(57)【要約】 【課題】  外乱光による誤検出を生じず、光透過部材に付着した汚れを検出可能な投光装置及び光電スイッチ並びにレーザ加工装置を提供する。【解決手段】  レーザ光源２２からの光を遮らないように配設される静電容量式の検出部４５により、光透過部材３５の本体ケース１１外部側に付着する汚れを検出し、この検出信号を予め記憶された所定の閾値と比較することにより異常状態かどうかを制御部２９にて判別し、異常状態と判別したときは異常信号をレーザ発振制御手段２３に出力してレーザ光Ｌの出射を停止させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口部を有する本体ケースと、
前記本体ケース内に配され、光を出射する投光手段と、
前記本体ケースの開口部に前記投光手段からの光を透過する光透過部材が配されてなる投光窓とを備え、
前記投光手段からの光を前記投光窓の前記光透過部材を透過させて前記本体ケース外に投光する投光装置であって、
前記投光手段からの光を遮らないように配設される検出部により、前記光透過部材の前記本体ケース外部側に付着する汚れを検出する非光線式の検出手段と、
前記検出手段からの検出信号を所定の閾値と比較することにより異常状態を判別する異常状態判別手段と、
前記異常状態判別手段により異常状態と判別したときは異常信号を出力する異常状態出力手段と、を備えたことを特徴とする投光装置。
【請求項２】
前記検出手段の検出部は、検出電極を備え、この検出電極における静電容量の変化に基づいて前記光透過部材の汚れを検出する静電容量センサであることを特徴とする請求項１記載の投光装置。
【請求項３】
前記検出手段の検出部は、前記投光手段から出射された光の光路外であって、前記光透過部材の前記本体ケース内部側に配設されることを特徴とする請求項１記載の投光装置。
【請求項４】
前記検出手段は、複数の検出部を有し、これらの検出部が前記光透過部材のうち、前記投光手段から出射された光の光路外の全周に亘って配設されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の投光装置。
【請求項５】
前記検出手段の検出部は、前記検出電極が透明部材で構成されてなる透明電極が前記投光手段からの光の通過領域に配されていることを特徴とする請求項２に記載の投光装置。
【請求項６】
前記異常状態出力手段により異常信号が出力されるときには、前記投光手段の出力が停止されることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の投光装置。
【請求項７】
本体ケースの開口部に光透過部材が配されてなる投光窓を透過させて測定領域に光を投光する投光手段と、
前記測定領域からの透過光又は反射光を、本体ケースの開口部に光透過部材が配されてなる受光窓を透過させて受光する受光手段と、
前記受光手段で受光した光の受光量に基づき前記測定領域に存在する対象物の有無を検出する光電スイッチにおいて、
前記投光手段から前記受光手段に至る光を遮らないように配設される検出部により、前記光透過部材の前記本体ケース外部側に付着する汚れを検出する非光線式の検出手段と、
前記検出手段からの検出信号を所定の閾値と比較することにより異常状態を判別する異常状態判別手段と、
前記異常状態判別手段により異常状態と判別したときは、異常信号を出力する異常状態出力手段と、を備えたことを特徴とする光電スイッチ。
【請求項８】
前記検出手段の検出部は、検出電極を備え、この検出電極における静電容量の変化に基づいて前記光透過部材の汚れを検出する静電容量センサであることを特徴とする請求項７記載の光電スイッチ。
【請求項９】
前記検出手段の検出部は、前記投光手段から受光手段に至る光の光路外であって、前記光透過部材の前記本体ケース内部側に当接又は埋設されることを特徴とする請求項７記載の光電スイッチ。
【請求項１０】
前記検出手段の検出部は磁気センサであって、この磁気センサは、前記光透過部材に付着する金属屑により生じる渦電流変化を検知することで前記光透過部材に付着した汚れを検出することを特徴とする請求項７又は請求項９に記載の光電スイッチ。
【請求項１１】
前記検出手段は、複数の検出部を有し、これらの検出部が前記光透過部材のうち、前記投光手段から出射された光の光路外の全周に亘って配設されていることを特徴とする請求項７ないし請求項１０のいずれかに記載の光電スイッチ。
【請求項１２】
前記検出手段の検出部は、前記検出電極が透明部材で構成されてなる透明電極が前記投光手段からの光の通過領域に配されていることを特徴とする請求項８に記載の光電スイッチ。
【請求項１３】
前記異常状態出力手段により異常信号が出力されるときには、前記投光手段の出力が停止されることを特徴とする請求項７ないし請求項１２のいずれかに記載の光電スイッチ。
【請求項１４】
開口部を有する本体ケースと、
前記本体ケース内に配され、レーザ光を出射するレーザ光源と、
前記本体ケースの開口部に光透過部材が配されてなるレーザ出射窓とを備え、
前記レーザ光源からのレーザ光を前記レーザ出射窓を透過させて前記本体ケース外へ投光させ、加工対象物上に照射させることによって、前記加工対象物に所望の加工を行うレーザ加工装置において、
前記光透過部材における前記レーザ光源からのレーザ光を遮らないように配設される検出部により、前記光透過部材の前記本体ケース外部側に付着する汚れを検出する非光線式の検出手段と、
前記検出手段からの検出信号を所定の閾値と比較することにより異常状態を判別する異常状態判別手段と、
前記異常状態判別手段により異常状態と判別したときは、異常信号を出力する異常状態出力手段と、を備えたことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項１５】
前記検出手段の検出部は、検出電極を備え、この検出電極における静電容量の変化に基づいて前記光透過部材の汚れを検出する静電容量センサであることを特徴とする請求項１４記載のレーザ加工装置。
【請求項１６】
前記検出手段の検出部は、前記レーザ光源から出射された光の光路外であって、前記光透過部材の前記本体ケース内部側に当接又は埋設されることを特徴とする請求項１４記載のレーザ加工装置。
【請求項１７】
前記検出手段の検出部は磁気センサであって、前記加工対象物は金属であり、前記磁気センサは、前記レーザ光を前記加工対象物に照射して加工する際の、前記加工対象物から飛散して前記光透過部材に付着する金属屑により生じる渦電流変化を検知することで前記光透過部材に付着した汚れを検出することを特徴とする請求項１４又は請求項１６記載のレーザ加工装置。
【請求項１８】
前記検出手段は、複数の検出部を有し、これらの検出部が前記光透過部材のうち、前記投光手段から出射された光の光路外の全周に亘って配設されていることを特徴とする請求項１４ないし請求項１７のいずれかに記載のレーザ加工装置。
【請求項１９】
前記検出手段の前記検出部は、前記検出電極が透明部材で構成されてなる透明電極が前記投光手段からの光の通過領域に配されていることを特徴とする請求項１５に記載のレーザ加工装置。
【請求項２０】
前記異常状態出力手段により異常信号が出力されるときには、前記投光手段の出力が停止されることを特徴とする請求項１４ないし請求項１９のいずれかに記載のレーザ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投光装置及び光電スイッチ並びにレーザ加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば、レーザ加工装置等のように、本体ケース内のレーザ光源（投光手段）から投光された光が当該本体ケースに設けられた光透過部材を透過した後に外部の対象物等に照射されるものがある。
【０００３】
この構成では、投光手段から投光された光が光透過部材を透過する構成であるために、光透過部材に塵・埃等の汚れが付着した場合には、投光された光がこれらの汚れにより遮られて十分な強度の光が外部に投光されなくなっていしまう。特に、レーザ加工装置のように、加工の際に金属スパッタが飛散するものである場合には、飛散した金属スパッタが光透過部材に付着して汚れとなりやすい。
【０００４】
そこで、光透過部材に付着した汚れを検出するための方策として、光透過部材に面する位置に受光面を配してなる検出センサを設け、光透過部材に汚れが付着した際に光透過部材内にて反射して検出センサに伝わってくる光を受光し、この受光量に基づいて光透過部材の汚れを検出するものが考えられた。
【特許文献１】特公平７−１６７９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記構成は光を検出し、その受光量に基づいて光透過部材の汚れを検出する構成であるために、外部（照明等。レーザ加工装置では、対象物からの反射光等）からの外乱光が入射した場合には、その外乱光の影響を受けた受光量に基づいて光透過部材の汚れを検出するために誤検出を生じてしまう。
【０００６】
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、外乱光による誤検出を生じず、光透過部材に付着した汚れを検出可能な投光装置及び光電スイッチ並びにレーザ加工装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、開口部を有する本体ケースと、
前記本体ケース内に配され、光を出射する投光手段と、
前記本体ケースの開口部に前記投光手段からの光を透過する光透過部材が配されてなる投光窓とを備え、
前記投光手段からの光を前記投光窓の前記光透過部材を透過させて前記本体ケース外に投光する投光装置であって、
前記投光手段からの光を遮らないように配設される検出部により、前記光透過部材の前記本体ケース外部側に付着する汚れを検出する非光線式の検出手段と、
前記検出手段からの検出信号を所定の閾値と比較することにより異常状態を判別する異常状態判別手段と、
前記異常状態判別手段により異常状態と判別したときは異常信号を出力する異常状態出力手段と、を備えた構成としたところに特徴を有する。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記検出手段の検出部は、検出電極を備え、この検出電極における静電容量の変化に基づいて前記光透過部材の汚れを検出する静電容量センサであるところに特徴を有する。
なお、検出電極における静電容量の変化に基づく汚れの検出手段としては、静電容量センサの検出電極と大地との間に電位差を生じさせて、その電位差の変化から静電容量の変化を検知し、汚れを検出する方法などがある。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記検出手段の検出部は、前記投光手段から出射された光の光路外であって、前記光透過部材の前記本体ケース内部側に配設されるところに特徴を有する。
なお、ここでいう「光の光路」とは、投光手段から出射された光のうち、対象物に向けて照射される光の通る路をいう。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のものにおいて、前記検出手段は、複数の検出部を有し、これらの検出部が前記光透過部材のうち、前記投光手段から出射された光の光路外の全周に亘って配設されているところに特徴を有する。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項２に記載のものにおいて、前記検出手段の検出部は、前記検出電極が透明部材で構成されてなる透明電極が前記投光手段からの光の通過領域に配されているところに特徴を有する。
【００１２】
請求項６の発明は、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のものにおいて、前記異常状態出力手段により異常信号が出力されるときには、前記投光手段の出力が停止されるところに特徴を有する。
【００１３】
請求項７の発明は、本体ケースの開口部に光透過部材が配されてなる投光窓を透過させて測定領域に光を投光する投光手段と、
前記測定領域からの透過光又は反射光を、本体ケースの開口部に光透過部材が配されてなる受光窓を透過させて受光する受光手段と、
前記受光手段で受光した光の受光量に基づき前記測定領域に存在する対象物の有無を検出する光電スイッチにおいて、
前記投光手段から前記受光手段に至る光を遮らないように配設される検出部により、前記光透過部材の前記本体ケース外部側に付着する汚れを検出する非光線式の検出手段と、
前記検出手段からの検出信号を所定の閾値と比較することにより異常状態を判別する異常状態判別手段と、
前記異常状態判別手段により異常状態と判別したときは、異常信号を出力する異常状態出力手段と、を備えた構成としたところに特徴を有する。
【００１４】
請求項８の発明は、請求項７に記載のものにおいて、前記検出手段の検出部は、検出電極を備え、この検出電極における静電容量の変化に基づいて前記光透過部材の汚れを検出する静電容量センサであるところに特徴を有する。
【００１５】
請求項９の発明は、請求項７に記載のものにおいて、前記検出手段の検出部は、前記投光手段から受光手段に至る光の光路外であって、前記光透過部材の前記本体ケース内部側に当接又は埋設されるところに特徴を有する。
【００１６】
請求項１０の発明は、請求項７又は請求項９に記載のものにおいて、前記検出手段の検出部は磁気センサであって、この磁気センサは、前記光透過部材に付着する金属屑により生じる渦電流変化を検知することで前記光透過部材に付着した汚れを検出するところに特徴を有する。
【００１７】
請求項１１の発明は、請求項７ないし請求項１０のいずれかに記載のものにおいて、前記検出手段は、複数の検出部を有し、これらの検出部が前記光透過部材のうち、前記投光手段から出射された光の光路外の全周に亘って配設されているところに特徴を有する。
【００１８】
請求項１２の発明は、請求項８に記載のものにおいて、前記検出手段の検出部は、前記検出電極が透明部材で構成されてなる透明電極が前記投光手段からの光の通過領域に配されているところに特徴を有する。
【００１９】
請求項１３の発明は、請求項７ないし請求項１２のいずれかに記載のものにおいて、前記異常状態出力手段により異常信号が出力されるときには、前記投光手段の出力が停止されるところに特徴を有する。
【００２０】
請求項１４の発明は、開口部を有する本体ケースと、
前記本体ケース内に配され、レーザ光を出射するレーザ光源と、
前記本体ケースの開口部に光透過部材が配されてなるレーザ出射窓とを備え、
前記レーザ光源からのレーザ光を前記レーザ出射窓を透過させて前記本体ケース外へ投光させ、加工対象物上に照射させることによって、前記加工対象物に所望の加工を行うレーザ加工装置において、
前記光透過部材における前記レーザ光源からのレーザ光を遮らないように配設される検出部により、前記光透過部材の前記本体ケース外部側に付着する汚れを検出する非光線式の検出手段と、
前記検出手段からの検出信号を所定の閾値と比較することにより異常状態を判別する異常状態判別手段と、
前記異常状態判別手段により異常状態と判別したときは、異常信号を出力する異常状態出力手段と、を備えた構成としたところに特徴を有する。
【００２１】
請求項１５の発明は、請求項１４に記載のものにおいて、前記検出手段の検出部は、検出電極を備え、この検出電極における静電容量の変化に基づいて前記光透過部材の汚れを検出する静電容量センサであるところに特徴を有する。
【００２２】
請求項１６の発明は、請求項１４に記載のものにおいて、前記検出手段の検出部は、前記レーザ光源から出射された光の光路外であって、前記光透過部材の前記本体ケース内部側に当接又は埋設されるところに特徴を有する。
【００２３】
請求項１７の発明は、請求項１４又は請求項１６に記載のものにおいて、前記検出手段の検出部は磁気センサであって、前記加工対象物は金属であり、前記磁気センサは、前記レーザ光を前記加工対象物に照射して加工する際の、前記加工対象物から飛散して前記光透過部材に付着する金属屑により生じる渦電流変化を検知することで前記光透過部材に付着した汚れを検出するところに特徴を有する。
【００２４】
請求項１８の発明は、請求項１４ないし請求項１７のいずれかに記載のものにおいて、前記検出手段は、複数の検出部を有し、これらの検出部が前記光透過部材のうち、前記投光手段から出射された光の光路外の全周に亘って配設されているところに特徴を有する。
【００２５】
請求項１９の発明は、請求項１５に記載のものにおいて、前記検出手段の前記検出部は、前記検出電極が透明部材で構成されてなる透明電極が前記投光手段からの光の通過領域に配されているところに特徴を有する。
【００２６】
請求項２０の発明は、請求項１４ないし請求項１９のいずれかに記載のものにおいて、前記異常状態出力手段により異常信号が出力されるときには、前記投光手段の出力が停止されるところに特徴を有する。
【発明の効果】
【００２７】
＜請求項１,７,１４の発明＞
本構成によれば、非光線式（光の受光量に基づかないで汚れを検出する方式）の検出手段により光透過部材の本体ケース外部側に付着する汚れを検出する。したがって、従来の光線式（光の受光量に基づいて汚れを検出する方式）による汚れ検知のように外乱光等の影響を受けることがなく、確実に光透過部材に付着した汚れを検出することができる。
【００２８】
＜請求項２,８,１５の発明＞
本構成によれば、検出手段の検出部は、検出電極を備え、この検出電極における静電容量の変化に基づいて光透過部材の汚れを検出する静電容量センサであるから、他の変化を検出するセンサ（例えば、磁束変化を検出することにより金属を検出するセンサ）と異なり、光透過部材に付着する汚れの種類（例えば、金属か非金属かどうか）によらずに、光透過部材に付着した汚れを検出することができる。
【００２９】
＜請求項３,９,１６の発明＞
本構成によれば、検出手段の検出部は、光透過部材の前記本体ケース内部側に配設されるから、省スペース化を図ることができる。
【００３０】
＜請求項４,１１,１８の発明＞
本構成によれば、検出手段は、複数の検出部を有し、これらの検出部が光透過部材のうち、投光手段（レーザ光源）から出射された光の光路外の全周に亘って配設されているから、光透過部材に付着する汚れの度合いを高い精度で検出することができる。
【００３１】
＜請求項５,１２,１９の発明＞
本構成によれば、検出手段の検出部は、検出電極が透明部材で構成されてなる透明電極が投光手段からの光の通過領域に配されている。そして、静電容量変化に基づいて前記光透過部材に付着した汚れを検出するから、電極を光路外に設けなくても光透過部材に付着した汚れを検出できる。しかも、この構成では、光透過部材における光の通過領域（光路内）に付着する汚れを直接的に検出できるから、より精度の高い汚れの検知が可能となる。
【００３２】
＜請求項６,１３,２０の発明＞
本構成によれば、異常状態出力手段により異常信号が出力されるときには、投光手段（レーザ光源）の出力が停止されるから、異常状態においても使用が継続されることによる電力の無駄を防止することができる。
【００３３】
＜請求項１０,１７の発明＞
本構成によれば、磁気センサは、光透過部材に付着する金属屑により生じる渦電流変化を検知することで光透過部材の汚れを検出するから、例えば、金属加工などの環境下で使用される場合等のように、加工屑としての金属スパッタ等の光透過部材への付着を検出することができ、投光量の低下を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
＜実施形態１＞
本発明のレーザマーキング装置（レーザ加工装置）の実施形態１を図１ないし図５を参照しつつ説明する。
１．レーザマーキング装置の構成
本発明のレーザマーキング装置１０は、一面に開口部１１Ａを有する本体ケース１１と、本体ケース１１内に配され、レーザ出射窓４６（投光窓）を透過させて本体ケース１１外部に投光するユニット部２０とから構成されている。そして、本体ケース１１外部に投光されたレーザ光Ｌが加工対象物Ｗ上に照射されることによって、加工対象物Ｗに所望の加工が行われるようになっている。
【００３５】
（１）本体ケース
本体ケース１１は、図１,２に示すように、直方体状のケースの一面に長方形状に開口する開口部１１Ａが形成されている。この開口部１１Ａには、後述するユニット部２０の光透過部材３５（例えば透明なガラス、合成樹脂等）が隙間なく嵌めこまれてレーザ出射窓４６が形成されており、レーザ光源２２から出射された光がこの光透過部材３５を透過するようになっている。
【００３６】
（２）ユニット部
ユニット部２０は、図３に示すように、半導体レーザ光源２２を有する本体ユニット２１と、収束レンズ３５Ａを有するヘッドユニット３１と、本体ユニット２１及びヘッドユニット３１を接続する伝送ケーブル４０とから構成されている。
【００３７】
（Ａ）本体ユニット
図３で符号２２は、半導体レーザ光源であり、レーザ発振制御手段２３によりドライバ２２Ａを介して駆動され、例えば、赤外線レーザをパルス発振する。
【００３８】
また、本体ユニット２１には、半導体レーザ光源２２からのレーザ光Ｌを増幅させるレーザ予備増幅器２４が設けられている。このレーザ予備増幅器２４は、希土類ドープ光ファイバ２４Ｆを備え、その一端（前端）にはドライバ２５Ａによって駆動される第１励起用レーザ光源２５からの励起光Ｌ１と半導体レーザ光源２２からのレーザ光Ｌとを合流させる光結合部２６が設けられている。
【００３９】
また、希土類ドープ光ファイバ２４Ｆの出射端面２４Ａには、レーザ光Ｌを他端（後端）側にのみ通過させる光アイソレータ２７が設けられており、この光アイソレータ２７により、光ファイバの接合部分やレーザ照射面から反射するレーザ光Ｌが半導体レーザ光源２２や希土類ドープ光ファイバ２４Ｆに逆流することによる損傷を防止することができる。そして、半導体レーザ光源２２からのレーザ光Ｌは、このレーザ予備増幅器２４によって加工対象物Ｗへのマーキング可能なレベルに対して相対的に低い光強度に増幅されて伝送用光ファイバＦ１によってヘッドユニット３１側に伝送される。そして、ヘッドユニット３１のレーザ増幅器３２によって加工対象物Ｗへのマーキング可能な光強度に最終的に増幅される。
【００４０】
このような構成であれば、ラマン散乱を抑制することができる。また、レーザ予備増幅器２４についても、屈曲可能な希土類ドープ光ファイバ２４Ｆを用いているからそれを巻回することによって小型化が可能になる。また、この希土類ドープ光ファイバ長を変えることで比較的簡単に励起度を調整できる。
【００４１】
また、本体ユニット２１には、ヘッドユニット３１との間で信号のやり取りを行うための信号入力回路２８が設けられている。この信号入力回路２８には、制御部２９が接続されており、制御部２９はヘッドユニット３１の検出部４５から、汚れの検出による検出信号を受けると、この検出信号を予めメモリ（図示しない）に記憶された所定の閾値と比較して異常状態を判別する。そして、異常状態と判別したときは、レーザ発振制御手段２３及び表示手段４９に異常信号を出力する。表示手段４９は、異常信号を入力すると、汚れが検出されたことを表示する。したがって、制御部２９が本発明の異常状態判別手段及び異常状態出力手段に相当する。
【００４２】
レーザ発振制御手段２３は、異常信号を受信するとドライバ２２Ａを介して半導体レーザ光源２２のレーザ光Ｌの出射を停止させる。
【００４３】
これにより、異常状態においても使用が継続されることによる電力の無駄を防止することができる。
【００４４】
（Ｂ）伝送ケーブル
伝送ケーブル４０は、半導体レーザ光源２２からのレーザ光Ｌをヘッドユニット３１側に伝送するための伝送用光ファイバからなる。
【００４５】
（Ｃ）ヘッドユニット３１
ヘッドユニット３１は、主として、上記半導体レーザ光源２２からのレーザ光Ｌを増幅する機能を有するレーザ増幅器３２、励起用レーザ光源３８,３９、Ｑスイッチ４７、コリメータレンズ３３、上記した光走査機構３４、光透過部材３５、及び、本体ユニット２１と信号のやり取りするための入出力回路３６を備えて構成されている。
【００４６】
このうちレーザ増幅器３２には、希土類元素である例えばイットリビウム（Ｙｂ）を含むガラスファイバ（希土類ドープ光ファイバ３２Ｆ）が備えられている。
【００４７】
上記希土類ドープ光ファイバ３２Ｆは屈曲可能であり、図示しないボビンに多数回巻回することで所要長の光路が確保されており、その両端部には２つの光結合部３７Ａ，３７Ｂが設けられている。このうち、一方の光結合部３７Ａは、光結合部３７Ａを介して接続した伝送用光ファイバＦ２に入射した半導体レーザ光源２２からのレーザ光Ｌを希土類ドープ光ファイバ３２Ｆの一端（前端）に入射させるとともに、第２励起用レーザ光源３８からの励起光Ｌ２を希土類ドープ光ファイバ３２Ｆに合流させる機能を有する。
【００４８】
また、他方の光結合部３７Ｂは第３励起用レーザ光源３９からの励起光Ｌ３を希土類ドープ光ファイバ３２Ｆ内に入射させる機能を有する。なお、図示はしないが、上記したようにボビンに巻回した希土類ドープ光ファイバ３２Ｆ、光結合部３７Ａ，３７Ｂは直方体のケース内に収容されるとともに、そのケース内にシリコン樹脂を充填することで固定されている。
【００４９】
一方、希土類ドープ光ファイバ３２Ｆの出射端面３２Ａの外側の光路上には、半導体レーザ光源２２からの発振信号に基づいてオンオフ動作するＱスイッチ４７（レーザ光偏向スイッチ）と、コリメータレンズ３３が配置されている。Ｑスイッチ４７は、音響光学効果（光の偏向、ラマンーナス回折、ブラッグ反射）を利用するものである。より詳しくは、二酸化テルルやガリウムリン、水晶などの結晶に与える超音波の振動数を変えることにより、その結晶中に規則的な屈折構造ができる原理を応用し、回折作用によって入射光線の射出角度を変化させるものである。なお、Ｑスイッチ４７について他の構成としては、電界による屈折率変化が大きい光学結晶を用いて電気光学効果（具体的には、ポッケルス効果、又はカー効果）を利用する構成であってもよい。
【００５０】
これにより、Ｑスイッチ４７がオフ状態のときは、励起用光源３８,３９によりレーザ媒質内のイットリビウム（Ｙｂイオン）が励起されることで放出されるレーザ光が、レーザ媒質内での誘導放出により増幅された後にコリメータレンズ３３に入射する。なお、励起されるレーザ媒質内の希土類としては、エルビウム（Ｅｒ）やネジウム（Ｎd）等であってもよい。
【００５１】
これに対して、Ｑスイッチ４７がオン状態のときはレーザ光Ｌは光学結晶内で屈折されてコリメータレンズ３３に入射しない。
【００５２】
次に、コリメータレンズ３３によって平行光とされたレーザ光Ｌは光走査機構３４に導かれる。光走査機構３４は、コリメータレンズ３３を通過したレーザ光Ｌを縦横に走査するためのＸ軸ガルバノミラー３４Ａ及びＹ軸ガルバノミラー３４Ｂを備え、さらにそのレーザ光Ｌの光路上には光透過部材３５が設けられている。
【００５３】
光透過部材３５は、長方形状の薄板からなる保護ガラス板３５Ｂと、保護ガラス板３５Ｂの本体ケース１１内部側であって、保護ガラス板３５Ｂと密着状態に配されてレーザ光Ｌを収束する収束レンズ３５Ａ（ｆθレンズ）とから構成されており、このうち保護ガラス板３５Ｂが本体ケース１１の開口部１１Ａに嵌めこまれている。
【００５４】
そして、レーザマーキングの際に、金属スパッタＳ等が飛散した場合には、金属スパッタＳ等が保護ガラス板３５Ｂに付着することにより、内側の収束レンズ３５Ａが保護されるようになっている（図１参照）。
【００５５】
さらに、図４に示すように、収束レンズ３５Ａのうちレーザ光Ｌの光路外であって、本体ケース１１の内部側には、複数（本実施形態では４つ）の静電容量センサがレーザ光Ｌの光路（レーザ光源２２から出射されたレーザ光Ｌのうち加工対象物Ｗにマーキングスポットとして照射される光が通過する領域（図２の斜線部分の範囲））を囲むようにして等間隔に配されており、図５（Ａ）に示すように、軸方向から中心側に向けてやや傾斜した姿勢で収束レンズ３５Ａの本体ケース１１内部側の面に検出部４５の検出面４５Ｂが当接（密着）するようになっている。
【００５６】
ここで、静電容量センサは、検出部４５に内蔵された検出電極４５Ａと大地との間の静電容量の変化を検出回路５２にて検出している。そして、金属スパッタＳ等の汚れが、保護ガラス板３５Ｂに付着すると、検出電極４５Ａと大地との間の静電容量が変化するから、その変化に基づき検出電極４５Ａ間の電圧を検出することにより、その電圧変化から金属スパッタＳ等からなる汚れが保護ガラス板３５Ｂに付着したことを検出する。
【００５７】
なお、検出部４５は、収束レンズ３５Ａに当接されていなくてもよく、図５（Ｂ）に示すように、収束レンズ３５Ａにドリル等により穴あけ加工が施されたものを用いて、検出部４５が収束レンズ３５Ａに一部埋設されている構成であってもよい。また、検出部４５は、光透過部材３５のうちの収束レンズ３５Ａに当接又は埋設されていなくてもよく、図５（Ｃ）に示すように、保護ガラス板３５Ｂに埋設又は当接（図示しない）されている構成であってもよい。
【００５８】
なお、レーザマーキング装置１０内には、図示はしないが冷却装置や装置各部に動作電力を供給する電源回路等も備えられている。
【００５９】
２．本実施形態の動作
例えばコンソール等の入力手段４１によって入力された設定値等および文字・図形等のマーキング内容の入力データやマーキングのプログラムを受けて、レーザ発振制御手段２３は、この入力されたプログラムおよび各種設定値にしたがって、レーザ出力を制御するための制御信号をドライバ２５Ａ，３８Ａ，３９Ａに与えるとともに、Ｘ軸及びＹ軸の各ガルバノミラー駆動用の制御信号を光走査機構３４に与える。また、レーザ発振制御手段２３は、Ｑスイッチ４７に対して発振信号を与える。
【００６０】
ここで、レーザマーキング装置１０の図示しない励起用スイッチをオン操作することにより第２励起用レーザ光源３８はドライバ３８Ａにより直流駆動され、出射されたレーザ光Ｌは光結合部３７Ａを介して希土類ドープ光ファイバ３２Ｆ内に入射される。この結果、希土類ドープ光ファイバ３２Ｆ内が励起されてレーザ光Ｌが発生するが、その出力強度は加工対象物Ｗ上に照射されてもマーキングを行うのには不十分なレベルとなるように、第２励起用レーザ光源３８は所定の低レベルに連続的に維持されている。したがって、この状態では希土類ドープ光ファイバ３２Ｆは、ある一定のレベルで励起状態になっているが、これによって発生したレーザ光Ｌが加工対象物Ｗに照射されてもマーキングはされない。
【００６１】
マーキング動作が開始されると、レーザ発振制御手段２３からの信号に基づき半導体レーザ光源２２がパルス発振するとともに、第３励起用レーザ光源３９が所定レベルで連続発振する。
そして、第３励起用レーザ光源３９からの励起光Ｌ３は光結合部３７Ｂを介して希土類ドープ光ファイバ３２Ｆ内に入射されてこれを高励起状態とする。次に、半導体レーザ光源２２からのパルスレーザ光Ｌが高励起状態にある希土類ドープ光ファイバ３２Ｆに入射して通過することにより、このパルスレーザ光Ｌは増幅されて出射端面３２Ａから出射する。
【００６２】
ここで、第２及び第３の励起用レーザ光源３８，３９は希土類元素を励起するに適した波長帯の励起光Ｌ２,Ｌ３を出射するものが選択されており、半導体レーザ光源２２には励起された希土類元素がエネルギーを失って発光するときの波長帯の光を有するものが使用されているから、誘導放出による発光が促進され、レーザ光Ｌが効率よく増幅される。
【００６３】
希土類ドープ光ファイバ３２Ｆの出射端面３２Ａから出射されたパルスレーザ光Ｌは、コリメータレンズ３３により平行光に絞られ、この平行光はレーザ発振制御手段２３からの制御信号によって駆動される光走査機構３４によって所要の方向に反射される。ここで、光走査機構３４は、Ｘ軸ガルバノミラーＡによって一つの方向に走査し、Ｙ軸ガルバノミラー３４Ｂによって、Ｘ軸ガルバノミラー３４Ａが走査する方向と直交する方向に走査することで２次元のあらゆる方向に走査される。光走査機構３４で反射された平行光は収束レンズ３５Ａによって平行光からスポットレーザ光に絞り込まれ、このレーザ光Ｌが加工対象物Ｗ表面上を走査することにより、所望のマーキングが行われる。 
【００６４】
３．本実施形態の効果
本実施形態によれば、検出手段の検出部４５は、検出電極４５Ａを備え、この検出電極４５Ａと大地との間における静電容量の変化に基づいて光透過部材３５の汚れを検出する静電容量センサであるから、従来の光線式（光の受光量に基づいて汚れを検出する方式）による汚れ検知のように外乱光等の影響を受けることがなく、確実に保護ガラス板３５Ｂ（光透過部材３５）の外面に付着した汚れを検出することができる。
【００６５】
また、他の変化を検出するセンサ（例えば、磁束変化を検出することにより金属を検出するセンサ）と異なり、保護ガラス板３５Ｂに付着する汚れの種類（例えば、金属か非金属かどうか）によらずに、保護ガラス板３５Ｂに付着した汚れを検出することができる。
【００６６】
さらに、複数の検出部４５を有し、これらの検出部４５が光透過部材３５のうち、投光手段（レーザ光源２２）から出射された光の光路外の全周に亘って配設されているから、光透過部材３５に付着する汚れの度合いを高い精度で検出することができる。
【００６７】
＜実施形態２＞
実施形態２を図６を参照しつつ説明する。
実施形態１では、検出電極４５Ａを有する検出部４５を光路外に配することにより、レーザ光Ｌを遮らないようにしつつ、静電容量を検出したが、実施形態２では、検出電極を透明部材からなる透明電極５１により構成することにより、この透明電極５１をレーザ光Ｌの光路上に配してもレーザ光Ｌを遮らないようにして静電容量を検出する構成としたものである。なお、上記実施形態と同一の構成に付いては同一の符号を付して説明を省略する。
【００６８】
具体的には、図６に示すように、収束レンズ３５Ａの本体ケース１１内部側の屈曲された面の全体に亘って透明電極５１（例えば、インジウム-スズ酸化物からなるＩＴＯ膜）を密着させて、この透明電極５１と大地との間の電圧変化に基づいて静電容量変化を検知回路５２で検知し、保護ガラス板３５Ｂに付着した汚れを検出するものである。なお、本実施形態では、光走査機構３４を設けておらず、レーザ光源２２（投光手段）からの光は直接対象物Ｗに投光されるようになっている。
【００６９】
このようにすれば、電極を光路外に設けなくても光透過部材３５に付着した汚れを検出できる。また、通常、電極を光路外に設けた場合であっても、光透過部材３５の汚れは全体的に一様に付着（光路内とほぼ同じ量の汚れが光路外の検出可能位置にも付着）することが一般的であるから、光路外の汚れを検出することにより擬似的に光透過部材３５における光通過領域（光路内）の汚れを検出できるものであるが、検出電極を透明電極５１とすることで、光路内において直接的に光透過部材３５に付着する汚れを検出できるから、より精度の高い汚れ検知を行うことが可能となる。
【００７０】
＜実施形態３＞
本発明の実施形態３を図７を参照しつつ説明する。
実施形態３は、投光部６１（投光手段）から投光した光のうち、対象物Ｗにて反射した光を受光部６２（受光手段）で受光し、この受光部６２における受光量に基づいて、測定領域に存在する対象物Ｗの有無を検出するいわゆる反射型の光電スイッチ６０に適用したものである。
【００７１】
図中６３は光電スイッチ６０のケースであって扁平な箱形をなし、一面に長方形状の投受光窓６４が形成されている。このケース内には投受光窓６４に対応してレンズ体６４Ａ,６４Ｂが収容され、その後方に光ファイバーの先端としての投光部６１と、受光素子からなる受光部６２が設けられている。
【００７２】
＜実施形態４＞
次に、本発明の実施形態を図８を参照しつつ説明する。
上記実施形態では、光透過部材３５に付着した汚れの検出は、静電容量センサにより行ったが、実施形態４では、磁束の変化に基づいて検出を行う磁気センサにより光透過部材３５に付着した汚れの検出を行うものである。
【００７３】
具体的には、図８（Ａ）に示すように、光透過部材３５の本体ケース１１内部側において、レーザ光の光路を取り囲むように巻回されたコイル７１が光透過部材３５に密着されている。なお、上記実施形態の静電容量センサのように、レーザ光の光路を囲むように複数の磁気センサを設ける構成としてもよい。
【００７４】
なお、磁気センサは、検出コイル７１より出る高周波磁界中に金属スパッタＳ等が接近すると、近接金属中に電磁誘導現象による誘導電流（渦電流）が流れ、金属内に熱損失が発生するから、図８（Ｂ）に示すように、このときの発振状態を検出回路７２にて検出することにより、光透過部材３５に付着した汚れを検出するようになっている。
【００７５】
本実施形態によれば、磁気センサは、光透過部材３５に付着する金属屑により生じる渦電流変化に基づく発振状態を検知することで光透過部材３５の汚れを検出するから、例えば、金属加工などの環境下で使用される場合等のように、加工屑としての金属スパッタＳ等の光透過部材３５への付着を検出することができる。
【００７６】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）上記実施形態ではボビン状（らせん状）に巻回された希土類ドープ光ファイバ２４Ｆ,３２Ｆを用いたが、これに限らず、環状の希土類ドープ光ファイバ（いわゆるリングファイバ）であってもよい。
【００７７】
（２）上記実施形態では、加工対象物Ｗに文字等のマーキングを施すレーザマーキング装置１０に本発明を適用した例を説明したが、これに限らず、加工対象物Ｗに穴あけするなど所定の加工を施すレーザ加工装置に適用してもよい。このようなものでは、一般に、レーザマーキング装置１０よりも光強度の高いレーザ光Ｌが使用されるため、その加工に伴って保護ガラス板３５Ｂに金属スパッタＳが付着しやすく、本発明を適用する意義は大きい。
【００７８】
（３）実施形態３では、受光部６２を設け、この受光部６２で受光した光の受光量に基づいて物体の有無を検出する構成としたが、図９に示すように、受光部６２を設けずに投光部６１から光透過部材３５を介して外部に光を投光する機能のみを有する投光装置８０（具体的には、透過型の光電スイッチの投光器）としてもよい。また、実施形態２では、レーザマーキング装置１０の収束レンズ３５Ａに透明電極５１を密着させたが、かかる発明をレーザ光Ｌを収束させる必要のない投光装置８０等に適用する場合には、収束レンズ３５Ａが不要となるため、保護ガラス板３５Ｂの本体ケース１１内部側の面に透明電極５１を密着させる構成とすればよい（図９）。
【００７９】
（４）実施形態３では、反射した光の受光量に基づいて対象物Ｗの有無を検出するいわゆる反射型の光電スイッチ６０としたが、投光部と、受光部とを対向して配置し、対象物Ｗの遮光状態により変化する受光部での受光量に基づいて、対象物Ｗを検出するいわゆる透過型の光電スイッチとしてもよい。
【００８０】
（５）上記実施形態では、保護ガラス板３５Ｂに付着した汚れを検出する構成としたが、保護ガラス板３５Ｂを設けずに収束レンズ３５Ａを外部に露出させる構成として、収束レンズ３５Ａの外面に付着した汚れを検出する構成としてもよい。
【００８１】
（６）上記実施形態では、静電容量センサや磁気センサにより光透過部材３５の汚れを検出する構成としたが、光の受光量に基づかないで汚れを検出するセンサ（非光学式のセンサ）であれば、これらに限られず、例えば、超音波等を利用して汚れを検出するセンサであってもよい。
【００８２】
（７）上記実施形態では、制御部２９は検出部４５から検出信号を受けると、この検出信号を所定の閾値と比較して異常状態かどうかを判別し、異常状態と判別したときは、異常信号を出力する構成としたが、閾値を２つ以上設定し、それぞれの閾値と比較して異常信号を出力する構成としてもよい。例えば、汚れ検出用の閾値と、これよりも高い値の警告表示用の閾値を設定し、制御部２９（異常状態判別手段及び異常状態出力手段）は、汚れ検出用の閾値を超えたときには、汚れ検出の信号を表示手段等に出力し、さらに警告表示用の閾値を超えたときには、警告信号を出力する構成としてもよい。このとき、制御部２９は、警告表示用の閾値を超えたときのみレーザ光源２２の出力を停止するようにしてもよい。
また、上記実施形態においては、静電容量センサの検出電極を透明電極にて構成する例を示し、これにより光の通過領域（光路内）で光透過部材３５に付着する汚れの検出を可能としたが、検出電極は、レーザ光源（投光手段）からの光（の波長）を通過させることができるものあれば、透明なものに限られない。すなわち、レーザ光源（投光手段）からの光が本体ケース外に投光される構成であればよい。例えば、所定の波長の光のみを透過できる機能を備えた有色のフィルタ等を備えて構成される電極であってもよい。
【００８３】
（８）上記実施形態では、符号２２を半導体レーザ光源としたが、符号２２を励起用レーザ光源として構成してもよい。この場合には、光を励起させてレーザ光Ｌを出射する構成の全体（図３の一点鎖線で囲まれた領域５５内の全体）が本発明のレーザ光源に相当する。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の実施形態１に係るレーザマーキング装置の概略的構成を示す断面図
【図２】レーザマーキング装置の前面図
【図３】レーザマーキング装置の全体概要図
【図４】収束レンズを上方から見た図
【図５】（Ａ）検出部が収束レンズに当接した図  （Ｂ）検出部が収束レンズに埋設された図  （Ｃ）検出部が保護ガラス板に埋設された図
【図６】本発明の実施形態２に係るレーザマーキング装置の概略的構成を示す断面図
【図７】本発明の実施形態３に係る光電スイッチの全体構成図
【図８】（Ａ）本発明の実施形態３に係るレーザマーキング装置の検出部の概略的構成を示す平断面図  （Ｂ）レーザマーキング装置の概略的構成を示す側断面図
【図９】投光装置の概略的構成を示す断面図
【符号の説明】
【００８５】
１０…レーザマーキング装置（レーザ加工装置）
１１…本体ケース
１１Ａ…開口部
２０…ユニット部
２１…本体ユニット
２２…半導体レーザ光源
２３…レーザ発振制御手段
２９…制御部（異常状態判別手段及び異常状態出力手段）
３１…ヘッドユニット
３５…光透過部材
３５Ａ…収束レンズ
３５Ｂ…保護ガラス板
４５…検出部
４５Ａ…検出電極
４６…レーザ出射窓（投光窓）
５１…透明電極
６０…光電スイッチ
Ｌ…レーザ光
Ｓ…金属スパッタ（汚れ）
Ｗ…加工対象物
【図１】
2006035254.tif 000003
【図２】
2006035254.tif 000004
【図３】
2006035254.tif 000005
【図４】
2006035254.tif 000006
【図５】
2006035254.tif 000007
【図６】
2006035254.tif 000008
【図７】
2006035254.tif 000009
【図８】
2006035254.tif 000010
【図９】
2006035254.tif 000011