(57)【要約】【課題】装置の設置面積の増大を抑制しつつ、レーザ光による加工エリアの広い範囲を観察する。【解決手段】アタッチメント１１２は、カメラ１６１、レンズ１６２及びミラー１６３により構成される観察光学系を収納し、加工レーザ光Ｌｐを走査するガルバノミラー１５６を備えるレーザヘッド１１１の底面に取り付けられる。加工面Ｓからの光は、ミラー１６３により反射され、レンズ１６２に入射し、レンズ１６２により、カメラ１６１の撮像素子において加工面Ｓの像が結像する。本発明は、例えば、レーザマーカに適用できる。【選択図】図７
2015044212.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工対象となるワークを加工するためのレーザ光を出射するとともに、前記ワークの加工面上で前記レーザ光を走査するための走査手段を含むレーザヘッドを備えるレーザ加工装置において、
カメラと、
前記カメラの撮像素子に前記加工面の像を結像させるレンズと、
前記加工面からの光を反射し、前記レンズに入射させるミラーと
を含む観察光学系を備え、
前記観察光学系が、高さ方向において前記走査手段と前記加工面との間に設けられている
レーザ加工装置。
【請求項２】
前記観察光学系が、前記レーザヘッドの底面の下に配置されている
請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項３】
前記ミラーが、前記レーザ光と前記レンズの間に配置される
請求項１又は２に記載のレーザ加工装置。
【請求項４】
前記レーザ光が前記レンズと前記ミラーの間を通る
請求項１又は２に記載のレーザ加工装置。
【請求項５】
前記加工面、前記レンズの主面、及び、前記撮像素子の撮像面が実質的に一直線に交わるように、前記カメラ、前記レンズ、及び、前記ミラーが設置されている
請求項１乃至４のいずれかに記載のレーザ加工装置。
【請求項６】
斜め上方向から前記加工面に照明光を当てる照明装置を
さらに備え、
前記照明装置が、前記観察光学系のフォーカスが合う面における前記照明光の正反射光が前記観察光学系の光軸と一致するように設置されている
請求項１乃至５のいずれかに記載のレーザ加工装置。
【請求項７】
前記レンズは、テレセントリックレンズである
請求項１乃至６のいずれかに記載のレーザ加工装置。
【請求項８】
前記カメラにより撮影された画像である観察画像の画像処理を行う画像処理部と、
前記観察画像の画像処理の結果に基づいて、前記ワークの加工を制御する加工制御部と
をさらに備える請求項１乃至７のいずれかに記載のレーザ加工装置。
【請求項９】
前記加工制御部は、前記観察画像の画像処理の結果に基づいて加工位置を設定する
請求項８に記載のレーザ加工装置。
【請求項１０】
前記画像処理部は、前記観察画像の画像処理の結果に基づいて、加工を実施するか否かを判定する
請求項８又は９に記載のレーザ加工装置。
【請求項１１】
前記画像処理部は、加工後の前記ワークを撮影した前記観察画像の画像処理の結果に基づいて前記ワークの加工状態を検査する
請求項８乃至１０のいずれかに記載のレーザ加工装置。
【請求項１２】
前記画像処理部は、前記レーザ光による加工エリアの中心と前記カメラの撮影範囲の中心との間のズレ量に基づいて、前記観察画像の使用する領域を、中心が前記加工エリアの中心と一致する領域に制限する
請求項８乃至１１のいずれかに記載のレーザ加工装置。
【請求項１３】
前記画像処理部は、前記観察画像の台形歪みの補正を行う
請求項８乃至１２のいずれかに記載のレーザ加工装置。
【請求項１４】
前記画像処理部は、前記観察画像の上下方向の反転を行う
請求項８乃至１３のいずれかに記載のレーザ加工装置。
【請求項１５】
前記観察光学系のフォーカスが合う面における前記レーザ光による加工エリアの中心に向けて斜め方向から所定の測定光を出射する光源を
さらに備え、
前記画像処理部は、前記測定光が照射された前記加工面を撮影した前記観察画像における前記測定光の照射位置を検出し、
前記加工制御部は、前記観察画像における前記測定光の照射位置に基づいて、前記レーザ光を出射する加工光学系のフォーカスの位置を調整する
請求項８乃至１４のいずれかに記載のレーザ加工装置。
【請求項１６】
前記走査手段を介して所定の測定光を前記加工面に照射する光源を
さらに備え、
前記画像処理部は、前記測定光が照射された前記加工面を撮影した前記観察画像における前記測定光の照射位置を検出し、
前記加工制御部は、前記観察画像における前記測定光の照射位置に基づいて、前記レーザ光を出射する加工光学系のフォーカスの位置を調整する
請求項８乃至１５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、レーザ加工装置に関し、特に、ワークを観察するための観察光学系を備えるレーザ加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、加工対象となるワークの位置決めや、ワークの加工状態を確認するためのカメラやレンズ等を含む観察光学系を備えるレーザ加工装置が普及している。
【０００３】
観察光学系を備えるレーザ加工装置の中には、例えば、加工光学系の光軸（以下、加工光軸と称する）と同じ方向からワークを観察するものや（例えば、特許文献１参照）、加工光軸と異なる方向からワークを観察するものがある（例えば、特許文献２、３参照）。また、加工光軸と異なる方向からワークの観察するレーザ加工装置の中には、ワークを真上から観察するものや（例えば、特許文献２参照）、ワークを斜め上方向から観察するものがある（例えば、特許文献３参照）。
【０００４】
図１は、加工光軸と同じ向からワークを観察するレーザ加工装置の一種であるレーザマーカ１の光学系の構成例を模式的に示している。レーザマーカ１のレーザヘッド１１は、レーザ発振器２１、焦点調整機構である３Ｄ光学系２２、ダイクロイックミラー２３及びガルバノミラー２４を含む加工光学系、並びに、観察光学系２５を備えている。
【０００５】
レーザ発振器２１から出射されたレーザ光Ｌｐは、３Ｄ光学系２２、ダイクロイックミラー２３、ガルバノミラー２４を介して、レーザヘッド１１から出射され、加工面Ｓに照射される。このとき、レーザ光Ｌｐは、ガルバノミラー２４により、加工面ＳにおいてＸ軸及びＹ軸の２軸方向に走査される。
【０００６】
観察光学系２５は、ミラー２３及びガルバノミラー２４を介して、加工面Ｓを撮影することができる。また、観察光学系２５のミラー２３より後の光軸は、加工光軸と一致する。これにより、観察光学系２５の光軸は、ガルバノミラー２４により、レーザ光Ｌｐの走査が可能な加工エリアの任意の位置に向けることができる。
【０００７】
図２は、ワークを真上から観察するレーザ加工装置の一種であるレーザマーカ３１の光学系の構成例を模式的に示している。レーザヘッド４１から出射されるレーザ光Ｌｐは、レーザヘッド４１内のガルバノミラー５１により、加工面ＳにおいてＸ軸及びＹ軸の２軸方向に走査される。
【０００８】
また、カメラを含む観察光学系４２が、光軸が加工面Ｓに対して垂直方向に向くようにレーザヘッド４１の横に設けられている。従って、観察光学系４２は、加工面Ｓを真上から撮影することができる。また、観察光学系４２に含まれるレンズを交換することにより、加工エリアを所望の拡大倍率で撮影することが可能である。
【０００９】
図３は、ワークを斜め上方向から観察するレーザ加工装置の一種であるレーザマーカ６１の光学系の構成例を模式的に示している。なお、図中、図２のレーザマーカ３１と対応する部分には、同じ符号を付してある。
【００１０】
レーザマーカ６１では、観察光学系４２は、光軸が加工面Ｓに対して斜め方向に向くように、レーザヘッド４１の横に設けられている。従って、観察光学系４２は、レーザ光Ｌｐによる加工エリアを直接撮影することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００４−１４８３７９号公報
【特許文献２】特開平１１−１５６５６６号公報
【特許文献３】特開２０１２−１４３７８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、図４に示されるように、レーザマーカ１では、観察光学系２５のフォーカスが合う面Ｆが曲面になるため、加工エリアの中心付近でしかフォーカスを合わせることができない。また、ガルバノミラー２４には高速駆動が可能な小型のミラーが用いられるが、観察光学系２５は、この小型のミラーを介して加工面Ｓを撮影するため、一度に広いエリアを撮影することができない。従って、レーザマーカ１では、加工エリアの広い範囲を鮮明な画像で観察することが難しい。
【００１３】
また、レーザマーカ３１では、観察光学系４２により加工エリアを直接撮影することができないため、観察時と加工時でワークを移動させる必要があり、制御が煩雑になる。
【００１４】
さらに、レーザマーカ６１では、加工面Ｓに対する観察光学系４２の撮影角度が大きくなるため、撮影範囲内全体にフォーカスを合わせることが難しく、撮影した画像にボケや歪みが生じやすく、例えば、画像の周囲の観察が困難になる場合がある。
【００１５】
また、レーザマーカ３１及びレーザマーカ６１では、観察光学系４２をレーザヘッド４１の横に設けることにより、装置が大型化し、設置面積（フットプリント）が増大する。
【００１６】
そこで、本発明では、装置の設置面積の増大を抑制しつつ、レーザ光による加工エリアの広い範囲を観察できるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明のレーザ加工装置は、加工対象となるワークを加工するためのレーザ光を出射するとともに、ワークの加工面上でレーザ光を走査するための走査手段を含むレーザヘッドを備えるレーザ加工装置であって、カメラと、カメラの撮像素子に加工面の像を結像させるレンズと、加工面からの光を反射し、レンズに入射させるミラーとを含む観察光学系を備え、観察光学系が、高さ方向において走査手段と加工面との間に設けられている。
【００１８】
本発明のレーザ加工装置においては、レーザヘッド内の走査手段と加工面との間に設けられている観察光学系において、加工面からの光が、ミラーにより反射され、レンズに入射し、レンズによりカメラの撮像素子に結像される。
【００１９】
従って、装置の設置面積の増大を抑制しつつ、レーザ光による加工エリアの広い範囲を観察することができる。
【００２０】
この観察光学系は、レーザヘッドの底面の下に配置するようにすることができる。
【００２１】
これにより、レーザヘッドとは別ユニットとして観察光学系を設けることができる。
【００２２】
このミラーを、レーザ光と始点が設定された画像において、レンズの間に配置することができる。
【００２３】
これにより、ミラーを小型化したり、撮影範囲を大きくしたりすることができる。
【００２４】
このレーザ光をレンズとミラーの間を通るようにすることができる。
【００２５】
これにより、レンズのサイズの制約を小さくすることができる。また、レーザ光を遮らないようにミラーを設置することが容易になる。さらに、より垂直に近い方向からワークを撮影することが可能になる。
【００２６】
加工面、レンズの主面、及び、撮像素子の撮像面が実質的に一直線に交わるように、カメラ、レンズ、及び、ミラーを設置することができる。
【００２７】
これにより、歪みやボケのない鮮明な観察画像を得ることができる。
【００２８】
このレーザ加工装置においては、斜め上方向から加工面に照明光を当てる照明装置をさらに設け、この照明装置を、観察光学系のフォーカスが合う面における照明光の正反射光が観察光学系の光軸と一致するように設置することができる。
【００２９】
これにより、正反射光のみを用いたワークの観察が可能になる。
【００３０】
このレンズは、テレセントリックレンズとすることができる。
【００３１】
これにより、台形歪みのない観察画像を得ることができる。
【００３２】
このレーザ加工装置においては、カメラにより撮影された画像である観察画像の画像処理を行う画像処理部と、観察画像の画像処理の結果に基づいて、ワークの加工を制御する加工制御部とをさらに設けることができる。
【００３３】
これにより、加工エリアの広い範囲を撮影した観察画像を用いてワークの加工制御を行うことができる。
【００３４】
この画像処理部、加工制御部は、例えば、CPU等のプロセッサにより実現される。
【００３５】
この加工制御部には、観察画像の画像処理の結果に基づいて加工位置を設定させることができる。
【００３６】
これにより、簡単かつ正確に加工位置の位置決めを行うことができる。
【００３７】
この画像処理部には、観察画像の画像処理の結果に基づいて、加工を実施するか否かを判定させることができる。
【００３８】
これにより、例えば、ワークが設置されていなかったり、ワークが所望の状態でない場合に、加工を中止することができる。
【００３９】
この画像処理部には、加工後のワークを撮影した観察画像の画像処理の結果に基づいてワークの加工状態を検査させることができる。
【００４０】
これにより、ワークの加工状態を高精度で検査することができる。
【００４１】
この画像処理部には、レーザ光による加工エリアの中心とカメラの撮影範囲の中心との間のズレ量に基づいて、観察画像の使用する領域を、中心が加工エリアの中心と一致する領域に制限させることができる。
【００４２】
これにより、機械的な調整を行わずに、加工エリアと観察エリアの中心を一致させることができる。
【００４３】
この画像処理部には、観察画像の台形歪みの補正を行わせることができる。
【００４４】
これにより、台形歪みのない観察画像を得ることができる。
【００４５】
この画像処理部には、観察画像の上下方向の反転を行わせることができる。
【００４６】
これにより、ミラーにより上下が反転したワークの像を正しい方向で観察することができる。
【００４７】
このレーザ加工装置には、観察光学系のフォーカスが合う面におけるレーザ光による加工エリアの中心に向けて斜め方向から所定の測定光を出射する光源をさらに設け、この画像処理部は、測定光が照射された加工面を撮影した観察画像における測定光の照射位置を検出させ、この加工制御部には、観察画像における測定光の照射位置に基づいて、レーザ光を出射する加工光学系のフォーカスの位置を調整させることができる。
【００４８】
これにより、レーザ加工装置の加工高さを簡単かつ適切に調整することができる。
【００４９】
このレーザ加工装置には、走査手段を介して所定の測定光を加工面に照射する光源をさらに設け、この画像処理部は、測定光が照射された加工面を撮影した観察画像における測定光の照射位置を検出させ、この加工制御部には、観察画像における測定光の照射位置に基づいて、レーザ光を出射する加工光学系のフォーカスの位置を調整させることができる。
【００５０】
これにより、レーザ加工装置の加工高さを簡単かつ適切に調整することができる。
【発明の効果】
【００５１】
本発明によれば、装置の設置面積の増大を抑制しつつ、レーザ光による加工エリアの広い範囲を観察することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】従来のレーザマーカの光学系の第１の構成例を模式的に示す図である。
【図２】従来のレーザマーカの光学系の第２の構成例を模式的に示す図である。
【図３】従来のレーザマーカの光学系の第３の構成例を模式的に示す図である。
【図４】従来のレーザマーカの問題点を説明するための図である。
【図５】本発明を適用したレーザマーカの第１の実施の形態のレーザ遮蔽カバーを取り外した状態の外観の構成を示す斜視図である。
【図６】本発明を適用したレーザマーカの第１の実施の形態のレーザ遮蔽カバーを取り付けた状態の外観の構成を示す斜視図である。
【図７】本発明を適用したレーザマーカの第１の実施の形態の光学系の構成例を模式的に示す図である。
【図８】観察光学系の設置方法の変形例を説明するための図である。
【図９】観察光学系の設置方法の変形例を説明するための図である。
【図１０】制御部の機能の構成例を示すブロック図である。
【図１１】加工処理の第１の実施の形態を説明するためのフローチャートである。
【図１２】加工レシピの例を示す図である。
【図１３】登録パターンの第１の例を示す図である。
【図１４】観察画像の第１の例を示す図である。
【図１５】パターンマッチングの結果の例を示す図である。
【図１６】加工位置の設定例を示す図である。
【図１７】ワークの加工例を示す図である。
【図１８】加工処理の第２の実施の形態を説明するためのフローチャートである。
【図１９】加工処理の第３の実施の形態を説明するためのフローチャートである。
【図２０】ワークの例を示す図である。
【図２１】加工レシピの例を示す図である。
【図２２】登録パターンの第２の例を示す図である。
【図２３】ワークの加工状態の正常な例を示す図である。
【図２４】ワークの加工状態の異常な例を示す図である。
【図２５】加工エリアと観察エリアの中心のズレの補正方法の第１の例を説明するための図である。
【図２６】加工エリアと観察エリアの中心のズレの補正方法の第２の例を説明するための図である。
【図２７】観察画像の台形歪みに対する対策の第１の例を説明するための図である。
【図２８】観察画像の台形歪みに対する対策の第２の例を説明するための図である。
【図２９】観察画像の反転処理について説明するための図である。
【図３０】加工高さの調整方法の第１の例を説明するための図である。
【図３１】加工高さの調整方法の第１の例を説明するための図である。
【図３２】加工高さの調整方法の第２の例を説明するための図である。
【図３３】加工高さの調整方法の第２の例を説明するための図である。
【図３４】加工高さの調整方法の第２の例において、従来との比較を説明するための図である。
【図３５】本発明を適用したレーザマーカの第２の実施の形態の光学系の構成例を模式的に示す図である。
【図３６】本発明を適用したレーザマーカの第３の実施の形態の光学系の構成例を模式的に示す図である。
【図３７】本発明を適用したレーザマーカの第４の実施の形態の光学系の構成例を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５３】
以下、本発明を実施するための形態（以下、実施の形態という）について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態
２．第２の実施の形態（第１の実施の形態に落射照明を設けた例）
３．第３の実施の形態（加工レーザ光がレンズとミラーの間を通るようにした例）
４．第４の実施の形態（第３の実施の形態に落射照明を設けた例）
５．変形例
【００５４】
＜１．第１の実施の形態＞
まず、図５乃至図３４を参照して、本発明の第１の実施の形態について説明する。
【００５５】
｛レーザマーカ１０１の構成例｝
まず、図５乃至図７を参照して、本発明を適用したレーザ加工装置の第１の実施の形態であるレーザマーカ１０１の構成例について説明する。図５は、レーザ遮蔽カバー１１４を取り外した状態のレーザマーカ１０１の外観の構成例を示し、図６は、レーザ遮蔽カバー１１４を取り付けた状態のレーザマーカ１０１の外観の構成例を示している。図７は、レーザマーカ１０１の光学系の構成例を模式的に示している。なお、以下、図７をはじめとする光学系の各図は模式図であり、あまり正確さを要求されない部分については、光学的に正しい図になっていない部分もある。
【００５６】
なお、以下、図５の左側をレーザマーカ１０１の前方とし、右側をレーザマーカ１０１の後方とする。また、以下、図５で側面が見えている側をレーザマーカ１０１の右側とし、その逆側をレーザマーカ１０１の左側とする。さらに、以下、レーザマーカ１０１の左右方向をＸ軸方向とし、前後方向をＹ軸方向とし、上下方向をＺ軸方向とする。
【００５７】
レーザマーカ１０１は、レーザ光を用いて、加工対象となるワークの表面にマーキングを行うレーザ加工装置である。レーザマーカ１０１は、レーザヘッド１１１、アタッチメント１１２、アタッチメント１１３ＦＲ乃至１１３ＢＬ（ただし、アタッチメント１１３ＢＬは不図示）を含むように構成される。
【００５８】
レーザヘッド１１１は、箱型の形状をしており、そのサイズは、例えば、幅１４０mm×奥行き４１５mm×高さ２２０mmである。また、レーザヘッド１１１の後方のファンを含む奥行きは、例えば、４５０mmである。後述するように、レーザヘッド１１１には、加工用のレーザ光（以下、加工レーザ光と称する）を加工対象物であるワークに照射するための加工光学系等が設けられる。
【００５９】
アタッチメント１１２は、レーザヘッド１１１の底面の後方に取り付けられる。後述するように、アタッチメント１１２には、レーザマーカ１０１の加工エリアを観察するための観察光学系が収納される。
【００６０】
アタッチメント１１３ＦＲ乃至１１３ＢＬは、レーザヘッド１１１の底面の四隅付近に取り付けられ、レーザヘッド１１１を支えるための脚を構成する。また、アタッチメント１１３ＦＲ乃至１１３ＢＬにより、レーザヘッド１１１の下方にアタッチメント１１２を取り付けるためのスペースが確保される。
【００６１】
また、図６に示されるように、レーザ遮蔽カバー１１４が、アタッチメント１１２及びアタッチメント１１３ＦＲ乃至１１３ＢＬの周囲を囲むようにレーザヘッド１１１の下部に取り付けられる。このレーザ遮蔽カバー１１４により、レーザヘッド１１１から出射される加工レーザ光が周囲に漏れることが防止される。
【００６２】
図７に示されるように、レーザヘッド１１１には、レーザ発振器１５１、光源１５２、ダイクロイックミラー１５３、３Ｄ光学系１５４、ミラー１５５、ガルバノミラー１５６、及び、光源１５７が設けられている。そのうち、レーザ発振器１５１、ダイクロイックミラー１５３、３Ｄ光学系１５４、ミラー１５５、及び、ガルバノミラー１５６により、加工光学系が構成される。
【００６３】
また、アタッチメント１１２には、カメラ１６１、レンズ１６２、及び、ミラー１６３により構成される観察光学系が収納されている。従って、観察光学系は、レーザヘッド１１１の底面の下であって、高さ方向においてガルバノミラー１５６と加工面Ｓの間に配置されている。
【００６４】
レーザ発振器１５１は、ワークの加工を行うための加工レーザ光を出射する。なお、レーザ発振器１５１の種類は、特に限定されるものではなく、任意のものを採用することができる。
【００６５】
そして、加工レーザ光は、ダイクロイックミラー１５３、３Ｄ光学系１５４を透過した後、ミラー１６３及びガルバノミラー１５６により反射され、ワークの加工面Ｓに照射される。このとき、焦点調整機構である３Ｄ光学系１５４により、加工光学系のＺ軸方向のフォーカス位置（加工レーザ光のＺ軸方向の集光位置）を調整することができる。また、図７に示されるように、ガルバノミラー１５６により、加工面Ｓにおいて加工レーザ光をＸ軸及びＹ軸の２軸方向に走査することができる。
【００６６】
なお、以下、加工レーザ光を走査することにより加工できる範囲を加工エリアと称する。また、加工レーザ光をレーザヘッド１１１から垂直下方向に出射した場合に加工レーザ光が照射される位置を加工エリアの中心とし、以下、加工中心と称する。
【００６７】
光源１５２は、可視光のレーザ光（以下、ガイドレーザと称する）を出射する。そして、ガイドレーザ光は、ダイクロイックミラー１５３、３Ｄ光学系１５４を透過した後、ミラー１６３及びガルバノミラー１５６により反射され、ワークの加工面Ｓに照射される。ガイドレーザも、加工レーザ光と同様に、３Ｄ光学系１５４によりＺ軸方向の集光位置を調整したり、ガルバノミラー１５６により加工面ＳにおいてＸ軸及びＹ軸の２軸方向に走査したりすることができる。
【００６８】
ガイドレーザは、加工形状の確認に用いられる。すなわち、加工レーザ光による加工前に、加工時と同様にしてガイドレーザを加工面Ｓ上で走査することにより、加工形状のイメージを視覚的に確認することができる。
【００６９】
また、後述するように、ガイドレーザは、加工光学系のフォーカス位置（加工レーザ光の集光位置）を測定し、Ｚ軸方向（高さ方向）の加工位置（以下、加工高さとも称する）を調整するための測定光として用いることもできる。
【００７０】
光源１５７は、可視光のレーザ光（以下、焦点ポインタと称する）を出射する。なお、焦点ポインタは、斜め方向から観察光学系のフォーカスが合う面（以下、観察系焦点面と称する）における加工中心を通るように調整される。そして、後述するように、焦点ポインタは、ガイドレーザと同様に、加工光学系のフォーカス位置（加工レーザ光の集光位置）を測定し、加工高さを調整するための測定光として用いられる。
【００７１】
カメラ１６１、レンズ１６２及びミラー１６３は、加工面Ｓを観察するための画像（以下、観察画像と称する）を撮影する。ユーザは、この観察画像により、加工エリアの状態等を観察することができる。
【００７２】
カメラ１６１は、撮像素子（不図示）の撮像面が加工面Ｓに対して垂直になるように、水平方向に設置されている。レンズ１６２は、光軸がカメラ１６１の光軸と一致するように設置されている。ミラー１６３は、レンズ１６２の主面に対して、反射面が斜め下方向に向くように設置されている。
【００７３】
加工面Ｓからの光は、ミラー１６３により反射され、レンズ１６２に入射し、レンズ１６２により、カメラ１６１の撮像素子の撮像面において結像する。そして、カメラ１６１により、加工面Ｓの像が撮影される。また、ミラー１６３の角度を調整することにより、カメラ１６１の撮影範囲（以下、観察エリアとも称する）、及び、加工面Ｓを撮影する角度（以下、撮影角度と称する）が調整される。
【００７４】
なお、例えば、レーザヘッド１１１にアタッチメント１１２を取り付けた状態で、ミラー１６３の角度を手動又は電動で機械的に調整できるようにするにしてもよい。
【００７５】
従って、レーザマーカ１０１によれば、レンズ１６２を交換することにより、加工面Ｓの観察倍率を自由に設定することができる。また、図１のレーザマーカ１のように、ガルバノミラー１５６を介さずに加工面Ｓを直接撮影するので、ガルバノミラー１５６による光のケラレが生じることがない。従って、加工エリア全体を含む広い範囲をカメラ１６１により撮影し、観察することも可能である。
【００７６】
さらに、ミラー１６３を設けることにより、加工面Ｓを撮影するためにカメラ１６１を加工面Ｓに向ける必要がなく、カメラ１６１を水平方向に向くように設置することが可能である。その結果、観察光学系を収納するアタッチメント１１２を、レーザヘッド１１１の底面に取り付けることができる。これにより、装置の小型化が可能になり、図２のレーザマーカ３１や図３のレーザマーカ６１のような観察光学系を設けることによるフットプリントの増大を防止することができる。
【００７７】
さらに、ミラー１６３を設けることにより、図３のレーザマーカ６１と比較して、撮影角度をより加工面Ｓに対して垂直な方向に設定することが可能である。これにより、観察系焦点面と加工面Ｓの間の角度を小さくすることができ、観察エリア（撮影範囲）内全体にフォーカスを合わせやすくなる。その結果、観察画像のボケや歪みの発生を抑制することができる。
【００７８】
｛カメラ１６１及びレンズ１６２の設置方向の変形例｝
なお、カメラ１６１及びレンズ１６２の設置方向は、必ずしも図７の例に限定されるものではない。例えば、カメラ１６１を斜め上方向に向くように設置することにより、ミラー１６３の角度をより水平に近づけることができる。これにより、撮影角度をより垂直に近づけることができ、観察エリア（撮影範囲）内全体によりフォーカスを合わせやすくなる。
【００７９】
また、例えば、図８に示されるように、カメラ１６１の撮像素子１６１ａの撮像面、レンズ１６２の主面１６２ａ、及び、加工面Ｓが実質的に一直線上に交わり、シャインプルーフの条件を満たすように、カメラ１６１、レンズ１６２、及び、ミラー１６３を設置するようにしてもよい。すなわち、加工面Ｓからカメラ１６１までの光路をミラー１６３により折り曲げずに模擬的に伸ばした場合に、カメラ１６１の撮像素子１６１ａの撮像面、レンズ１６２の主面１６２ａ、及び、加工面Ｓが一直線上に交わるように、カメラ１６１、レンズ１６２、及び、ミラー１６３を設置するようにしてもよい。これは、例えば、図９に示されるように、レンズ１６２の主面が上斜め方向に向くように傾け、その角度を調整することにより実現することができる。
【００８０】
これにより、観察エリア内の全ての領域において観察光学系のフォーカスを良好に合わせることができ、歪みやボケのない鮮明な観察画像を得ることができる。
【００８１】
｛レーザマーカ１０１の処理｝
次に、図１０乃至図３４を参照して、レーザマーカ１０１の処理について説明する。
【００８２】
（制御部２０１の構成例）
図１０は、レーザマーカ１０１に設けられている制御部２０１の機能の構成例を示すブロック図である。制御部２０１は、例えば、CPU（Central Processing Unit）等のプロセッサにより構成される。なお、制御部２０１は、レーザヘッド１１１又はアタッチメント１１２のいずれに設けてもよいし、或いは、レーザヘッド１１１及びアタッチメント１１２に分散して設けるようにしてもよい。
【００８３】
制御部２０１は、撮影制御部２１１、画像処理部２１２、及び、加工制御部２１３を含むように構成される。
【００８４】
撮影制御部２１１は、カメラ１６１による観察画像の撮影を制御する。
【００８５】
画像処理部２１２は、後述するように、カメラ１６１により撮影された観察画像に対して、各種の画像処理を行う。また、画像処理部２１２は、必要に応じて、画像処理の結果を、外部に出力する。
【００８６】
加工制御部２１３は、レーザ発振器１５１、３Ｄ光学系１５４、及び、ガルバノミラー１５６等を制御して、レーザヘッド１１１によるワークの加工を制御する。
【００８７】
（加工処理の第１の実施の形態）
次に、図１１のフローチャートを参照して、レーザマーカ１０１により実行される加工処理の第１の実施の形態について説明する。
【００８８】
ステップＳ１において、制御部２０１は、外部から入力される加工レシピを取得する。
【００８９】
ここで、加工レシピとは、レーザマーカ１０１によりマーキングするマーク（例えば、文字や図形等）の大きさ及び形状、並びに、加工対象となるワークにおける加工位置等を示す情報である。図１２には、円形のマーク３０１が登録された加工レシピの例が示されている。
【００９０】
ステップＳ２において、制御部２０１は、外部から入力される登録パターンを取得する。ここで、登録パターンとは、観察エリア内においてパターンマッチングによりワークを検出するために用いられるパターンである。例えば、加工前のワークの画像や、加工前のワークの特徴を表す画像（例えば、輪郭図）等が、登録パターンとして与えられる。
【００９１】
図１３は、登録パターン３１２を含むパターン画像３１１の例を示している。このパターン画像３１１には、正方形の登録パターン３１２が示されている。
【００９２】
ステップＳ３において、カメラ１６１は、撮影制御部２１１の制御の下に、加工エリアを撮影する。そして、制御部２０１は、撮影の結果得られる観察画像を取得する。このとき、上述したように、加工エリア全体又は加工エリア内の広い範囲を含み、歪みやボケの少ない高画質の観察画像を得ることができる。
【００９３】
図１４は、観察画像の例を示している。この観察画像３２１には、ワーク３２２ａ及びワーク３２２ｂの２つのワークが写っている。
【００９４】
ステップＳ４において、画像処理部２１２は、パターンマッチングを行う。例えば、画像処理部２１２は、図１４の観察画像３２１において、図１３の登録パターン３１２と一致するパターンを探索する。そして、例えば、図１５に示されるように、観察画像３２１の中からワーク３２２ａ及びワーク３２２ｂが検出される。
【００９５】
なお、画像処理部２１２が行うパターンマッチングには、任意の手法を採用することができる。
【００９６】
ステップＳ５において、加工制御部２１３は、加工位置を設定する。例えば、加工制御部２１３は、加工レシピに基づいて、観察画像３２１において検出されたワーク３２２ａ及びワーク３２２ｂ内の加工位置の座標（加工座標）を計算する。例えば、ワーク３２２ａ及びワーク３２２ｂの中央にマーキングする場合、図１６に示されるように、観察画像３２１におけるパターン３２２ａの中心３３１ａ及びパターン３２２ｂの中心３３１ｂの座標が、加工座標として計算される。そして、加工制御部２１３は、観察画像３２１における加工座標を、レーザマーカ１０１の加工エリア内の座標に変換し、求めた座標を加工位置に設定する。
【００９７】
ここで、観察画像３２１には、加工エリア全体又は加工エリア内の広い範囲が写っている。従って、例えば、１枚の観察画像３２１のみを用いて、加工エリア内のワークを全て検出し、全ての加工位置を一度に設定することが可能になる。
【００９８】
ステップＳ６において、レーザヘッド１１１は、加工制御部２１３の制御の下に、加工する。すなわち、レーザヘッド１１１は、加工制御部２１３の制御の下に、ステップＳ５の処理で設定された加工位置に、加工レシピに示されるマークの加工を行う。例えば、図１７に示されるように、ワーク３２２ａ及びワーク３２２ｂの中央に、図１２のマーク３０１と同じ形状のマークＭａ及びマークＭｂの加工が行われる。
【００９９】
その後、加工処理は終了する。
【０１００】
このように、レーザマーカ１０１では、加工エリア全体又は加工エリア内の広い範囲を含む高画質の観察画像を用いて、パターンマッチングにより加工位置を迅速に検出し、マーキングすることができる。また、ワークの設置位置や設置方向に関わらず、ワークの所望の位置に精度よくマーキングすることができる。
【０１０１】
（加工処理の第２の実施の形態）
次に、図１８のフローチャートを参照して、レーザマーカ１０１により実行される加工処理の第２の実施の形態について説明する。
【０１０２】
ステップＳ３１乃至Ｓ３４において、上述した図１１のステップＳ１乃至Ｓ４と同様の処理が実行される。
【０１０３】
ステップＳ３５において、画像処理部２１２は、パターンマッチングの結果に基づいて、一致度が閾値以上であるか否かを判定する。すなわち、画像処理部２１２は、ステップＳ３４の処理で観察画像内において検出したパターンと登録パターンとの一致度を計算し、その一致度が所定の閾値以上であるか否かを判定する。一致度が閾値以上であると判定された場合、処理はステップＳ３６に進む。
【０１０４】
そして、ステップＳ３６及びＳ３７において、図１１のステップＳ５及びＳ６と同様の処理が実行され、ワークの加工が行われる。
【０１０５】
その後、加工処理は終了する。
【０１０６】
一方、ステップＳ３５において、一致度が閾値未満であると判定された場合、処理はステップＳ３８に進む。これは、例えば、観察エリア内にワークが存在しない場合や、ワークが所望の状態でない場合等である。
【０１０７】
ステップＳ３８において、画像処理部２１２は、異常信号を出力する。すなわち、画像処理部２１２は、ワークの加工が正常に行われなかったことを示す異常信号を生成し、出力する。そして、例えば、この異常信号に基づいてレーザマーカ１０１の外部に設けられている警告灯を点灯させる等の方法により、ワークの加工に異常が発生したことが通知される。
【０１０８】
その後、加工処理は終了する。
【０１０９】
このように、パターンマッチングの一致度に基づいて、加工を実施するか否かが判定される。これにより、例えば、ワークの有無を判別し、ワークが存在する場合にのみ加工を実行したり、ワークが所望の状態であるかどうかを判定し、所望の状態である場合のみ加工を実行したりすることができる。
【０１１０】
（加工処理の第３の実施の形態）
次に、図１９のフローチャートを参照して、レーザマーカ１０１により実行される加工処理の第３の実施の形態について説明する。なお、以下、図２０に示される正方形のワーク３５１の加工を行う場合について説明する。
【０１１１】
ステップＳ６１において、図１１のステップＳ１の処理と同様に、加工レシピが取得される。なお、以下、図２１に示される加工レシピが与えられた場合について説明する。図２１の加工レシピには、円形のマーク３６１が登録されている。
【０１１２】
ステップＳ６２において、制御部２０１は、外部から入力される登録パターンを取得する。ここで取得される登録パターンは、加工処理の第１及び第２の実施の形態で用いられる登録パターンと異なり、ワークの加工状態の検査に用いられるパターンである。例えば、加工後（マーキング後）のワークの画像や、加工後のワークの特徴を表す画像（例えば、輪郭図）等が、登録パターンとして与えられる。
【０１１３】
図２２は、登録パターン３７２を含むパターン画像３７１の例を示している。このパターン画像３７１には、図２０のワーク３５１の中央に図２１のマーク３６１を配置した登録パターン３７２が示されている。
【０１１４】
ステップＳ６３において、レーザヘッド１１１は、加工制御部２１３の制御の下に、加工する。すなわち、レーザヘッド１１１は、加工制御部２１３の制御の下に、ワークの所定の位置に、加工レシピに示されるマークの加工を行う。
【０１１５】
ステップＳ６４において、図１１のステップＳ３の処理と同様に、加工エリアが撮影される。これにより、加工後のワークを含む観察画像が得られる。
【０１１６】
ステップＳ６５において、図１１のステップＳ４の処理と同様に、パターンマッチングが行われる。すなわち、パターンマッチングを用いてワークの加工状態の検査が行われる。より具体的には、ワークの加工状態が、登録パターンに示される状態になっているか否かの検査が行われる。
【０１１７】
ステップＳ６６において、図１８のステップＳ３５の処理と同様に、一致度が閾値以上であるか否かが判定される。例えば、ステップＳ６３において、図２３に示されるように、ワーク３５１の略中央に、図２１のマーク３６１と同じ形状のマークＭｃがマーキングされた場合、ワーク３５１とマークＭｃからなるパターンは、図２２の登録パターン３７２に非常に近い。従って、この場合、一致度が閾値以上であると判定され、すなわち、加工状態が正常であると判定され、加工処理は終了する。
【０１１８】
一方、例えば、図２４に示されるように、マークＭｄの加工位置がワーク３５１の中央からずれている場合、ワーク３５１とマークＭｄからなるパターンは、図２２の登録パターン３７２との差が大きい。従って、この場合、ステップＳ６６において、一致度が閾値未満であると判定され、すなわち、加工状態が異常であると判定され、処理はステップＳ６７に進む。
【０１１９】
ステップＳ６７において、画像処理部２１２は、異常信号を出力する。すなわち、画像処理部２１２は、ワークの加工状態が異常であることを示す異常信号を生成し、出力する。そして、例えば、この異常信号に基づいてレーザマーカ１０１の外部に設けられている警告灯を点灯させる等の方法により、ワークの加工に異常が発生したことが通知される。
【０１２０】
このように、レーザマーカ１０１では、加工エリア全体又は加工エリア内の広い範囲を含む高画質の観察画像を用いて、パターンマッチングにより加工状態の検査を高精度で行うことができる。
【０１２１】
（加工エリアと観察エリアの中心のズレの補正方法）
次に、図２５及び図２６を参照して、レーザマーカ１０１の加工エリアと観察エリアの中心のズレの補正方法について説明する。
【０１２２】
レーザヘッド１１１にアタッチメント１１２を取り付けるときに、図２５の上に示されるように、加工エリア４０１の中心Ｃ１と観察エリア４０２の中心Ｃ２にズレが生じる場合がある。このズレの大きさ（ズレ量）は、例えば、以下の方法で検出することが可能である。
【０１２３】
例えば、まず、レーザヘッド１１１が、加工制御部２１３の制御の下に、加工エリア４０１の中心Ｃ１に対して加工を行う。これにより、図２５の中央に示されるように、加工エリア４０１の中心Ｃ１に加工点Ｍｅが形成される。
【０１２４】
次に、カメラ１６１は、撮影制御部２１１の制御の下に、加工点Ｍｅが形成された加工エリアを撮影する。そして、画像処理部２１２は、エッジ抽出やパターンマッチング等の任意の手法により、観察画像内の加工点Ｍｅを検出する。さらに、画像処理部２１２は、検出した加工点Ｍｅと観察画像の中心Ｃ２との間のズレ量ΔＸとΔＹを、加工エリア４０１の中心Ｃ１と観察エリア４０２の中心Ｃ２との間のズレ量として検出する。
【０１２５】
このズレの補正は、例えば、カメラ１６１やレンズ１６２の位置や、ミラー１６３の角度を調整し、観察エリアの位置を調整することにより、機械的に補正することができる。このとき、例えば、検出したズレ量に基づいて、自動的にミラー１６３の角度を調整し、ズレを補正するようにしてもよい。
【０１２６】
また、図２６に示すように、画像処理によりズレの補正を行うことも可能である。例えば、画像処理部２１２が、観察エリア４０２内の画像（すなわち、観察画像）において使用する領域を、中心Ｃ３が加工エリア４０１の中心Ｃ１と一致する領域４０３に制限する。具体的には、例えば、画像処理部２１２は、観察画像から領域４０３内の画像を切り出して、後段に出力する。そして、例えば、画像処理部２１２から出力される画像を表示した場合、表示される画像（すなわち、観察エリア）の中心が、見かけ上加工エリア４０１の中心Ｃ１と一致するようになる。
【０１２７】
これにより、カメラ１６１、レンズ１６２、又は、ミラー１６３の位置や角度の調整を行わずに、加工エリアの中心と観察エリアの中心のズレを補正することができる。
【０１２８】
（観察画像の台形歪みに対する対策）
次に、図２７及び図２８を参照して、観察画像の台形歪みに対する対策について説明する。
【０１２９】
レーザマーカ１０１では、ミラー１６３を介して、ワークを斜め上方向から撮影するため、レンズ１６２がノンテレセントリックレンズである場合、図２７の上の図に示されるように、観察画像において台形歪みが発生する。すなわち、例えば、矩形のワークを撮影した場合、観察画像におけるワークの像４５１の幅が上に行くほど狭くなる。
【０１３０】
これに対して、まず、レンズ１６２にテレセントリックレンズを用いることが考えられる。これにより、図２７の下の図に示されるように、観察画像において、ワークの像４５２に台形歪みが現れなくなり、像４５２の形状が矩形になる。
【０１３１】
なお、図３のレーザマーカ６１においても、テレセントリックレンズを採用することが可能である。ただし、レーザマーカ１０１の方が、レーザマーカ６１と比較して、加工面Ｓに対する撮影角度が小さく、台形歪みが少ないため、テレセントリックレンズによる効果が大きくなる。
【０１３２】
また、例えば、画像処理部２１２が、観察画像に対して台形歪みを除去するための画像処理を行うようにしてもよい。例えば、画像処理部２１２は、次式（１）及び（２）により定義されるアフィン変換を用いて、観察画像内の各画素の座標(x,y)を座標(x',y')に変換する。
【０１３３】
x'＝a*x＋b*y＋c  ・・・（１）
y'＝d*x＋e*y＋f  ・・・（２）
【０１３４】
なお、式（１）及び（２）のａ乃至fは、所定の係数である。
【０１３５】
そして、画像処理部２１２は、変化後の座標(x',y')における画素値を、元の観察画像において座標(x',y')の周囲にある４画素の画素値を用いたバイリニア補間等により求め、変換後の画像を生成する。
【０１３６】
これにより、高価なテレセントリックレンズを用いずに、図２８に示されるように、台形歪みを除去することにより矩形に変形したワークの像４６１を得ることができる。
【０１３７】
（観察画像の反転処理）
また、レーザマーカ１０１では、ミラー１６３により反射された像がカメラ１６１により撮影される。そのため、図２９の上の図に示されるように、観察画像におけるワークの像４７１は、撮影方向から目視した場合と比べて上下方向が反転する。そこで、例えば、画像処理部２１２が、図２９の下の図に示されるように、観察画像におけるワークの像４７１が撮影方向から目視した場合と上下方向が一致するように、観察画像に対して反転処理を行うようにしてもよい。
【０１３８】
（加工高さの調整方法）
次に、図３０乃至図３３を参照して、レーザマーカ１０１の加工高さの調整方法について説明する。
【０１３９】
まず、図３０及び図３１を参照して、光源１５７から出射される焦点ポインタＬｆを用いて加工高さを調整する場合について説明する。なお、以下、加工面Ｓ２が観察系焦点面と一致し、加工面Ｓ１は加工面Ｓ２より高い位置にあり、加工面Ｓ３は加工面Ｓ２より低い位置にあるものとする。また、加工面Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３における焦点ポインタＬｆの照射点を、それぞれ照射点Ｐｆ１、Ｐｆ２、Ｐｆ３とする。
【０１４０】
図３１は、焦点ポインタＬｆが照射された加工面Ｓ１乃至Ｓ３をカメラ１６１により撮影した観察画像の例を模式的に示している。左端は加工面Ｓ１を撮影した観察画像であり、中央は加工面Ｓ２を撮影した観察画像であり、右端は加工面Ｓ３を撮影した観察画像である。
【０１４１】
観察系焦点面と一致する（ジャストフォーカスの）加工面Ｓ２の観察画像においては、照射点Ｐｆ２の位置は上下方向の略中央になる。一方、加工面Ｓ２より高い位置にある加工面Ｓ１の観察画像においては、照射点Ｐｆ１の位置は上下方向の中央より下になる。そして、加工面Ｓ１の観察系焦点面からの距離に比例して、観察画像内の照射点Ｐｆ１の位置が下がる。また、加工面Ｓ２より低い位置にある加工面Ｓ３の観察画像においては、照射点Ｐｆ３の位置は上下方向の中央より上になる。そして、加工面Ｓ３の観察系焦点面からの距離に比例して、観察画像内の照射点Ｐｆ３の位置が上がる。
【０１４２】
従って、例えば、画像処理部２１２が、観察画像内の焦点ポインタＬｆの照射点の上下方向の位置を検出することにより、観察系焦点面を基準とする加工面の高さを検出することができる。そして、例えば、加工制御部２１３が、３Ｄ光学系２２を制御して、加工レーザ光のＺ軸方向の集光位置（加工光学系のフォーカス位置）を、検出した加工面の高さに合わせることにより、加工高さを適切に調整することができる。
【０１４３】
次に、図３２及び図３３を参照して、光源１５２から出射されるガイドレーザＬｇを用いて加工高さを調整する場合について説明する。なお、以下、図３２に示されるように、加工面Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３におけるガイドレーザＬｇの照射点を、それぞれ照射点Ｐｇ１、Ｐｇ２、Ｐｇ３とする。なお、加工面Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の位置は図３０と同様である。
【０１４４】
また、図３３は、ガイドレーザＬｇが照射された加工面Ｓ１乃至Ｓ３をカメラ１６１により撮影した観察画像の例を模式的に示している。左端は加工面Ｓ１を撮影した観察画像であり、中央は加工面Ｓ２を撮影した観察画像であり、右端は加工面Ｓ３を撮影した観察画像である。
【０１４５】
加工面の高さに対する観察画像におけるガイドレーザＬｇの照射点の位置は、焦点ポインタＬｆと同様の傾向を示す。すなわち、観察系焦点面と一致する（ジャストフォーカスの）加工面Ｓ２の観察画像においては、照射点Ｐｇ２の位置は上下方向の略中央になる。一方、加工面Ｓ１の観察画像においては、加工面Ｓ１の観察系焦点面からの距離に比例して、照射点Ｐｇ１の位置が下がる。また、加工面Ｓ３の観察画像においては、加工面Ｓ３の観察系焦点面からの距離に比例して、照射点Ｐｇ３の位置が上がる。
【０１４６】
従って、焦点ポインタＬｆを用いる場合と同様に、画像処理部２１２が、観察画像内のガイドレーザＬｇの照射点の上下方向の位置を検出することにより、観察系焦点面を基準とする加工面の高さを検出することができる。そして、例えば、加工制御部２１３が、３Ｄ光学系２２を制御して、加工レーザ光のＺ軸方向の集光位置（加工光学系のフォーカス位置）を、検出した加工面の高さに合わせることにより、加工高さを適切に調整することができる。
【０１４７】
なお、例えば、図１のレーザマーカ１において、ガイドレーザを用いて加工面の高さを検出しようとした場合、ガルバノミラー２４を介して、ガイドレーザの像を観察することになる。そのため、図３４に示されるように、加工面の高さが変わっても、観察画像におけるガイドレーザの照射点の上下方向の位置はほとんど変化しない。従って、レーザマーカ１では、ガイドレーザのみを用いて、加工高さの調整を行うことができない。なお、レーザマーカ１では、例えば、ガイドレーザと焦点ポインタの照射位置が一致するか否かに基づいて、加工高さの調整が行われる。
【０１４８】
＜２．第２の実施の形態＞
次に、図３５を参照して、本発明の第２の実施の形態について説明する。
【０１４９】
｛レーザマーカ５０１の構成例｝
図３５は、本発明を適用したレーザ加工装置の第２の実施の形態であるレーザマーカ５０１の光学系の構成例を模式的に示している。なお、図中、図７のレーザマーカ１０１と対応する部分には同じ符号を付している。
【０１５０】
レーザマーカ５０１は、レーザマーカ１０１に設置治具５１１及び照明装置５１２を追加したものである。照明装置５１２は、設置治具５１１を介して、レーザヘッド１１１の底面の前方に取り付けられる。すなわち、照明装置５１２は、加工レーザ光のレーザヘッド１１１からの出射位置を基準にして、ミラー６２２と反対側に取り付けられる。なお、設置治具５１１及び照明装置５１２を、カメラ１６１、レンズ１６２及びミラー１６３と同じアタッチメント、或いは、別のアタッチメントに収納するようにしてもよい。
【０１５１】
照明装置５１２は、加工面Ｓに斜め方向から照明光Ｌｅ１を当てる落射照明として用いられる。また、加工面Ｓが観察系焦点面と一致する場合、照明装置５１２からの照明光Ｌｅ１の加工面Ｓにおける正反射光の中心軸が、観察光学系の光軸と一致するように、照明装置５１２の位置及び傾き（照明光Ｌｅ１の出射方向）が調整される。
【０１５２】
これにより、正反射光のみを用いてワークを観察することができ、例えば、ワークの加工面Ｓからの正反射光の観察を行うことで、ワークの表面が鏡面か粗面かの判定を行うことが可能になる。
【０１５３】
なお、図１のレーザマーカ１の場合、加工面Ｓで反射された照明光は、ガルバノミラー２４を介して、観察光学系２５に入射する。従って、レーザマーカ１では、加工面Ｓからの正反射光が必ずしも観察光学系２５に入射するとは限らず、また、正反射光以外の反射光が観察光学系２５に入射する。従って、例えば、上述した方法によるワークの表面の判定を行うことができない。
【０１５４】
また、照明装置５１２がレーザヘッド１１１の底面に設置されるため、フットプリントの増大を防止することができる。
【０１５５】
＜３．第３の実施の形態＞
次に、図３６を参照して、本発明の第３の実施の形態について説明する。
【０１５６】
｛レーザマーカ６０１の構成例｝
図３６は、本発明を適用したレーザ加工装置の第３の実施の形態であるレーザマーカ６０１の光学系の構成例を模式的に示している。なお、図中、図７のレーザマーカ１０１と対応する部分には同じ符号を付している。また、レーザヘッド１１１内の光源１５７の図示は省略している。
【０１５７】
レーザマーカ６０１は、レーザマーカ１０１と比較して、アタッチメント１１２の代わりにアタッチメント６１１がレーザヘッド１１１の底面に取り付けられている点が異なる。
【０１５８】
アタッチメント６１１は、カメラ１６１、レンズ６２１、及び、ミラー６２２を含むように構成される。なお、この例では、ミラー６２２を、カメラ１６１及びレンズ６２１と同じアタッチメント６１１内に収納する例を示しているが、例えば、別のアタッチメントに収納したり、アタッチメントに収納せずに、直接レーザヘッド１１１の底面に取り付けたりすることも可能である。
【０１５９】
レーザマーカ６０１では、加工レーザ光がレンズ６２１とミラー６２２の間を通るように、レンズ６２１とミラー６２２が設置されている。これにより、カメラ１６１とミラー６２２の間の空間が広がり、レンズのサイズの制約が少なくなる。従って、例えば、図３６に示されるように、レーザマーカ１０１のレンズ１６２より大型のレンズ６２１を設置することが可能である。
【０１６０】
これにより、観察画像をより鮮明にする等の画質の向上が実現できる。また、観察画像の画質の向上に伴い、より高精度な画像処理を行うことができ、例えば、加工位置の位置決めの精度を向上させることができる。
【０１６１】
また、ミラー６２２は、レーザマーカ１０１のミラー１６３と比較して、より垂直に近い方向に設置することが可能である。そのため、加工レーザ光を遮らないようにミラー６２２を設置することが容易になる。
【０１６２】
一方、レーザマーカ１０１のミラー１６３の方が、レーザマーカ６０１のミラー６２２より小型化することができる。或いは、ミラー１６３とミラー６２２のサイズを同じにした場合、レーザマーカ１０１の方が、観察エリアが広くなり、より広い範囲を撮影することが可能になる。
【０１６３】
＜４．第４の実施の形態＞
次に、図３７を参照して、本発明の第４の実施の形態について説明する。
【０１６４】
｛レーザマーカ７０１の構成例｝
図３７は、本発明を適用したレーザ加工装置の第４の実施の形態であるレーザマーカ７０１の光学系の構成例を模式的に示している。なお、図中、図３６のレーザマーカ６０１と対応する部分には同じ符号を付している。
【０１６５】
レーザマーカ７０１は、図３５のレーザマーカ５０１と同様に、正反射光によりワークを観察できるようにするものである。具体的には、レーザマーカ７０１は、レーザマーカ６０１と比較して、アタッチメント６１１の代わりにアタッチメント７１１がレーザヘッド１１１の底面に取り付けられている点が異なる。アタッチメント７１１は、アタッチメント６１１と比較して、レンズ６２１の代わりに、レンズ７２１が設けられ、設置治具７２２、及び、照明装置７２３が追加されている点が異なる。
【０１６６】
照明装置７２３は、加工レーザ光のレーザヘッド１１１からの出射位置を基準にして、ミラー６２２と反対側に、設置治具７２２を介してレーザヘッド１１１の底面に取り付けられる。なお、レンズ７２１の代わりに図３６のレンズ６２１を用いることも可能であるが、図を分かりやすくするために、レンズ６２１より小型のレンズ７２１を設けた例を示している。また、この例では、ミラー６２２、設置治具７２２及び照明装置７２３を、カメラ１６１及びレンズ７２１と同じアタッチメント７１１内に収納する例を示しているが、例えば、別のアタッチメントに収納したり、アタッチメントに収納せずに、直接レーザヘッド１１１の底面に取り付けるようにしてもよい。
【０１６７】
照明装置７２３は、図３５のレーザマーカ５０１の照明装置５１２と同様に、加工面Ｓに斜め方向から照明光Ｌｅ２を当てる落射照明として用いられる。また、加工面Ｓが観察系焦点面と一致する場合、照明装置７２３からの照明光Ｌｅ２の加工面Ｓにおける正反射光の中心軸が、観察光学系の光軸と一致するように、照明装置７２３の位置及び傾き（照明光Ｌｅ２の出射方向）が調整される。
【０１６８】
これにより、図３５のレーザマーカ５０１と同様に、正反射光によるワーク観察を行うことができ、例えば、ワークの加工面Ｓからの正反射光の観察を行うことで、ワークの表面が鏡面か粗面かの判定を行うことが可能になる。
【０１６９】
また、照明装置７２３がレーザヘッド１１１の底面に設置されるため、フットプリントの増大を防止することができる。
【０１７０】
＜５．変形例＞
以下、上述した本発明の実施の形態の変形例について説明する。
【０１７１】
以上の説明では、本発明をレーザマーカに適用する例を示したが、本発明は、観察光学系を備えるレーザマーカ以外の各種のレーザ加工装置（例えば、穴あけ加工、切断加工、二次元加工、三次元加工、レーザリペア等を行う装置）に適用することが可能である。
【０１７２】
また、以上の説明では、パターンマッチングを用いて、観察エリア内のワークを検出する例を示したが、ワーク内の所定のパターンを検出し、検出したパターンを基準にして加工位置を設定することも可能である。さらに、例えば、エッジ抽出や特徴点抽出等のパターンマッチング以外の画像処理の手法を用いて、ワークやワーク内のパターンの検出を行うことも可能である。
【０１７３】
また、例えば、観察光学系の一部又は全部をレーザヘッド１１１に設けるようにしてもよい。ただし、この場合も、高さ方向でガルバノミラー１５６と加工面Ｓとの間に観察光学系を配置することが望ましい。
【０１７４】
さらに、例えば、レーザ発振器１５１をレーザヘッド１１１の外部に設けるようにしてもよい。
【０１７５】
また、例えば、レーザヘッド１１１の光源１５２及び光源１５７は、いずれか一方又は両方を省略することも可能である。
【０１７６】
さらに、例えば、制御部２０１の一部又は全部の機能を、レーザマーカの外部に設けられたコンピュータ等により実現するようにしてもよい。
【０１７７】
また、上述した制御部２０１の一連の処理は、ハードウエアにより実行することもできるし、ソフトウエアにより実行することもできる。一連の処理をソフトウエアにより実行する場合には、そのソフトウエアを構成するプログラムが、コンピュータにインストールされる。ここで、コンピュータには、専用のハードウエアに組み込まれているコンピュータや、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどが含まれる。
【０１７８】
また、コンピュータが実行するプログラムは、例えば、パッケージメディア等としてのリムーバブルメディアに記録して提供することができる。また、プログラムは、ローカルエリアネットワーク、インターネット、デジタル衛星放送といった、有線または無線の伝送媒体を介して提供することができる。
【０１７９】
なお、コンピュータが実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであっても良いし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであっても良い。
【０１８０】
また、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【０１８１】
１０１  レーザマーカ
１１１  レーザヘッド
１１２  アタッチメント
１５１  レーザ発振器
１５２  光源
１５４  ３Ｄ光学系
１５６  ガルバノミラー
１５７  光源
１６１  カメラ
１６１ａ  撮像素子
１６２  レンズ
１６２ａ  主面
１６３  ミラー
２０１  制御部
２１１  撮影制御部
２１２  画像処理部
２１３  加工制御部
５０１  レーザマーカ
５１２  照明装置
６０１  レーザマーカ
６１１  アタッチメント
６２１  レンズ
６２２  ミラー
７０１  レーザマーカ
７１１  アタッチメント
７２１  レンズ
７２３  照明装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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１５】
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【図１６】
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【図１７】
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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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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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