例示する斜視図である。また、図１３は測距ユニット５の構成を例示する斜視図であり、図１４は測距ユニット５の構成を例示する断面図である。
【０１６８】
また、図１６Ａは受光レンズ５７周辺の構成を例示する正面図であり、図１６Ｂは受光レンズ５７周辺の構成を例示する斜視図である。そして、図１７Ａは受光レンズ５７を省略して示す図１６Ａ対応図であり、図１７Ｂは受光レンズ５７を省略して示す図１６Ｂ対応図である。
【０１６９】
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。
【０１７０】
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おり、ヒートシンク２２の下方に配置されている。図１０等に示すように、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。
【０１７１】
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。しかしながら、測距ユニット５が、筐体１０の長手方向に沿って測距光を投光するのに対し、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。
【０１７２】
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の内部には第３ベンドミラー５９が設けられている。図９〜図１０等に示すように、第３ベンドミラー５９は、第１スペースＳ１における短手方向他側の空間において、ダイクロイックミラー３５ａ及び貫通孔１２ａの右方、かつ測距ユニット５の前方に配置されている。
【０１７３】
第３ベンドミラー５９はまた、下流側合流機構３５におけるダイクロイックミラー３５ａ、並びに、測距ユニット５における測距光出射部５Ａ及び測距光受光部５Ｂと略同じ高さ位置に配置されている。そして、第３ベンドミラー５９は、その一方側の鏡面を貫通孔１２ａ及びダイクロイックミラー３５ａと、測距光出射部５Ａ及び測距光受光部５Ｂと、に向けた姿勢で固定されている。
【０１７４】
よって、測距光出射部５Ａから第３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、貫通孔１２ａを介し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、貫通孔１２ａを介して第３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。
【０１７５】
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。
【０１７６】
−支持台５０−
図１３〜図１４に示すように、支持台５０は、測距光出射部５Ａの光軸、すなわち測距光出射部５Ａから出射される測距光の光軸Ａｏに沿って延びるよう形成されており、筐体１０の内部に設けられている。本実施形態に係る支持台５０は、一体的な板状体からなり、前記光軸Ａｏに沿って延びる矩形状の外形を有している。
【０１７７】
図１２等に示すように、支持台５０は、その長手方向を筐体１０の長手方向に沿わせた姿勢で配置されており、筐体１０の底板１０ａではなく、ベースプレート１２に対して側方から締結されている。そのため、支持台５０は、図５に示すように、底板１０ａと接触することなく、この底板１０ａに対して間隔を空けた状態で固定されることになる。
【０１７８】
支持台５０の上面５０ａには、種々の部材を取り付けることができる。具体的に、支持台５０の長手方向一側、すなわち筐体１０の後側に対応する部位には、測距光受光部５Ｂをなす一対の受光素子５６Ｌ、５６Ｒが設けられている。一方、支持台５０の長手方向他側、すなわち筐体１０の前側に対応する部位には、一対の受光素子５６Ｌ、５６Ｒとともに測距光受光部５Ｂをなす受光レンズ５７が設けられている。測距光受光部５Ｂを構成する部材のうち、少なくとも一対の受光素子５６Ｌ、５６Ｒ及び受光レンズ５７は、双方とも支持台５０の上に固定することができる。
【０１７９】
一方、測距光出射部５Ａは、支持台５０における一対の受光素子５６Ｌ、５６Ｒと、受光レンズ５７と、の間の上面に固定されている。図１４に示すように、本実施形態に係る測距光出射部５Ａは、測距光を出射する測距光源５１と、この測距光源５１から出射された測距光を集光する投光レンズ５２がモジュール化されてなる。測距光出射部５Ａを構成する部材のうち、少なくとも測距光源５１及び投光レンズ５２は、双方とも支持台５０の上に固定することができる。
【０１８０】
−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。
【０１８１】
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。
【０１８２】
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。
【０１８３】
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。
【０１８４】
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。
【０１８５】
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。
【０１８６】
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。
【０１８７】
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レンズ台５８に至る。
【０１８８】
レンズ台５８は、支持台５０における前端部の上面に固定されており、測距光受光部５Ｂにおける受光レンズ５７を下方から支持することができる。図１３に示すように、このレンズ台５８には、該レンズ台５８を支持台５０の長手方向に貫く貫通孔５８ａが設けられており、測距光源５１から出射される測距光を通過させることができる。
【０１８９】
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、及び、レンズ台５８の貫通孔５８ａ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、第３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。
【０１９０】
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、出射窓部１９からマーカヘッド１の外部へ出射することになる。
【０１９１】
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。
【０１９２】
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、出射窓部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、貫通孔１２ａ及び第３ベンドミラー５９を介して測距ユニット５に入射する。
【０１９３】
−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。
【０１９４】
具体的に、測距光受光部５Ｂは、一対の受光素子５６Ｌ、５６Ｒと、前述のレンズ台５８によって支持された受光レンズ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及びレンズ台５８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及びレンズ台５８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。
【０１９５】
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。
【０１９６】
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。
【０１９７】
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５６ａを有しており、各受光面５６ａ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に入力されて前述の距離測定部１０３に至る。
【０１９８】
ここで、測距光源５１の左側に配置される受光素子５６Ｌは、その受光面５６ａを斜め左前方に向けた姿勢で固定されており、測距光源５１の右側に配置される受光素子５６Ｒは、その受光面５６ａを斜め右前方に向けた姿勢で固定されている。
【０１９９】
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。
【０２００】
本実施形態では、各受光素子５６Ｌ、５６Ｒは、ＣＭＯＳイメー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５６ａ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。
【０２０１】
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、その反射光の強度を検出することができる。
【０２０２】
また、下流側合流機構３５から各受光素子５６Ｌ、５６Ｒまでの光路長は、下流側合流機構３５から測距光出射部５Ａまでの光路長よりも長い。このことは、各受光素子５６Ｌ、５６Ｒが、測距光出射部５Ａの後方に配置されていることからも理解されよう。
【０２０３】
これにより、測距光出射部５Ａの光路長に比して、測距光受光部５Ｂの光路長が長くなる。測距光受光部５Ｂの光路長を長くした分だけ、受光レンズ５７から各受光素子５６Ｌ、５６Ｒまでの距離が長くなるから、筐体１０のサイズに制約がある中で、筐体１０の大型化を防ぎつつ、測距光受光部５Ｂにおける測定分解能を高める上で有利になる。
【０２０４】
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Ａｌ、Ａｒ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５６ａ、５６ａに集光させることができる。
【０２０５】
受光レンズ５７はまた、上下方向においては、前述の第３ベンドミラー５９と、一対の受光素子５６Ｌ、５６Ｒそれぞれの受光面５６ａと略同じ高さに配置されている。よって、レーザ光走査部４、下流側合流機構３５、受光レンズ５７及び一対の受光素子５６Ｌ、５６Ｒは、筐体１０の底板１０ａから見て、略同じ高さに配置されることになる。
【０２０６】
なお、本実施形態に係る受光レンズ５７は、一対の受光素子５６Ｌ、５６Ｒと同様に、左右一対の受光レンズ５７Ｌ、５７Ｒとして構成されている。一対の受光レンズ５７Ｌ、５７Ｒ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。
【０２０７】
そして、一対の受光レンズ５７Ｌ、５７Ｒのうち、左側に位置する一方の受光レンズ５７Ｌは、一対の受光素子５６Ｌ、５６Ｒのうち、左側に位置する一方の受光素子５６Ｌの光軸Ａｌが通過するように配置されている。同様に、一対の受光レンズ５７Ｌ、５７Ｒのうち、右側に位置する一方の受光レンズ５７Ｒは、一対の受光素子５６Ｌ、５６Ｒのうち、右側に位置する一方の受光素子５６Ｒの光軸Ａｒが通過するように配置されている。
【０２０８】
また図１４に例示するように、左右方向における受光レンズ５７Ｌ、５７Ｒ同士の間隔は、同方向における受光素子５６Ｌ、５６Ｒ同士の間隔よりも短い。
【０２０９】
一対の受光レンズ５７Ｌ、５７Ｒは、レーザ光走査部４へ戻った反射光をそれぞれ集光し、対応する受光素子５６Ｌ、５６Ｒの受光面５６ａ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を示す信号を距離測定部１０３に出力する。
【０２１０】
詳しくは、一対の受光レンズ５７Ｌ、５７Ｒは、それぞれ、一対の受光素子５６Ｌ、５６Ｒの並び方向（左右方向）の寸法に比して、この並び方向に垂直な方向（上下方向）の寸法が長いＩカットレンズ（Ｉ字状の輪郭を有するレンズ）として構成されている。
【０２１１】
各受光レンズ５７Ｌ、５７ＲをＩカットレンズとすることで、上下方向における寸法が長くなるから、反射光の光量をより多くすることができる。また、各受光レンズ５７Ｌ、５７ＲをＩカットレンズとすることで、例えば図１６Ａに示すように、受光レンズ５７Ｌ、５７Ｒ同士の間に隙間を空けることができ、前述の貫通孔５８ａを設けるスペースを確保することができる。これにより、測距光出射部５Ａから出射される測距光と、測距光受光部５Ｂにより受光される反射光との干渉を抑制する上で有利になる。
【０２１２】
また、図１３〜図１４に例示するように、測距光出射部５Ａにおける測距光源５１及び投光レンズ５２は、前後方向において、測距光受光部５Ｂにおける一対の受光素子５６Ｌ、５６Ｒと、一対の受光レンズ５７Ｌ、５７Ｒと、の間に配置されているところ、同方向においては、一対の受光レンズ５７Ｌ、５７Ｒに比して、一対の受光素子５６Ｌ、５６Ｒに近接して配置されている。これにより、各受光レンズ５７Ｌ、５７Ｒを通過した反射光と、測距光出射部５Ａとの間の干渉を抑制する上で有利になる。
【０２１３】
なお、左側に位置する受光レンズ５７Ｌ及び受光素子５６Ｌを例にとると、ワークＷとの距離に関係なく、受光面５６ａ上で反射光を結像するように構成するためには、いわゆるシャインプルーフの原理に従うように、測距光源５１、受光素子５６Ｌ及び受光レンズ５７Ｌを配置することが考えられる。
【０２１４】
仮に、シャインプルーフの原理に従うような構成（いわゆる共役結像光学系）とした場合、図１５Ａに例示するように、受光素子５６Ｌの受光面５６ａに沿って延びる直線５６ｌが、測距光源５１の光軸Ａｏと、受光レンズ５７Ｌの主面に沿って延びる直線５７ｌとの交点Ｐｓに交わるように、受光素子５６Ｌの受光面５６ａを傾斜させなければならない。このことは、受光素子５６Ｌのレイアウトが制限されることを意味する。
【０２１５】
本願発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、測距ユニット５の構成次第では、受光レンズ５７Ｌの主面５７ａに対し、受光素子５６の受光面５６ａが過度に傾斜してしまい、受光面５６ａにおける反射光の全反射を招き得ることに気付いた。
【０２１６】
そこで、本実施形態においては、受光レンズ５７Ｌの主面に沿って延びる直線５７ｌと、一対の受光素子５６Ｌ、５６Ｒそれぞれの受光面５６ａ、特に受光レンズ５７Ｌに対応する受光素子５６Ｌの受光面５６ａに沿って延びる直線５６ｌと、が敢えてシャインプルーフの原理に従わないように配置されている。
【０２１７】
具体的に、受光素子５６Ｌの受光面５６ａに沿って延びる直線５６ｌは、図１５Ｂに例示するように、測距光源５１の光軸Ａｏと、受光レンズ５７Ｌの主面に沿って延びる直線５７ｌとの交点Ｐｓに交わらないように配置されている。このような配置を採用すれば、受光素子５６Ｌのレイアウトの自由度を高めることができる。
【０２１８】
ただし、シャインプルーフの原理に従わないように配置した場合、受光面５６ａ上に形成される光学像（前述のスポット）の焦点が合わず、その光学像にボケが生じる可能性がある。
【０２１９】
そこで、本実施形態においては、受光レンズ５７Ｌと、これに対応する受光素子５６Ｌの受光面５６ａとの間には、受光面５６ａに入射する光量を調整するための絞り５８ｂが設けられている。具体的に、絞り５８ｂは、受光レンズ５７Ｌの外形と同様に、左右方向の寸法に比して上下方向の寸法が長いスリットとして形成されている。絞り５８ｂはまた、受光レンズ５７Ｌを支持するためのレンズ台５８と一体に形成されており、受光レンズ５７Ｌ周辺のコンパクト化に資する。
【０２２０】
レンズ台５８に設けた絞り５８ｂの代わりに、或いは、レンズ台５８に設けた絞り５８ｂに加えて、下流側合流機構３５と受光レンズ５７Ｌとの間に絞りを配置してもよい。この場合の絞りは、好ましくは、第３ベンドミラー５９と受光レンズ５７Ｌを結ぶ光路の途中に配置されることになる。またレンズ台５８には、測距光が受光レンズ５７Ｌ、５７Ｒを通過するための開口が設けられることになるが、この開口の幅を狭めることで、開口そのものを絞りとして機能させてもよい。
【０２２１】
ここまでに説明した構成は、右側に位置する受光レンズ５７Ｒ及び受光素子５６Ｒに付いても同様である。すなわち、右側の受光素子５６Ｒの受光面５６ａは、測距光源５１の光軸Ａｏと、右側の受光レンズ５７Ｒの主面との交点に交わらないように配置されている。そして、レンズ台５８を構成する各部のうち、右側に配置される受光レンズ５７Ｒと、これに対応する受光素子５６Ｒの受光面５６ａとの間に位置する部位には、左右方向の寸法に比して上下方向の寸法が長いスリットとして形成された絞り５８ｃが設けられている。
【０２２２】
また、図９等から明らかなように、一対の受光素子５６Ｌ、５６Ｒは、第１スキャナ４１及び第２スキャナ４２との相対的な位置関係が互いに異なるように配置されるようになっている。
【０２２３】
マーカヘッド１の内部で反射光が辿る光路は、ワークＷの表面までの距離に応じて、出射時に測距光が辿る光路からズレることになる。そのときの距離の大きさは、受光素子５６Ｌ、５６Ｒ各々の受光面５６ａにおける受光位置に反映されることになる。そのため、各受光面５６ａにおける受光位置（本実施形態ではスポットのピークの位置）を検出することで、ワークＷの表面までの距離を測定することが可能になる。
【０２２４】
しかしながら、例えばマーカヘッド１を長期に亘り使用した結果、測距ユニット５の較正が求められる場合がある。そのためには、マーカヘッド１とは独立した治具を別途用意することが考えられるものの、このマーカヘッド１では、そうした治具に相当する部材として、前述の較正用ターゲット６が筐体１０の内部に設けられている。
【０２２５】
（較正用ターゲット６）
図１８はレーザ光走査部４と較正用ターゲット６を結ぶ光路を例示する斜視図であり、図１９はレーザ光走査部４と較正用ターゲット６を結ぶ光路を例示する横断面図である。
【０２２６】
較正用ターゲット６は、主な構成要素として、複数の基準部材６１と、各基準部材６１を支持する支持部材６２と、を備えている。較正用ターゲット６はまた、複数の基準部材６１のうちの１つ（第２ターゲット６１ｂ）と光学的に結合される反射ミラー６３を備えている。
【０２２７】
較正用ターゲット６による較正は、前述の測距ユニット５、特に測距光出射部５Ａから出射される測距光が用いられるようになっている。例えば図３Ｃに示すように、較正時には、ワークＷの表面ではなく、各基準部材６１の表面で反射された測距光が測距光受光部５Ｂにより受光され、その受光位置に基づいて測距ユニット５を較正することができる。この場合、測距ユニット５は、ワークＷの表面までの距離を測定する場合と変わりなく、６９０ｎｍ付近の波長を有する赤色レーザ光を出射することになる。
【０２２８】
しかし、測距時と較正時との場合分けを明確にするために、以下の記載では、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ための測距光を「第１測距光」と呼称し、その測定結果を補正（較正）するための測距光を「第２測距光」と呼称する場合がある。
【０２２９】
これにより、測距光受光部５Ｂ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の順に戻る第１測距光（以下、「第１反射光」ともいう）と、各基準部材６１により反射されてレーザ光走査部４及び下流側光路Ｐｄの順に戻る第２測距光（以下、「第２反射光」ともいう）と、のいずれかをレーザ光走査部４を介して受光することができる。
【０２３０】
そして、下流側合流機構３５は、測距光出射部５Ａから出射された第１測距光又は第２測距光を下流側光路Ｐｄに合流させるとともに、第１反射光又は第２反射光を測距光受光部５Ｂまで導くことができる。
【０２３１】
ここで、各基準部材６１は、第１スキャナ４１及び第２スキャナ４２のうちの少なくとも一方が特定の回転姿勢にある状態で、測距光出射部５Ａを一端としてレーザ光走査部４を介して構成される補正用光路Ｐｃの他端となる位置に配置される。
【０２３２】
詳しくは、各基準部材６１は、本実施形態では筐体１０の内部に設けられており、第１スキャナ４１及び第２スキャナ４２のうちの少なくとも一方が特定の回転姿勢にある場合に、レーザ光走査部４を介して測距光出射部５Ａと結ばれる補正用光路Ｐｃが構成される。この補正用光路Ｐｃは、測距光出射部５Ａを一端とする一方、各基準部材６１を他端とする光路であり、測距光出射部５Ａと各基準部材６１との間を行き来する途中で、レーザ光走査部４を経由するようになっている。
【０２３３】
また、各基準部材６１は、前述の補正用光路Ｐｃの光路長が、予め定められた基準距離となるように配置されている。
【０２３４】
詳しくは、各基準部材６１は、それぞれが構成する補正用光路Ｐｃの光路長が、既知の基準距離となるようにレイアウトされている。具体的に、各基準部材６１に対応する基準距離は、マーカヘッド１の製造時に計測されている。そうして計測された基準距離は、基準距離記憶部１０５によって予め記憶されている。
【０２３５】
ここで、基準距離は、補正用光路Ｐｃの光路長に応じた長さとすればよい。この場合、基準距離としては、例えば、レーザ光走査部４と各基準部材６１とを結ぶ区間の長さとしてもよいし、後述のようにレーザ光走査部４と各基準部材６１との間に第４ベンドミラー４９及び第５ベンドミラー６９を設けた場合は、いずれかのミラーと各基準部材６１とを結ぶ区間の長さとしてもよい。
【０２３６】
各基準部材６１によって構成される補正用光路Ｐｃは、較正用ターゲット６における基準部材６１と、測距ユニット５における測距光出射部５Ａ及び測距光受光部５Ｂと、がレーザ光走査部４を介して結ばれる光路である。
【０２３７】
特に本実施形態では、各基準部材６１は、第１スキャナ４１及び第２スキャナ４２が双方とも前述した特定の回転姿勢にある場合に、補正用光路Ｐｃが構成されるよう配置されている。
【０２３８】
そして、補正用光路Ｐｃにおける測距光出射部５Ａと各基準部材６１との間には、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、が順番に配置されている。
【０２３９】
すなわち、測距光出射部５Ａから出射される第２測距光は、第１ミラー４１ａと、第２ミラー４２ａとによって順番に反射されて各基準部材６１に照射される。ここで、第２ミラー４２ａと各基準部材６１とは、反射ミラー等の光学部品を介さずに直に結合させてもよいし、１つ以上の光学部品を介して間接的に結合させてもよい。
【０２４０】
図１８〜図１９に例示するマーカヘッド１は、第２スキャナ４２により走査された第２測距光を基準部材６１へ指向させる反射ミラーを備えている。この反射ミラーは、補正用光路Ｐｃにおける第２スキャナ４２と各基準部材６１との間に配置される。
【０２４１】
詳しくは、本実施形態に係るマーカヘッド１は、第２スキャナ４２から各基準部材６１へ向かって順に、反射ミラーとしての第４ベンドミラー４９及び第５ベンドミラー６９を備えている。
【０２４２】
図１９に例示するように、第４ベンドミラー４９は、その鏡面を上方に向けた姿勢で、第１ミラー４１ａの略下方に配置されている。詳しくは、第４ベンドミラー４９は、出射窓部１９の周縁部付近（具体的には、周縁部の外側）に取り付けられており、第１スペースＳ１における下端付近の部位に配置されることになる。第４ベンドミラー４９は、第２スキャナ４２を特定の回転姿勢としたときに、第２ミラー４２ａの鏡面により反射された第２測距光が入射するように配置されている。第４ベンドミラー４９により反射された第２測距光は、較正用窓部６８を介してレーザ光走査部４から出射して第５ベンドミラー６９に入射する。
【０２４３】
前述の特定の回転姿勢とは、少なくとも、第２ミラー４２ａと第４ベンドミラー４９を向い合せる姿勢となる。第４ベンドミラー４９は、出射窓部１９の周縁部の外側に設けられているため、第２ミラー４２ａと第４ベンドミラー４９とを結ぶ経路は、出射窓部１９を通過しない。仮に、そうした経路が出射窓部１９を通過する場合、非較正時に第２スキャナ４２によって走査可能な領域が制限されることになるところ、出射窓部１９を通過しないように構成したことで、走査可能な領域を可能な限り確保することができる。
【０２４４】
図１８〜図１９に例示するように、第５ベンドミラー６９は、その鏡面を斜め左上方に向けた姿勢で、第１スキャナ４１の右方に配置されている。詳しくは、第５ベンドミラー６９は、基準部材６１の下方に固定されており、第４ベンドミラー４９により反射された第２測距光が入射するように配置されている。第５ベンドミラー６９により反射された第２測距光は、第１スキャナ４１及び第２スキャナ４２の回転姿勢に応じて、複数の基準部材６１のうちのいずれかに入射する。
【０２４５】
−支持部材６２−
図９及び図１８に例示するように、支持部材６２は、第１スペースＳ１における上側の空間に配置されている。具体的に、支持部材６２は、略板状の部材であって、仕切部１１の上端に対して後方から締結されている。支持部材６２の左側面には、各基準部材６１が設けられている。これにより、支持部材６２及び各基準部材６１は、第１スペースＳ１における上端付近の部位に配置されることになる（図１９も参照）。
【０２４６】
図１９に示すように、補正用光路Ｐｃは、第１ミラー４１ａと、第２ミラー４２ａと、によって順番に反射されて斜め下方に向かって延びた後、第１スペースＳ１の下端付近に設けた第４ベンドミラー４９によって折り返され、斜め上方に向かって延びるようになっている。このような折り返しを設けることで、補正用光路Ｐｃの光路長を延ばすことができる。そして、補正用光路Ｐｃの一端をなす各基準部材６１は、第１スペースＳ１における上端付近に設けられている。このことも、補正用光路Ｐｃにおける光路長の延長に資する。
【０２４７】
−基準部材６１−
図９及び図１８に例示するように、複数の基準部材６１は、支持部材６２の左側面に立設されており、前方から斜め下後方に向かって順番に並んでいる。各基準部材６１は、いわゆる正反射光が発生し難い材料を用いて構成してもよい。例えば、各基準部材６１は、いわゆる散乱体材料、具体的にはセラミック、紙、塗装面を有する材料、マット処理された材料等を用いて構成することができる。
【０２４８】
本実施形態では、各基準部材６１はセラミックから構成されており、図１０Ａに示すような拡散反射光が発生し易くなっている。この場合、受光面５６ａに受光される反射光の強度分布は、正規分布と略一致するようになる。
【０２４９】
以下、これらの基準部材６１を、上方から順に「第１ターゲット６１ａ」、「第２ターゲット６１ｂ」及び「第３ターゲット６１ｃ」と呼称する場合がある（図３Ａ〜図３Ｃも参照）。
【０２５０】
図９に例示するように、第１ターゲット６１ａ、第２ターゲット６１ｂ及び第３ターゲット６１ｃは、上方からこの順番で並んでおり、上下方向においては第５ベンドミラー６９の直上方、かつ左右方向においては第５ベンドミラー６９と略同じ位置に配置されている。それぞれの高さ位置を異ならせたことで、複数の基準部材６１は、第５ベンドミラー６９から各基準部材６１までの距離、ひいては各々の基準距離が互いに異なるように配置されることになる。
【０２５１】
基準距離記憶部１０５には、第１ターゲット６１ａに対応する基準距離ｄ１と、第２ターゲット６１ｂに対応する基準距離ｄ２と、第３ターゲット６１ｃに対応する基準距離ｄ３と、が記憶されている。
【０２５２】
なお、図１８に例示するように、反射ミラー６３によって第２測距光を前方に反射させ、仕切部１１を挟んで前側のスペース（第２スペースＳ２）に第２ターゲット６１ｂをレイアウトしてもよい。第１スペースＳ１でなく、第２スペースＳ２も利用して基準部材６１をレイアウトすることで、各基準部材６１に対応する基準距離の差を広げる上で有利になる。基準距離の差を広げることは、測距ユニット５の較正精度の向上に有効である。
【０２５３】
マーカヘッド１の内部で第２反射光が辿る光路は、選択された基準部材６１までの距離に応じて、出射時に第２測距光が辿る光路からズレることになる。そのときの距離の大きさは、受光素子５６Ｌ、５６Ｒ各々の受光面５６ａにおける受光位置に反映されることになる。そのため、各受光面５６ａにおける受光位置（本実施形態ではスポットのピークの位置）を検出することで、基準部材６１までの距離を測定することができる。
【０２５４】
このように、レーザ加工装置Ｌは、測距時、較正時を問わず、基本的には、受光素子５６Ｌ、５６Ｒ各々の受光面５６ａにおける反射光の受光位置に基づいて、ワークＷの表面又は基準部材６１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。
【０２５５】
＜距離の測定手法について＞
図２０は、三角測距方式について説明する図である。図２０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。
【０２５６】
図２０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。
【０２５７】
そうして伝搬する反射光には、受光レンズ５７Ｌ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。
【０２５８】
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。
【０２５９】
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。
【０２６０】
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。
【０２６１】
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。
【０２６２】
＜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２１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。
【０２６３】
図２１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。
【０２６４】
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。
【０２６５】
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。
【０２６６】
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。
【０２６７】
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。
【０２６８】
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、それぞれの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。
【０２６９】
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レンズ駆動部３３ｄの制御パラメータ、すなわち各測定箇所における入射レンズ３３ａと出射レンズ３３ｃとの相対距離を決定する。
【０２７０】
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。
【０２７１】
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。
【０２７２】
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。
【０２７３】
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、これを保存させてもよい。
【０２７４】
＜測距ユニット５の較正方法について＞
続いて、距離測定部１０３による測定結果の応用例として、較正用ターゲット６を用いた測距ユニット５の較正方法について説明する。図２２は測距ユニット５の経時変化について説明する図であり、図２３は測距ユニット５の較正方法について説明する図である。
【０２７５】
前述のように、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。
【０２７６】
図２２の左図に示すように、例えば製造直後の初期時においては、測距ユニット５によりえ得られる距離の測定値は、実際の距離と一致することになる（距離の測定値＝実際の距離）。
【０２７７】
しかし、経時変化等の事情に起因して、例えば受光面５６ａの位置が前後又は左右に変化した場合、ワークＷの表面までの“実際の距離”と、反射光の受光位置と、の関係が変化する。この場合、条件設定記憶部１０２に記憶されている関係をそのまま用いたのでは、図２２の右図に示すように、距離の測定値と、実際の距離との間にズレが生じることになる（距離の測定値≠実際の距離）。
【０２７８】
このようなズレを較正するために、筐体１０の内部には較正用ターゲット６が設けられている。距離補正部１０４は、その較正用ターゲット６を用いて測定値を補正することにより、前述のズレを較正する。
【０２７９】
具体的に、本実施形態に係る距離補正部１０４は、測距光出射部５Ａと各基準部材６１とを結んだ補正用光路Ｐｃを用いて基準部材６１までの距離が測定された場合に、その測定結果と、基準距離記憶部１０５に記憶されている基準距離とを比較して、距離測定部１０３による測定結果を補正する。
【０２８０】
詳しくは、距離補正部１０４は、補正用光路Ｐｃを用いた測定結果に対し、基準距離記憶部１０５に記憶されている基準距離と一致するような補正を実行する。
【０２８１】
さらに詳しくは、距離補正部１０４は、条件設定記憶部１０２における記憶内容を変更することにより、距離測定部１０３による測定結果を補正することができる。これに代えて、或いは、これに加えて、距離補正部１０４は、受光面５６ａに並んでいる各画素から読み出される信号のゲインを画素毎に調整することにより、距離測定部１０３による測定結果を補正することもできる。
【０２８２】
また本実施形態に係る較正用ターゲット６は、基準部材６１として、第１ターゲット６１ａと、第２ターゲット６１ｂと、第３ターゲット６１ｃと、を有している。この場合、第１ターゲット６１ａ、第２ターゲット６１ｂ及び第３ターゲット６１ｃのいずれか１つを選択して距離測定部１０３による測定結果を補正することができるし、第１ターゲット６１ａ、第２ターゲット６１ｂ及び第３ターゲット６１ｃのうちの２つ以上を選択して距離測定部１０３による測定結果を補正することもできる。
【０２８３】
特に、本実施形態に係る距離補正部１０４は、第１ターゲット６１ａ、第２ターゲット６１ｂ及び第３ターゲット６１ｃのそれぞれに係る基準距離ｄ１、ｄ２、ｄ３を組み合わせて用いることで、距離測定部１０３による測定結果を補正することができる。
【０２８４】
具体的に、図２３の左図に示すように、距離補正部１０４は、第１ターゲット６１ａ、第２ターゲット６１ｂ及び第３ターゲット６１ｃのそれぞれに係る距離を測定する。第１ターゲット６１ａに係る測定値をｄ１’、第２ターゲットに係る測定値をｄ２’、及び、第３ターゲット６１ｃに係る測定値をｄ３’とすると、これら測定値はそれぞれ、基準距離に一致する（ｄ１’＝ｄ１、ｄ２’＝ｄ２、ｄ３’＝ｄ３）ことが期待されるところ、経時変化等の事情に起因して、測定値と基準距離とが一致しない（ｄ１’≠ｄ１、ｄ２’≠ｄ２、ｄ３’≠ｄ３）可能性がある。
【０２８５】
そこで、図２３の右図に示すように、距離補正部１０４は、第１ターゲット６１ａ、第２ターゲット６１ｂ及び第３ターゲット６１ｃの各々に対応する基準距離に一致するように、基準部材６１に係る距離の測定値を補正する。具体的な補正方法については、前述のように、条件設定記憶部１０２における記憶内容を変更して補正してもよいし、受光面５６ａから読み出される信号のゲインを画素毎に調整して補正してもよい。
【０２８６】
なお、距離補正部１０４による補正は、これを自動で実行させてもよいし、手動で実行させてもよい。自動で実行させる場合のタイミングとしては、例えば一週間に１回など、予め設定された周期毎に補正を実行させてもよいし、筐体１０の内部において、所定以上の温度変化が起きたときに実行させてもよい。これらのタイミングに加えて、或いは、これらのタイミングに代えて、例えば、一方の受光素子５６Ｌから得られる測定結果と、他方の受光素子５６Ｒから得られる測定結果と、の差分が所定以上となったときに補正を実行させたり、マーカヘッド１の起動時に補正を実行させたり、近赤外レーザによる印字加工を行うたびに補正を実行させたり、マーカコントローラ１００に測定データを順次記憶させ、その移動平均が所定以上ずれたときに、補正を実行させてもよい。
【０２８７】
これらの実行タイミングは、条件設定記憶部１０２に記憶されており、操作用端末８００を介して選択及び／又は変更することができる。距離補正部１０４による補正を手動で実行させる場合も、この操作用端末８００を介して実行させることができる。
【０２８８】
以下、較正手順の具体例について説明をする。図２４は、測距ユニット５の較正手順を例示するフローチャートである。同図に例示する制御プロセスは、マーカコントローラ１００における距離補正部１０４によって実行される。
【０２８９】
まず、ステップＳ２０１において、距離補正部１０４が、補正を実行させるべきタイミングであるか否かを判定する。この判定がＹＥＳの場合（例えば、筐体１０の内部において、所定以上の温度変化が起きたと判定された場合）はステップＳ２０２に進む一方、ＮＯの場合はステップＳ２０１の判定に戻る。
【０２９０】
続くステップＳ２０２において、距離補正部１０４が、制御部１０１を介してレーザ光走査部４を制御することにより、第１スキャナ４１及び第２スキャナ４２をそれぞれ特定の回転姿勢とする。
【０２９１】
具体的に、距離補正部１０４は、複数の基準部材６１の中から距離の測定に用いる基準部材６１を決定し、その基準部材６１とレーザ光走査部４とが光学的に結ばれるように、第１ミラー４１ａと第２ミラー４２ａの姿勢を変更する。
【０２９２】
続くステップＳ２０３において、距離補正部１０４が、制御部１０１を介して測距ユニット５を制御することにより、ステップＳ２０２で決定された基準部材６１までの距離を測定する。
【０２９３】
続くステップＳ２０４において、距離補正部１０４が、複数の基準部材６１の全てについて距離が測定されたか否かを判定する。この判定がＮＯの場合は、ステップＳ２０２に戻り、別の基準部材６１にかかる距離を測定する。一方、ステップＳ２０４の判定がＹＥＳの場合は、ステップＳ２０５に進む。
【０２９４】
続くステップＳ２０５において、距離補正部１０４が、ステップＳ２０３において得られた距離の測定値と、基準距離記憶部１０５に記憶されている基準距離と、に基づいて、測距ユニット５の較正を実行する。この較正は、各基準部材６１に係る距離の測定値が、基準部材６１毎に定められた基準距離に一致するよう補正することで実行される。
【０２９５】
なお、複数の基準部材６１のうちの１つのみを用いて較正する場合は、ステップＳ２０４に係る判定を省略することができる。
【０２９６】
＜較正用ターゲット６を用いた較正について＞
本実施形態によれば、レーザ加工装置Ｌ、特にマーカヘッド１からワークＷの表面までの距離を測定する場合、測距光出射部５Ａが第１測距光を出射する。測距光出射部５Ａから出射された第１測距光は、図３Ｂに示すように、下流側合流機構３５と、レーザ光走査部４と、を順番に通過してワークＷに照射される。同図に示すように、ワークＷに照射された第１測距光は、このワークＷによって反射された後、レーザ光走査部４と、下流側合流機構３５と、の順に戻り測距光受光部５Ｂに至る。そして図１８に示すように、この測距光受光部５Ｂにおける測距光の受光位置に基づいて、距離測定部１０３がワークＷの表面までの距離を測定する。
【０２９７】
一方、距離測定部１０３による測定結果を補正する場合、測距光出射部５Ａが第２測距光を出射する。この場合、第１スキャナ４１及び第２スキャナ４２のうちの少なくとも一方を特定の回転姿勢とすることにより、図１８等に例示するように、レーザ光走査部４を介して測距光出射部５Ａと基準部材６１を結ぶ補正用光路Ｐｃが構成される。よって、測距光出射部５Ａから出射された第２測距光は、レーザ光走査部４を介して基準部材６１に照射される。基準部材６１に照射された第２測距光は、基準部材６１によって反射された後、レーザ光走査部４へ戻って測距光受光部５Ｂに至る。この測距光受光部５Ｂにおける第２測距光の受光位置に基づいて、距離測定部１０３が、基準部材６１までの距離を測定する。距離測定部１０３による測定結果は、基準距離記憶部１０５に記憶された基準距離との比較によって補正される。
【０２９８】
ここで、図３Ａ等に示すように、基準部材６１は筐体１０の内部に予め設けられているため、基準部材６１に相当する部材を別途用意する必要はない。これにより、較正の手間を省くことができる。また、基準部材６１は、該基準部材６１に係る補正用光路Ｐｃの光路長が、予め定められた基準距離となるように配置されている。この基準距離は、基準距離記憶部１０５によって予め記憶されている。このことも、測距ユニット５を較正するにあたり、その手間を省く上で有効である。
【０２９９】
さらに、基準部材６１は、前述のように筐体１０の内部に設けられているため、外部から入射する外乱光を遮断するとともに、基準部材６１の表面状態を良好に保つことできる。そのことで、較正精度を向上させることが可能になる。
【０３００】
また、図３Ｃ等に示すように、レーザ光走査部４を介して第２測距光が照射されるようになっているから、第１及び第２スキャナ４１、４２の少なくとも一方に起因した誤差の影響を考慮して較正することができる。このことも、較正精度の向上に有効である。
【０３０１】
また、図３Ｃ等に示すように、この構成によれば、第２スキャナ４２と基準部材６１との間に、反射ミラーとしての第４ベンドミラー４９及び第５ベンドミラー６９を設けることで、補正用光路Ｐｃを必要に応じて折り曲げることができる。これにより、筐体１０内におけるレイアウトの自由度を高めることが可能になる。
【０３０２】
また仮に、特定の回転姿勢がレーザ加工時に使用される姿勢（レーザ光の走査範囲内となる回転姿勢）を含む場合、第１及び第２スキャナ４１、４２により走査可能な領域が制限されることになる。
【０３０３】
一方、本実施形態によれば、特定の回転姿勢は、レーザ光の走査範囲外となる回転姿勢とされるため、第１及び第２スキャナ４１、４２により走査可能な領域を広く確保することができる。
【０３０４】
また、この構成によれば、レーザ光案内部３により構成される光路Ｐと補正用光路Ｐｃとは、下流側合流機構３５とレーザ光走査部４とを結ぶ区間を共有することになる。そのことで、レーザ加工装置Ｌ、特にマーカヘッド１をコンパクトに構成する上で有利になる。
【０３０５】
また、図２３に示すように、複数の基準部材６１を用いた較正を実行させることで、精度よく較正することが可能になる。そのことで、較正精度を向上させることができる。
【０３０６】
＜較正用ターゲット６に関連した変形例＞
前記実施形態では、ワークＷまでの距離を測定するための第１測距光ばかりでなく、その測定結果を補正するための第２測距光もレーザ光走査部４を通過するように構成されていたが、この構成には限定されない。
【０３０７】
例えば、下流側合流機構３５と測距ユニット５とを結ぶ光路を分岐させ、その分岐先に較正用ターゲット６を配置してもよい。図２５〜図２７は、そうした配置を採用した変形例を示す図である。
【０３０８】
これらの変形例は、いずれも、図２に例示するレーザ加工装置Ｌと同様に構成されたマーカコントローラ１００を備えている。図２５〜図２７は、レーザ加工装置Ｌをなすマーカヘッド１のうち、図３Ａ〜図３Ｃに例示した構成と相違する部分をのみを示している。以下、図２５に例示する第１変形例から順番に説明をする。
【０３０９】
（第１変形例）
第１変形例に係るマーカヘッド１は、前記実施形態と同様に構成されたレーザ光出力部２、レーザ光走査部４及び筐体１０と、第１測距光又は第２測距光を出射する測距光出射部５Ａと、を備えている。
【０３１０】
そして、第１変形例に係るマーカヘッド１は、前記実施形態に係るマーカヘッド１とは異なり、下流側合流機構３５と第３ベンドミラー５９とを結ぶ区間に分岐機構７を備えている。
【０３１１】
この分岐機構７は、筐体１０の内部に設けられており、測距光出射部５Ａから第１測距光が出射される場合は、該第１測距光の少なくとも一部をレーザ光走査部４へ導く。一方、分岐機構７は、測距光出射部５Ａから第２測距光が出射される場合は、該第２測距光の少なくとも一部をレーザ光走査部４以外の部位へ導くよう構成されている。
【０３１２】
分岐機構７を設けることで、測距光出射部５Ａとレーザ光走査部４とを結ぶ区間を伝搬する第１測距光又は第２測距光を分岐させることができる。
【０３１３】
分岐機構７による分岐先には、較正用ターゲット６をなす基準部材６１が配置されている。第１変形例における基準部材６１は、レーザ光走査部４を介して測距光出射部５Ａと光学的に結合するのではなく、分岐機構７を介して測距光出射部５Ａと結ばれるという点で、前記実施形態とは相違するものの、それ以外の構成に関しては、前記実施形態と同様である。
【０３１４】
すなわち、第１変形例に係る基準部材６１は、前記実施形態と同様に、筐体１０の内部に設けられている。図２５に例示する基準部材６１はまた、第１スキャナ４１及び第２スキャナ４２のうちの少なくとも一方が特定の回転姿勢にある状態で、測距光出射部５Ａを一端として分岐機構７を介して構成される補正用光路Ｐｃ’の他端となる位置に配置される。そして、基準部材６１は、その補正用光路Ｐｃの光路長が予め定められた基準距離となるように配置されている。
【０３１５】
そして、第１変形例に係る測距光受光部５Ｂは、前記実施形態と同様に、筐体１０の内部に設けられている。この測距光受光部５Ｂは、ワークＷにより反射された第１測距光と、基準部材６１により反射された第２測距光とのいずれかを、分岐機構７を介して受光する。
【０３１６】
このように、第１変形例に係る測距光受光部５Ｂは、レーザ光走査部４ではなく、分岐機構７を介して伝搬した反射光を受光することができる。
【０３１７】
距離測定部１０３、基準距離記憶部１０５及び距離補正部１０４の構成については、前記実施形態と同様である。
【０３１８】
すなわち、距離測定部１０３は、測距光受光部５Ｂにおける第１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とともに、測距光受光部５Ｂにおける第２測距光の受光位置に基づいて、三角測距方式により基準部材６１までの距離を測定することができる。
【０３１９】
そして、基準距離記憶部１０５は、既知とされた基準距離を予め記憶しており、距離補正部１０４は、補正用光路Ｐｃ’を用いて基準部材６１までの距離が測定された場合に、該測定結果と前記基準距離記憶部１０５に記憶された基準距離とを比較することにより、距離測定部１０３による測定結果を補正することができる。
【０３２０】
前記実施形態と同様に。基準部材６１が筐体１０の内部に予め設けられているため、基準部材６１に相当する部材を別途用意する必要はない。これにより、較正の手間を省き、ひいては較正精度を向上させることができる。また、基準部材６１は、該基準部材６１に係る補正用光路Ｐｃ’の光路長が、予め定められた基準距離となるように配置されている。この基準距離は、基準距離記憶部１０５によって予め記憶されている。このことも、測距ユニット５を較正するにあたり、その手間を省く上で有効である。
【０３２１】
さらに、基準部材６１は、前述のように筐体１０の内部に設けられているため、外部から入射する外乱光を遮断するとともに、基準部材６１の表面状態を良好に保つことできる。そのことで、較正精度を向上させることが可能になる。
【０３２２】
また、第１変形例によれば、レーザ光走査部４を介さずに第２測距光が照射されるようになっているから、レーザ光走査部４を成すガルバノスキャナ（具体的には、第１スキャナ４１及び第２スキャナ４２）等の状態に関係なく較正することができる。これにより、ガルバノスキャナの姿勢を調整せずとも、較正を実行することが可能となる。
【０３２３】
ただし、第１変形例においては、分岐機構７の有無という点で、前記実施形態とは相違する。第１変形例に係る分岐機構７は、測距光出射部５Ａから出射される光を反射する可動式ミラー７１を有している。
【０３２４】
図２５における鎖線に示すように、可動式ミラー７１は、測距光出射部５Ａから第１測距光が出射される場合は、測距光出射部５Ａとレーザ光走査部４とを結ぶ光路（具体的には、第３ベンドミラー５９とダイクロイックミラー３５ａとを結ぶ光路）から退避される。
【０３２５】
一方、図２５における実線に示すように、可動式ミラー７１は、測距光出射部５Ａから第２測距光が出射される場合は、測距光出射部５Ａとレーザ光走査部４とを結ぶ光路へ挿入される。
【０３２６】
第１変形例によれば、測距光出射部５Ａから第１測距光が出射される場合は、その第１測距光の全部をレーザ光走査部４へ導くことができる。一方、測距光出射部５Ａから第２測距光が出射される場合は、その第２測距光の全部を較正用ターゲット６へ導くことができる。
【０３２７】
すなわち、第１変形例によれば、測距ユニット５を用いてワークＷまでの距離を測定する制御プロセスと、較正用ターゲット６を用いて測距ユニット５を較正する制御プロセスと、を択一的に使い分けることができる。
【０３２８】
さらに詳しくは、可動式ミラー７１は、図２５における実線に示す状態では、その鏡面を第３ベンドミラー５９と、較正用ターゲット６とに向けた姿勢で固定される。そうして固定された可動式ミラー７１を、例えばレールによってスライド移動させてもよい。
【０３２９】
（第２変形例）
第２変形例は、分岐機構の構成が第１変形例と相違する。
【０３３０】
図２６に示すように、第２変形例に係る分岐機構７’は、測距光出射部５Ａから出射される光の一部を透過させ、他部を反射するビームスプリッタ７１’を有する。このビームスプリッタ７１’は、測距光出射部５Ａから出射される光の一部をレーザ光走査部４へ導くとともに、他部を基準部材６１へ導くよう配置される。
【０３３１】
第２変形例によれば、測距光出射部５Ａから第１測距光が出射される場合は、その第１測距光の一部をレーザ光走査部４へ導くとともに、その他部を較正用ターゲット６へ導くことができる。同様に、測距光出射部５Ａから第２測距光が出射される場合においても、その第１測距光の一部をレーザ光走査部４へ導くとともに、その他部を較正用ターゲット６へ導くことができる。
【０３３２】
第２変形例において、測距ユニット５を用いてワークＷまでの距離を測定する制御プロセスと、較正用ターゲット６を用いて測距ユニット５を較正する制御プロセスと、択一的に使い分けるためには、以下の構成が考えられる。
【０３３３】
例えば、第１スキャナ４１及び第２スキャナ４２の回転姿勢を調整することにより、第１反射光を下流側合流機構３５に入射させないように制御してもよい。或いは、第１反射光が測距光受光部５Ｂに入射したときに想定される受光位置と、第２反射光が測距光受光部５Ｂに入射したときに想定される受光位置と、をそれぞれ予め把握しておき、第１反射光又は第２反射光に対応する受光位置をマスクしてもよい。その場合、マスクされるべき受光位置においてスポットが形成されたときに、その検出信号が距離測定部１０３に入力されないように構成したり、距離測定部１０３が検出信号を無視するように構成したりすることができる。
【０３３４】
（第３変形例）
第３変形例は、分岐機構及び測距光出射部の構成が、他の変形例と相違する。
【０３３５】
具体的に、第３変形例においては、第１測距光の波長と、第２測距光の波長とが相違する。そして、第３変形例に係る測距光出射部５Ａは、第１測距光と第２測距光を同時に出射すること（多波長投光）ができる。これに代えて、測距光出射部５Ａは、第１測距光と第２測距光の一方を択一的に出射してもよい。
【０３３６】
そして、第３変形例に係る分岐機構７”は、第１測距光及び前記第２測距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７１”を有している。このダイクロイックミラー７１”は、第１測距光をレーザ光走査部４へ導くとともに、第２測距光を基準部材６１へ導くよう配置される。図２７に例示するダイクロイックミラー７１”は、第１測距光を透過させ、第２測距光を反射するように構成されている。
【０３３７】
第３変形例によれば、測距光出射部５Ａから第１測距光が出射される場合は、その第１測距光の全部をレーザ光走査部４へ導くことができる。一方、測距光出射部５Ａから第２測距光が出射される場合は、その第２測距光の全部を較正用ターゲット６へ導くことができる。
【０３３８】
なお、測距ユニット５を用いてワークＷまでの距離を測定する制御プロセスと、較正用ターゲット６を用いて測距ユニット５を較正する制御プロセスと、択一的に使い分けるためには、第２変形例と同様の構成を用いることができる。
【０３３９】
＜その他の変形例＞
なお、本実施形態では、マーカヘッド１から被加工物の表面までの距離を測定するための測距原理として、三角測距方式を用いることとしたが、ここに開示された技術は、例えばＴＯＦ（Time Of Flight）方式で測距する場合にも適用可能である。この場合、測距光受光部５Ｂが受光した測距光に基づいて、この測距光が被加工物により反射されて戻ってくるまでの時間を測定すればよい。そうして測定された時間に基づいて、マーカヘッド１から被加工物の表面までの距離を測定したり、基準部材６１までの距離を測定したりすることができる。すなわち、距離測定部１０３は、ＴＯＦ方式により測距する機能を備えることになる。
【０３４０】
また、前記実施形態、及び、その変形例１〜３においては、筐体１０の内部に基準部材６１が設けられていたが、基準部材６１のレイアウトは、これに限定されない。例えば、出射窓部１９の外面に、基準部材６１として機能するダミーワークを貼り付けてもよい。この場合、基準部材６１は筐体１０の外部に設けられることになるが、前記実施形態と同様に測距ユニット５を較正することができる。
【符号の説明】
【０３４１】
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
３５    下流側合流機構（合流機構）
４      レーザ光走査部
４１    第１スキャナ
４２    第２スキャナ
４９    第４ベンドミラー（反射ミラー）
５      測距ユニット
５Ａ    測距光出射部
５Ｂ    測距光受光部
６      較正用ターゲット
６１    基準部材
６１ａ  第１ターゲット
６１ｂ  第２ターゲット
６１ｃ  第３ターゲット
６９    第５ベンドミラー（反射ミラー）
７      分岐機構
７１    可動式ミラー
７’    分岐機構
７１’  ビームスプリッタ
７”    分岐機構
７１”  ダイクロイックミラー
１００  マーカコントローラ
１０３  距離測定部
１０４  距離補正部
１０５  基準距離記憶部
１１０  励起光生成部
ｄ１    基準距離
ｄ２    基準距離
ｄ３    基準距離
Ｌ      レーザ加工装置
Ｐｃ    補正用光路
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３Ｃ】
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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】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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