(57)【要約】【課題】  カメラを取り外した状態で、レーザー光を加工対象物へ出射することにより、レーザー光が筐体外へ漏出するのを防止することができるレーザー加工装置を提供する。【解決手段】  加工用のレーザー光Ｌを生成するレーザー生成器と、レーザー光ＬをワークＷに対して走査させる走査光学系と、走査光学系を収容する筐体フレーム６０と、筐体フレーム６０に着脱可能に取り付けられ、レーザー光Ｌの出射軸から分岐させた受光軸を有し、ワークＷを撮影するためのカメラ５６と、筐体フレーム６０に着脱可能に取り付けられ、カメラ５６を覆うカメラカバー７０と、カメラカバー７０が筐体フレーム６０から取り外されたことを検出するリミットＳＷ８０と、カバー検出信号に基づいて、レーザー光ＬのワークＷへの出射を禁止するレーザー出力制御部３８により構成される。【選択図】  図１６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工対象物を加工するためのレーザー光を生成するレーザー生成器を制御するコントローラと、上記レーザー光を上記加工対象物に対して走査させる走査光学系、及び、上記走査光学系を収容する筐体を有するヘッド部とを備えたレーザー加工装置であって、
上記筐体に着脱可能に取り付けられ、上記レーザー光の出射軸から分岐させた受光軸を有し、上記加工対象物を撮影するためのカメラと、
上記筐体に着脱可能に取り付けられ、上記カメラを覆うカメラカバーと、
上記カメラカバーが上記筐体から取り外されたことを検出するカバー検出手段と、
上記カバー検出手段の検出結果に基づいて、上記レーザー光の上記加工対象物への出射を禁止するレーザー出力制御手段とを備えたことを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項２】
上記カメラの受光経路を開閉可能に遮断し、上記レーザー光の出力時に上記受光経路を遮断するシャッタを備えたことを特徴とする請求項１に記載のレーザー加工装置。
【請求項３】
上記カメラカバーは、突出部を有し、
上記カバー検出手段は、上記カメラカバーを上記筐体に取り付けることにより、上記突出部が当接して導通状態に移行し、上記カメラカバーを上記筐体から取り外すことによって遮断状態に移行するメカニカル接点からなることを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザー加工装置。
【請求項４】
上記レーザー生成器が、励起光を生成する励起光源と、上記励起光に基づいて上記レーザー光を生成するレーザー発振器とからなり、
商用電源を利用して上記励起光源に対し電力供給を行う励起光源用電源を備え、
上記レーザー出力制御手段は、上記カバー検出手段の検出結果に基づいて、上記励起光源用電源に対する電力供給を制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のレーザー加工装置。
【請求項５】
上記励起光源が、発光素子と、上記発光素子に駆動電流を供給する駆動回路とからなり、
上記レーザー出力制御手段は、上記カバー検出手段の検出結果に基づいて、上記駆動回路に対し上記駆動電流の電流値を指示することを特徴とする請求項４に記載のレーザー加工装置。
【請求項６】
上記カバー検出手段の検出結果に基づいて、上記カメラカバーが上記筐体から取り外されたことを報知する報知手段を備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のレーザー加工装置。
【請求項７】
カメラ側の受光軸と筐体側の受光軸とを略一致させるためのオフセット調整機構、及び、受光軸を中心とする上記カメラの取付角度を調整するための角度調整機構を有し、上記カメラを上記筐体外に配置するカメラマウントを備えたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のレーザー加工装置。
【請求項８】
上記走査光学系よりも上記加工対象物側に配置され、上記レーザー光の入射角にかかわらず、上記レーザー光の出射角を一定にするテレセントリックレンズと、
上記走査光学系よりも上記レーザー生成器側に配置され、上記カメラの受光経路を上記レーザー光の出射経路から分岐させる光学スプリッタとを備えたことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のレーザー加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー加工装置に係り、さらに詳しくは、レーザー光を照射して加工対象物の加工を行うレーザー加工装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザーマーキング装置は、レーザー光を照射することにより加工対象物（ワーク）を加工するレーザー加工装置であり、レーザー光の照射位置を走査させることにより、ワーク上に文字、記号、図形などを印字することができる。この様なレーザーマーキング装置には、ワークをカメラ撮影し、加工位置の確認及び調整を行うことができるものが知られている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
特許文献１に記載されたレーザーマーキング装置は、ワーク撮影用のカメラをヘッド筐体に内蔵し、当該カメラの受光軸をレーザー光の出射軸と一致させることにより、加工前に加工位置の確認及び調整を高精度で行うことができる。
【０００４】
この種のレーザーマーキング装置は、レーザー光の漏出を防止するとともに、粉塵などの影響による性能劣化を防止するために、金属などの遮光性部材からなる防塵構造のヘッド筐体を有し、レーザー光を出射させるための光学系が、当該ヘッド筐体内に収容されている。このため、特許文献１に記載されたレーザー光軸と同軸のカメラもこの様なヘッド筐体内に収容されており、ユーザが着脱することはできず、カメラに交換することはできなかった。
【０００５】
この様なカメラを交換可能にするためには、ヘッド筐体外にカメラを取り付ける必要があり、そのためには、カメラの受光軸をヘッド筐体外に引き出すためのカメラ用開口をヘッド筐体に設ける必要がある。しかしながら、このような構成を採用した場合、ワークからの戻り光や、光学系による散乱光として、レーザー光がカメラ用開口から出射する可能性がある。例えば、レーザー照射中にカメラが取り外された場合や、カメラが取り付けられていない状態でレーザー照射が行われると、レーザー光がヘッド筐体外に漏出することが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−７８２８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、レーザー光の出射軸から分岐する受光軸を有し、加工対象物を撮影するためのカメラを着脱可能なレーザー加工装置を提供することを目的とする。また、上記カメラを安全に交換可能なレーザー加工装置を提供することを目的とする。
【０００８】
特に、カメラを取り外した状態で、レーザー光を出力することにより、レーザー光が筐体外へ漏出するのを防止することができるレーザー加工装置を提供することを目的とする。また、レーザー光の出力中にカメラが取り外された場合であっても、レーザー光が筐体外へ漏出するのを防止することができるレーザー加工装置を提供することを目的とする。
【０００９】
また、カメラカバーが筐体から取り外されたことを確実に検出し、カメラカバーが取り付けられていない状態で、レーザー光が出力されるのを防止することができるレーザー加工装置を提供することを目的とする。さらに、カメラ内における撮像素子の位置やカメラの取付角度のバラツキを調整することができるレーザー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】
【００１０】
第１の本発明によるレーザー加工装置は、加工対象物を加工するためのレーザー光を生成するレーザー生成器を制御するコントローラと、上記レーザー光を上記加工対象物に対して走査させる走査光学系、及び、上記走査光学系を収容する筐体を有するヘッド部とを備えたレーザー加工装置であって、上記筐体に着脱可能に取り付けられ、上記レーザー光の出射軸から分岐させた受光軸を有し、上記加工対象物を撮影するためのカメラと、上記筐体に着脱可能に取り付けられ、上記カメラを覆うカメラカバーと、上記カメラカバーが上記筐体から取り外されたことを検出するカバー検出手段と、上記カバー検出手段の検出結果に基づいて、上記レーザー光の上記加工対象物への出射を禁止するレーザー出力制御手段とを備えて構成される。
【００１１】
このレーザー加工装置では、筐体に取り付けられたカメラにより、レーザー光と略同軸の光路を経由して加工対象物からの戻り光を受光することができ、加工前に加工位置の確認及び調整を高精度で行うことができる。また、カメラを筐体から取り外すことにより、所望のカメラに交換することができる。ただし、カメラを取り外すには、まず、カメラを覆うカメラカバーを筐体から取り外さなければならない。そして、カメラカバーを取り外せば、そのことがカバー検出手段により検出され、レーザー光の加工対象物への出射は禁止される。この様な構成により、カメラを筐体から取り外した状態で、レーザー光を加工対象物へ出射することにより、レーザー光が加工対象物からの戻り光や光学系による散乱光として筐体外へ漏出するのを防止することができる。
【００１２】
第２の本発明によるレーザー加工装置は、上記構成に加えて、上記カメラの受光経路を開閉可能に遮断し、上記レーザー光の出力時に上記受光経路を遮断するシャッタを備えて構成される。
【００１３】
この様な構成により、レーザー光の出射中にカメラが取り外された場合であっても、レーザー光が筐体外へ漏出するのを防止することができる。このため、ユーザは、カメラをいつでも取り外すことができる。また、カメラが取り付けられていなくてもレーザー光を加工対象物へ出射することができる。従って、ユーザは、カメラを安全に交換することができる。
【００１４】
第３の本発明によるレーザー加工装置は、上記構成に加えて、上記カメラカバーが、突出部を有し、上記カバー検出手段が、上記カメラカバーを上記筐体に取り付けることにより、上記突出部が当接して導通状態に移行し、上記カメラカバーを上記筐体から取り外すことによって遮断状態に移行するメカニカル接点からなるように構成される。
【００１５】
この様な構成により、カメラカバーが筐体から取り外されたことを確実に検出し、カメラカバーが取り付けられていない状態で、レーザー光が加工対象物へ出射されるのを防止することができる。
【００１６】
第４の本発明によるレーザー加工装置は、上記構成に加えて、上記レーザー生成器が、励起光を生成する励起光源と、上記励起光に基づいて上記レーザー光を生成するレーザー発振器とからなり、商用電源を利用して上記励起光源に対し電力供給を行う励起光源用電源を備え、上記レーザー出力制御手段が、上記カバー検出手段の検出結果に基づいて、上記励起光源用電源に対する電力供給を制御するように構成される。この様な構成によれば、カメラカバーを筐体から取り外した場合に、励起光源用電源への電力供給を遮断させることにより、レーザー光が加工対象物へ出射されるのを確実に防ぐことができる。
【００１７】
第５の本発明によるレーザー加工装置は、上記構成に加えて、上記励起光源が、発光素子と、上記発光素子に駆動電流を供給する駆動回路とからなり、上記レーザー出力制御手段が、上記カバー検出手段の検出結果に基づいて、上記駆動回路に対し上記駆動電流の電流値を指示するように構成される。
【００１８】
この様な構成によれば、カメラカバーを筐体から取り外した場合に、励起光源用電源への電力供給を遮断させるとともに、励起光源の発光素子に対する電流供給を停止させることにより、レーザー光が加工対象物へ出射されるのをより確実に防ぐことができる。
【００１９】
第６の本発明によるレーザー加工装置は、上記構成に加えて、上記カバー検出手段の検出結果に基づいて、上記カメラカバーが上記筐体から取り外されたことを報知する報知手段を備えて構成される。この様な構成により、カメラカバーが筐体から取り外されたことを速やかに認識することができる。
【００２０】
第７の本発明によるレーザー加工装置は、上記構成に加えて、カメラ側の受光軸と筐体側の受光軸とを略一致させるためのオフセット調整機構、及び、受光軸を中心とする上記カメラの取付角度を調整するための角度調整機構を有し、上記カメラを上記筐体外に配置するカメラマウントを備えて構成される。この様な構成により、カメラ内における撮像素子の位置やカメラの取付角度のバラツキを調整することができる。
【００２１】
第８の本発明によるレーザー加工装置は、上記構成に加えて、上記走査光学系よりも上記加工対象物側に配置され、上記レーザー光の入射角にかかわらず、上記レーザー光の出射角を一定にするテレセントリックレンズと、上記走査光学系よりも上記レーザー生成器側に配置され、上記カメラの受光経路を上記レーザー光の出射経路から分岐させる光学スプリッタとを備えて構成される。
【００２２】
この様な構成により、走査光学系の光学特性を考慮し、レーザー光の照射位置と、カメラによる撮影位置とを高い精度で一致させることができる。このため、撮影画像に基づいて加工位置の確認又は調整を高い精度で行うことが可能になる。また、レーザー光の出射光軸を走査させても、一定の角度でレーザー光を加工対象物に照射することができるため、レーザー加工の精度を向上させることができるとともに、歪みの少ない撮影画像が得られ、加工位置の確認又は調整を高い精度で行うことが可能になる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によるレーザー加工装置では、レーザー光の出射軸から分岐する受光軸を有し、加工対象物を撮影するためのカメラを着脱することができる。特に、カメラを筐体から取り外した状態で、レーザー光を加工対象物へ出射することにより、レーザー光が加工対象物からの戻り光や光学系による散乱光として筐体外へ漏出するのを防止することができる。
【００２４】
また、本発明によるレーザー加工装置では、レーザー光の出射中にカメラが取り外された場合であっても、レーザー光が筐体外へ漏出するのを防止することができ、ユーザは、カメラをいつでも取り外すことができる。また、カメラが取り付けられていなくてもレーザー光を加工対象物へ出射することができる。従って、ユーザは、カメラを安全に交換することができる。
【００２５】
また、本発明によるレーザー加工装置では、カメラカバーが筐体から取り外されたことを確実に検出し、カメラカバーが取り付けられていない状態で、レーザー光が加工対象物へ出射されるのを防止することができる。さらに、本発明によるレーザー加工装置では、カメラ内における撮像素子の位置やカメラの取付角度のバラツキを調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態によるレーザーマーカ２０を含むレーザーマーキングシステム１の概略構成の一例を示したシステム図である。
【図２】図１のレーザーマーカ２０の詳細構成を示したブロック図である。
【図３】図２のテレセントリックレンズ４８の作用の一例を示した説明図である。
【図４】図２のハーフミラー５４を経由する光路の一例を示した説明図である。
【図５】図２の光学ユニット４１〜４８，５１〜５６の空間的配置を示した図である。
【図６】図１のマーカヘッド２１の内部構造を示した斜視図である。
【図７】図５の照明モジュール５３０の一構成例を示した平面図である。
【図８】図７の照明モジュール５３０をＡ−Ａ切断線によって切断した場合の断面図である。
【図９】図５のカメラモジュール５６０の一構成例を示した外観図である。
【図１０】図９のカメラ５６及びカメラ取付部５７２の詳細構成を示した図である。
【図１１】図９のカメラ５６及びカメラ取付部５７２をＢ−Ｂ切断線により切断した場合の断面図である。
【図１２】図９のカメラモジュール５６０における撮像素子５６ａの位置やカメラ５６の取付角度のバラツキを示した説明図である。
【図１３】図１のマーカヘッド２１におけるカメラカバー７０の取付構造を示した斜視図である。
【図１４】図１３のカメラカバー７０の構成例を示した図である。
【図１５】図１３のマーカヘッド２１内のリミットＳＷ８０の構成例を示した図である。
【図１６】図１３のマーカヘッド２１におけるカメラカバー７０の取付時の様子を示した図である。
【図１７】図２のレーザーマーカ２０におけるマーカコントローラ２２の構成例を示したブロック図である。
【図１８】図１７のレーザー出力制御部３８内の電力供給制御部３８１の構成例を示した図である。
【図１９】図２のレーザーマーカ２０におけるＱスイッチ４１４の駆動系を模式的に示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
＜レーザーマーキングシステム１＞
図１は、本発明の実施の形態によるレーザー加工装置を含むレーザーマーキングシステム１の概略構成の一例を示したシステム図であり、レーザー加工装置の一例としてレーザーマーカ２０が示されている。このレーザーマーキングシステム１は、レーザー光Ｌを照射してワークＷを加工するレーザーマーカ２０と、その加工条件を編集するための端末装置１０とにより構成される。また、レーザーマーカ２０は、レーザー光Ｌの生成及び走査を行うマーカヘッド２１と、マーカヘッド２１の動作制御を行うマーカコントローラ２２とからなる。
【００２８】
端末装置１０は、レーザーマーカ２０を制御するための装置であり、例えば、レーザーマーカ用のアプリケーションプログラムがインストールされたパーソナルコンピュータを用いることができる。ユーザは、端末装置１０を用いることにより、レーザーマーカ２０の加工条件を規定する加工設定データを作成し、編集することができる。
【００２９】
マーカコントローラ２２は、端末装置１０から受信した加工設定データに基づいて、マーカヘッド２１の動作制御を行っている。また、レーザー発振用の励起光は、マーカコントローラ２２において生成され、光ファイバー２３を介してマーカヘッド２１へ伝送される。このマーカコントローラ２２には、ＰＬＣなどの外部機器を接続するための複数の入出力端子からなる端子台３１が設けられている。
【００３０】
マーカヘッド２１は、マーカコントローラ２２からの励起光に基づいて、レーザー光Ｌを生成し、ワークＷへ照射する。このとき、マーカコントローラ２２からの制御信号に基づいてレーザー光Ｌの出射軸を走査することにより、ワークＷ上に文字、記号、図形などのシンボルを印字することができる。また、マーカヘッド２１内には、図示しない照明光源及びカメラが内蔵され、当該カメラにより撮影されたワークＷの撮影画像が、マーカコントローラ２２を介して端末装置１０に転送され、ディスプレイ上に表示される。ユーザは、この撮影画像を閲覧することにより、ワークＷ上の加工位置の確認、調整などを行うことができる。
【００３１】
＜レーザーマーカ２０＞
図２は、図１のレーザーマーカ２０の詳細構成を示したブロック図であり、マーカヘッド２１及びマーカコントローラ２２の内部構成の一例が示されている。
【００３２】
このレーザーマーカ２０は、テレセントリックレンズ４８を介してレーザー光Ｌを照射することにより、高精度のレーザー加工を行うことができる。また、ワークＷを撮影するための照明光源５３及びカメラ５６を備え、照明光源５３の光軸及びカメラ５６の撮影軸が、レーザー光Ｌの出射軸と同軸になるように配置されている。このため、テレセントリックレンズ４８を介して、歪みの少ない撮影画像を得ることができる。
【００３３】
また、照明光源５３は、レーザー光Ｌと略同一の波長を含む照明光を生成し、カメラ５６は、レーザー光と略同一の波長からなる戻り光を撮影している。このため、レーザー光Ｌと略同一の波長の光を用いてワークＷを撮影することができるので、鮮明な撮影画像が得られる。さらに、カメラ５６の撮影軸上にカメラ用シャッタ５５を備えることにより、ワークＷで反射したレーザー光Ｌが、戻り光としてカメラ５６に入射し、カメラ５６が破損するのを防止している。
【００３４】
＜マーカコントローラ２２＞
マーカコントローラ２２は、商用電源を利用してマーカヘッド２１へ電力を供給し、レーザー発振のための励起光を生成する。この励起光は、光ファイバー２３を介してマーカヘッド２１に伝送される。また、マーカコントローラ２２は、端末装置１０から転送された加工設定データに基づいてマーカヘッド２１を制御し、レーザー光Ｌの出力制御及び走査制御を行う。
【００３５】
＜マーカヘッド２１＞
マーカヘッド２１は、レーザー発振器４１、ビームサンプラー４２、発振器用シャッタ４３、ミキシングミラー４４、Ｚスキャナ４５、偏光ビームスプリッタ４６、ＸＹスキャナ４７、テレセントリックレンズ４８、パワーモニタ５１、ガイド光源５２、照明光源５３、ハーフミラー５４、カメラ用シャッタ５５及びカメラ５６により構成される。
【００３６】
レーザー発振器４１は、励起光を吸収してレーザービームからなるレーザー光Ｌを生成するレーザー生成器であり、レーザー媒質、共振器、Ｑスイッチなどによって構成される。ここでは、レーザー発振器４１が、パルス発振する固体レーザー発振器、例えば、ＳＨＧ型レーザー発振器であるものとする。ＳＨＧ型レーザー発振器は、レーザー媒質として、Ｎｄ（ネオジム）がドープされたＹＶＯ４（イットリウム・バナデート）結晶を用い、第２高調波を利用して波長５３２ｎｍの緑色光を出力する。上記レーザー媒質を励起するための励起光には、波長８０８ｎｍのレーザー光が用いられる。レーザー発振器４１によって生成されたレーザー光Ｌは、ビームサンプラー４２、ミキシングミラー４４、Ｚスキャナ４５、偏光ビームスプリッタ４６、ＸＹスキャナ４７及びテレセントリックレンズ４８を順に経由してワークＷに照射される。
【００３７】
ビームサンプラー４２は、レーザー発振器４１から出力されるレーザー光Ｌのうち、一定割合をサンプリングビームとして分岐させる光学スプリッタである。例えば、透明基板の表面反射などを利用することにより、入射したレーザー光Ｌの全光量の約３％が分光され、サンプリングビームとしてパワーモニタ５１へ入射される。パワーモニタ５１は、レーザー発振器４１の出力パワーを検出するための光強度検出手段であり、例えば、サーモパイルなどの感熱素子からなり、その検出結果はレーザー発振器４１の出力制御に用いられる。
【００３８】
発振器用シャッタ４３は、レーザー光Ｌの出射経路を開閉可能に遮断し、レーザー光Ｌの漏出を防止する漏出防止用遮断手段であり、偏光ビームスプリッタ４６よりも上流側に配置される。ここでは、ビームサンプラー４２及びミキシングミラー４４間に発振器用シャッタ４３が設けられ、レーザー光Ｌの出力制御信号に基づいて、レーザー光Ｌの照射時を除き、レーザー光Ｌの出射経路を遮断している。このため、カメラ５６によるワークＷの撮影時には、レーザー光Ｌの出射経路が、発振用シャッタ４３により遮断されている。
【００３９】
ミキシングミラー４４は、ガイド光の出射軸をレーザー光Ｌの出射軸と略一致させる光混合用光学スプリッタであり、レーザー発振器４１からのレーザー光Ｌを透過させ、ガイド光源５２からのガイド光を反射させることにより、ともにＺスキャナ４５へ送り出している。ガイド光源５２は、加工位置をワークＷ上に表示するガイド光を生成する光源装置であり、ＬＤ（レーザーダイオード）などの発光素子からなる。ガイド光の点灯制御と、ガイド光の出射軸の高速スキャンとによって、印字しようとするシンボルパターンを照射スポットの残像として視認させることができる。
【００４０】
Ｚスキャナ４５は、レーザー光Ｌのビーム径を調整するビーム径制御手段であり、レーザー光Ｌの光軸上に配置された２枚のレンズからなり、これらのレンズの相対距離を変化させることにより、例えば、レーザー光Ｌのビーム径２ｍｍφを最大８ｍｍφまで拡大させることができる。レーザー光のスポット径を拡大させることにより、スポット内におけるエネルギー密度を低下させるデフォーカス制御を行うことができる。
【００４１】
偏光ビームスプリッタ４６は、レーザー光Ｌの出射経路上であって、ＸＹスキャナ４７よりも上流側に配置され、Ｚスキャナ４５からのレーザー光Ｌを透過させる一方、カメラ５６の受光軸をレーザー光Ｌの出射軸と略一致させるカメラ用光学スプリッタである。すなわち、ワークＷによる反射光のうち、テレセントリックレンズ４８に入射してレーザー光Ｌの出射経路を遡る戻り光は、偏光ビームスプリッタ４６で反射されることにより、レーザー光Ｌの出射軸から分離され、カメラ５６に入射する。また、偏光ビームスプリッタ４６は、ハーフミラー５４を介して入射される照明光をＸＹスキャナ４７に向けて反射し、照明光の出射軸をレーザー光Ｌの出射軸と一致させている。例えば、レーザー発振器４１により、Ｐ偏光のレーザー光Ｌが生成される場合、Ｐ偏光成分を選択的に透過させ、Ｓ偏光成分を反射させる偏光ビームスプリッタ４６を用いることにより、レーザー光Ｌを通過させる一方、Ｓ偏光成分を含む戻り光及び照射光をそれぞれ反射させることができる。
【００４２】
ＸＹスキャナ４７は、レーザー光Ｌの出射軸を２次元走査させるための走査装置であり、レーザー光Ｌを反射させる走査用ミラーなどの光学系と、走査用ミラーを回動させる駆動部からなる。走査用ミラーは、ガルバノミラーと呼ばれ、レーザー光Ｌの出射経路上に配置される。このＸＹスキャナ４７は、マーカコントローラ２２からの位置制御信号に基づいて、上記走査用ミラーを回動させる。
【００４３】
テレセントリックレンズ４８は、レーザー光ＬをワークＷに向けて出射させる出射光学系であり、レーザー光Ｌの出射経路においてＸＹスキャナ４７よりも下流側、すなわち、ワークＷ側に配置される。このテレセントリックレンズ４８は、複数の光学レンズやカバーガラスによって構成され、ワークＷ側の画角が略０°となるオブジェクト側テレセントリック光学系からなる。つまり、テレセントリックレンズ４８は、レーザー光Ｌの入射角度に関わらず、レーザー光の主光線がレンズ光軸と略平行となるように、ワークＷに向けてレーザー光Ｌを出射させる。
【００４４】
照明光源５３は、ワークＷを照明するための照明光を生成する光源装置であり、ＬＥＤ（発光ダイオード）などの発光素子からなる。この照明光源５３は、少なくともレーザー光Ｌと略同一の波長を含む照明光を生成し、ハーフミラー５４へ出射する。
【００４５】
ハーフミラー５４は、カメラ５６の受光経路上に配置され、偏光ビームスプリッタ４６からの戻り光を透過させる一方、照明光の出射軸をカメラ５６の受光軸と略一致させる照明用光学スプリッタである。すなわち、偏光ビームスプリッタ４６からの戻り光を透過させ、カメラ５６に入射する一方、照明光源５３からの照明光を偏光ビームスプリッタに向けて反射する。
【００４６】
カメラ用シャッタ５５は、カメラ５６の受光経路を開閉可能に遮断し、レーザー光Ｌの照射時に戻り光がカメラ５６に入射するのを防止するためのカメラ保護用遮断手段であり、偏光ビームスプリッタ４６よりも上流側に配置される。ここでは、ハーフミラー５４及びカメラ５６間にカメラ用シャッタ５５が設けられ、レーザー光Ｌの出力制御信号に基づいて開閉され、少なくともレーザー光Ｌの照射期間中は、カメラ５６の受光経路を遮断している。このため、レーザー照射のタイミングと、カメラ撮影のタイミングを異ならせれば、レーザー光Ｌの戻り光によってカメラ５６が損傷を受けるのを防止することができる。
【００４７】
カメラ５６は、ワークＷを撮影し、撮影画像を生成するための撮像ユニットであり、マーカコントローラ２２からの撮像制御信号に基づいて撮影を行い、得られた撮影画像をマーカコントローラ２２へ出力する。ここでは、カメラ５６が、レーザー光と略同一の波長を受光し、撮影画像を生成しているものとする。
【００４８】
＜テレセントリックレンズ４８＞
図３は、図２のテレセントリックレンズ４８の作用の一例を示した説明図である。図中の（ａ）には、印字可能エリアの中央にレーザー光Ｌを照射する場合、（ｂ）には、印字可能エリアの左端付近にレーザー光Ｌを照射する場合、（ｃ）には、印字可能エリアの右端付近にレーザー光Ｌを照射する場合がそれぞれ示されている。
【００４９】
このテレセントリックレンズ４８は、レーザー光Ｌの入射角度にかかわらず、その主光線がテレセントリックレンズ４８の光軸と略平行となるようにレーザー光Ｌを出射させる。このため、ＸＹスキャナ４７の走査角が深くなり、テレセントリックレンズ４８への入射角が大きくなった場合であっても、ワークＷ上に形成されるレーザー光Ｌのスポット径は変化せず、高精度のレーザー加工を行うことができる。
【００５０】
この様なレーザーマーカ２において、レーザー光Ｌの出射軸と略一致させた受光軸を有するカメラ５６を用いてワークＷを撮影すれば、歪みの少ない撮影画像を得ることができる。すなわち、ＸＹスキャナ４７の走査角が深くなり、テレセントリックレンズ４８への入射角が大きくなった場合であっても、撮影画像が歪むことはない。さらに、ＸＹスキャナ４７の走査角にかかわらず、撮影画像内において周辺の画像が歪むこともなくなる。従って、歪みの少ない撮影画像に基づいて、加工位置の確認又は調整を高い精度で行うことができる。
【００５１】
＜ハーフミラー５４＞
図４は、図２のハーフミラー５４を経由する光路の一例を示した説明図である。ハーフミラー５４における反射は、光が入射する第１面で生じるのに加えて、第１面に対向する第２面でも生じる。このため、ハーフミラー５４の反射光を撮影した場合、像が二重に見えるゴーストが発生する。これに対し、透過光を撮影した場合には、この様な問題が発生しない。
【００５２】
このため、偏向ビームスプリッタ４６から入射した戻り光が、ハーフミラー５４を透過して出射される方向にカメラ５６を配置し、ハーフミラー５４で反射した照明光が、偏向ビームスプリッタ４６へ入射するように照明光源５３を配置すれば、鮮明な撮影画像を得ることができる。
【００５３】
＜光学ユニットの空間的配置＞
図５は、図２の光学ユニット４１〜４８，５１〜５６の空間的配置を示した図である。レーザー発振器４１、ビームサンプラー４２、ミキシングミラー４４、Ｚスキャナ４５、偏向ビームスプリッタ４６及びＸＹスキャナ４７は、水平方向に略一直線に整列配置され、レーザー光Ｌは、レーザー発振器４１からＸＹスキャナ４７まで直線経路を通り、ＸＹスキャナ４７によって下方へ曲げられ、テレセントリックレンズ４８に入射する。このような構成を採用することにより、レーザー光が折れ曲がる回数を少なくすることができるので、上記光学ユニット４１〜４７のばらつきによる誤差を抑制し、レーザー加工の精度を向上させることができる。
【００５４】
レーザー発振器４１は、Ｔ字型の形状からなり、右下の入力端子４１Ｔから励起光が入力され、左上の出力筒４１Ｂの先端に形成された出力窓４１Ｗからレーザー光Ｌが出力される。
【００５５】
ビームサンプラー４２及びミキシングミラー４４は、レーザー光Ｌの出射軸に対し、４５°傾斜させて配置されている。
【００５６】
発振器用シャッタ４３は、遮光板４３ａ、回転駆動部４３ｂ、位置検出部４３ｃ及び反射光吸収装置４３ｄにより構成される。遮光板４３ａは、レーザー光Ｌの光路を遮断する遮光手段であり、例えば金属板からなる。回転駆動部４３ｂは、遮光板４３ａを回転させる駆動手段であり、例えば、ロータリーソレノイドが用いられる。この回転駆動部４３ｂが、遮光板４３ａを回転させることにより、レーザー光Ｌの光路を開閉可能に遮断することができる。位置検出部４３ｃは、遮光板４３ａの回転位置を検出する検出手段であり、例えば、フォトカプラが用いられる。反射光吸収装置４３ｄは、遮光板４３ａにより反射されたレーザー光Ｌを吸収し、レーザー光Ｌが散乱するのを防止している。
【００５７】
偏向ビームスプリッタ４６は、レーザー光Ｌの出射軸に対して約５６．６°傾斜させて配置され、レーザー光Ｌの入射角をブリュースター角と略一致させている。このため、レーザー光Ｌを概ね１００％透過させることができる。戻り光は、偏向ビームスプリッタ４６で反射され、水平方向のレーザー光Ｌの出射軸に対し、約６６．８°の角度をもって上に向かう。
【００５８】
照明モジュール５３０は、紙面手前側に照明光源５３が配置され、紙面奥側にハーフミラー５４が配置されたモジュールであり、手前から奥に向けて照射された照明光は、ハーフミラー５４で反射され、左下方向の偏向ビームスプリッタ４６に入射する。また、偏向ビームスプリッタ４６から入射する戻り光は、ハーフミラー５４を透過して、右上方向のカメラモジュール５６０へ入射される。
【００５９】
カメラモジュール５６０は、カメラ５６及びレンズ鏡筒５７により構成されるモジュールであり、カメラ５６は、レンズ鏡筒５７に対して交換可能に取り付けられている。
【００６０】
＜マーカヘッド２１の内部構造＞
図６は、図１のマーカヘッド２１の内部構造を示した斜視図である。マーカヘッド２１は、図２に示した光学ユニット４１〜４８，５１〜５６のうち、テレセントリックレンズ４８及びカメラ５６を除く各光学ユニットが、筐体フレーム６０内に収容されている。
【００６１】
筐体フレーム６０は、アルミニウムなどの金属からなる一体成形されたフレームであり、ともに一体成形された仕切り板６１によって２つの収容部６２，６３に分割されている。筐体フレーム６０を一体成形し、各光学ユニット４１〜４８，５１〜５６を筐体フレーム６０に固定することにより、これらの光学ユニットの配置精度を向上させ、レーザー加工の精度を向上させることができる。
【００６２】
右側の収容部６２は、レーザー発振器４１が収容されるとともに、光ファイバーケーブル２３０の接続部２３１が外壁に取り付けられ、光ファイバー２３が壁面を貫通している。励起光は、光ファイバー２３を介して、レーザー発振器４１の右下部へ入射され、レーザー発振器４１の左上部の出力窓４１Ｗからレーザー光Ｌが出射される。この出力窓４１Ｗは、仕切り板６１を貫通するレーザー発振器４１の出力筒の先端、つまり、左側の収容部６３内に配置されている。
【００６３】
左の収容部６３には、レーザー発振器４１、テレセントリックレンズ４８及びカメラ５６を除く、各光学ユニットが収容されている。この収容部６３は、防塵構造を有し、粉塵の影響によるレーザー加工の精度低下を防止している。
【００６４】
筐体フレーム６０には、マーカヘッド２１を支持するための３本の高さ調整脚６５が取り付けられている。各高さ調整脚６５は、円柱状の支持部材であり、個別に長さを調整することができる。各高さ調整脚６５は、共通のアタッチメントプレート６６に取り付けられ、マーカヘッド２１は、アタッチメントプレート６６を介して作業台などの上に設置される。
【００６５】
＜照明モジュール５３０＞
図７は、図５の照明モジュール５３０の一構成例を示した平面図である。また、図８は、図７の照明モジュール５３０をＡ−Ａ切断線によって切断した場合の断面図である。この照明モジュール５３０は、照明光源５３、ヒートシンク５３１、アパーチャ５３２、集光レンズ５３３及びハーフミラー５４により構成され、取付面５３４が、筐体フレーム６０に固着される。
【００６６】
ヒートシンク５３１は、多数の放熱フィンを備えた放熱板であり、照明光源５３の背面に取り付けられている。アパーチャ５３２は、出射軸近傍の照明光のみを透過させる光学絞りであり、照明光の出射軸上に小さな透過窓を形成した遮光板からなる。アパーチャ５３２を透過した照明光は、集光レンズ５３３を通って、ハーフミラー５４に入射される。ハーフミラー５４は、カメラ５６の受光軸に対し、４５°傾斜させて配置されている。
【００６７】
このようなアパーチャ５３２を照明光源５３の前方に配置すれば、撮影に不要な光を遮断し、照射光の光量を抑制することができる。このため、撮影画像にレンズフレアが生じるのを抑制することができる。特に、ＸＹスキャナ４７が浅い走査角度の場合に、照明光がテレセントリックレンズ４８で反射され、撮影画像にレンズフレアが生じるのを抑制することができる。
【００６８】
＜カメラモジュール５６０＞
図９は、図５のカメラモジュール５６０の一構成例を示した外観図である。このカメラモジュール５６０は、カメラ５６及びレンズ鏡筒５７からなる。
【００６９】
カメラ５６は、撮像素子５６ａ、回路基板５６ｂ及びマウント部５６ｃからなる撮影ユニットである。撮像素子５６ａは、多数の受光素子がマトリックス状に配置され、ワークＷの撮影画像を出力する撮像手段であり、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device：電荷結合素子）を用いることができる。回路基板５６ｂは、撮影素子５６ａ及びその制御回路が配置されたプリント基板である。マウント部５６ｃは、カメラ５６をレンズ鏡筒５７と係合させる係合手段であり、回路基板５６ｂに固着されている。ここでは、マウント部５６ｃが、内面にネジ溝が形成された円筒体からなり、汎用のねじ込みマウント、例えば、Ｃマウントを構成しているものとする。
【００７０】
レンズ鏡筒５７は、鏡筒フレーム５７１及びカメラ取付部５７２からなる。鏡筒フレーム５７１は、一端をハーフミラー５４に対向させ、他端にカメラ取付部５７２が設けられた略筒状の筐体であり、筐体フレーム６０に固着されている。レンズ鏡筒５７内に収容されている結像レンズ５７ｒは、戻り光を撮像素子５６ａに結像させるための光学系であり、波長選択フィルタ５７ｆを備えている。
【００７１】
波長選択フィルタ５７ｆは、少なくともレーザー光Ｌと略同一の波長を選択的に透過させるフィルタである。波長選択フィルタ５７ｆを用いて、レーザー光Ｌと略同一の波長からなる戻り光をカメラ５６に入射するとともに、撮影に必要のない波長成分を除去することにより、鮮明な撮影画像を得ることができる。
【００７２】
＜カメラ５６の角度調整機構及びオフセット調整機構＞
図１０は、図９のカメラ５６及びカメラ取付部５７２の詳細構成を示した図であり、図中の（ａ）は、受光軸上（カメラ５６側）から見た図であり、（ｂ）は、受光軸と直交する方向から見た図である。また、図１１は、図９のカメラ５６及びカメラ取付部５７２をＢ−Ｂ切断線により切断した場合の断面図である。
【００７３】
カメラ取付部５７２は、可動マウント部５７３及びマウント支持部５７４からなるカメラマウントであり、カメラ５６が着脱可能に取り付けられる。このカメラ取付部５７２は、カメラ５６の取付位置を調整することができる。カメラ５６は、カメラ取付部５７２により筐体フレーム６０の外に配置される。
【００７４】
可動マウント部５７３は、カメラ５６と係合させる係合手段であり、マウント支持部５７４によって支持されている。可動マウント部５７３は、中心軸を一致させて配置された円筒体５７ａと円盤状のフランジ５７ｂとからなる。マウント支持部５７４は、カメラ５６の受光軸を含む貫通孔が形成された内筒体５７ｃと、内筒体５７ｃを収容する外筒体５７ｄからなる。
【００７５】
この可動マウント５７３は、フランジ５７ｂをマウント支持部５７４の上端面に当接させた状態で、マウント支持部５７４に取り付けられている。フランジ５７ｂから上向きに突き出た円筒体５７ａは、その外周面にネジ溝が形成され、カメラ５６と係合するねじ込みマウント、例えば、Ｃマウントを構成している。つまり、カメラ５６は、マウント部５６ｃを可動マウント部５７３と螺合することにより、カメラ取付部５７２に着脱可能に取り付けられている。
【００７６】
可動マウント５７３は、６つの調整ネジＡＪ１，ＡＪ２を用いて固定される。４つの調整ネジＡＪ１は、撮像素子５６ａ上における受光軸の位置を調整する調整手段である。また、２つの調整ネジＡＪ２は、受光軸を中心として撮像素子５６ａの向きを調整する調整手段である。
【００７７】
４つの調整ネジＡＪ１は、それぞれが光軸と直交し、隣接する調整ネジＡＪ１が直角をなすように配置されている。また、マウント支持部５７４の外筒体５７ｄに形成されたＺ方向に延びる長孔５７ｂを外側から貫通し、内筒体５７ｃと螺合している。このため、これらの調整ネジＡＪ１を回すことにより、可動マウント部５７３を２次元移動させ、撮像素子５６ａ上における受光軸の位置をＸＹ方向（図１０）に移動させることができる。また、調整ネジＡＪ１を緩めて位置を調整することにより、可動マウント部５７３をＺ方向（光軸方向）に移動させ、撮像素子５６ａと結像レンズ５７ｒとの距離をＺ方向に微調整することができる。なお、Ｘ方向及びＹ方向のオフセット調整幅は、１〜２ｍｍ程度である。
【００７８】
また、２つの調整ネジＡＪ２は、いずれも光軸と平行になるように配置され、可動マウント部５７３のフランジ５７ｂの外周に沿って延びる円弧状の長孔５７ａを外側から貫通し、マウント支持部５７４の内筒体５７ｃの上端面へ螺入させている。このため、これらの調整ネジＡＪ２を緩めて、可動マウント部５７３を回転させることにより、光軸を中心として撮像素子５６ａの向き（取付角度θ）を調整することができる。なお、取付角度θの調整幅は、９０°程度である。
【００７９】
図１２は、図９のカメラモジュール５６０における撮像素子５６ａの位置やカメラ５６の取付角度のバラツキを示した説明図である。図中の（ａ）には、正常な場合が示され、（ｂ）には、カメラ５６の取付角度にずれが生じている場合が示され、（ｃ）には、撮像素子５６ａの位置にずれが生じている場合が示されている。
【００８０】
カメラ５６は、マウント部５６ｃ内にカメラ取付部５７２をねじ込むことにより、カメラ取付部５７２に対し固定される。このため、ネジ溝やネジ山の加工状態によっては、カメラ５６の取付角度にバラツキが生じる。カメラ取付部５７２は、カメラ５６の取付角度にずれが生じていても、上述した角度調整機構により、カメラ５６の取付角度を修正することができる。
【００８１】
また、カメラ５６は、回路基板５６ｂ上の撮像素子５６ａの位置とマウント部５６ｃの中心軸とを合わせるのが容易ではない。このため、マウント部５６ｃに対する撮像素子５６ａの位置にバラツキが生じる。カメラ取付部５７２は、撮像素子５６ａの位置にずれが生じていても、上述したオフセット調整機構により、マウント部５６ｃに対する撮像素子５６ａの位置を修正することができる。
【００８２】
＜カメラカバー７０の取付構造＞
図１３は、図１のマーカヘッド２１におけるカメラカバー７０の取付構造を示した斜視図である。カメラ５６は、筐体フレーム６０に対して固定されたカメラ取付部５７２の可動マウント部５７３と螺合させることにより、固定される。
【００８３】
レーザーマーカ２０には、可動マウント部５７３に装着されたカメラ５６が露出しないように当該カメラ５６を覆うカメラカバー７０が取り付けられる。このカメラカバー７０は、筐体フレーム６０に着脱可能に取り付けられる。この例では、カバー取付ネジ７５によってカメラカバー７０が筐体フレーム６０に固定される。
【００８４】
カメラ５６を可動マウント部５７３から取り外した場合、レーザー光ＬがワークＷからの戻り光や出射光学系、ＸＹスキャナ４７などによる散乱光としてカメラ取付部５７２の開口から漏出する虞がある。そこで、このレーザーマーカ２０では、レーザー光Ｌの漏出を防止するために、カメラカバー７０が筐体フレーム６０から取り外されれば、レーザー光Ｌの出力を停止させる。
【００８５】
＜カメラカバー７０＞
図１４は、図１３のカメラカバー７０の詳細構成を示した図である。図中の（ａ）には、カメラカバー７０の平面図が示され、（ｂ）には、カメラカバー７０の側面図が示されている。このカメラカバー７０は、金属などの遮光性部材からなる平板の曲げ加工などによって形成され、カメラ５６を収容するカメラ収容部７１と、筐体フレーム６０に固定される取付面７２からなる。
【００８６】
取付面７２には、ネジ孔７３及び押し子７４が形成されている。カメラカバー７０は、ネジ孔７３を介してカバー取付ネジ７５を筐体フレーム６０に螺合させることにより、固定される。押し子７４は、カメラカバー７０の着脱を検出するリミットＳＷ（スイッチ）８０を開閉するための操作体であり、取付面７２から突出する柱状体からなる。
【００８７】
＜リミットＳＷ８０＞
図１５は、図１３のマーカヘッド２１内のリミットＳＷ８０の構成例を示した図である。図中の（ａ）には、リミットＳＷ８０の側面図が示され、（ｂ）には、リミットＳＷ８０を上から見た様子が示されている。このリミットＳＷ８０は、カメラカバー７０が筐体フレーム６０から取り外されたことを検出するためのカバー着脱検出手段であり、本体部８１、バネ片８２及び押し子８３からなる。
【００８８】
本体部８１は、対向させて配置された２つの端子電極からなるメカニカル接点８４を有し、筐体フレーム６０内に配置される。メカニカル接点８４は、バネ片８２の先端部を押下することにより下方に移動する押し子８３によって導通状態に移行する一方、バネ片８２を解放することによって遮断状態に移行する。
【００８９】
このリミットＳＷ８０は、カメラカバー７０を筐体フレーム６０に取り付けることにより、押し子７４がバネ片８２に当接して当該バネ片８２を押下し、導通状態に移行する。一方、カメラカバー７０を筐体フレーム６０から取り外すことにより、バネ片８２が解放され、遮断状態に移行する。この様なカメラカバー７０着脱の検出信号は、端子電極８５を介してマーカコントローラ２２へ出力される。
【００９０】
図１６は、図１３のマーカヘッド２１におけるカメラカバー７０の取付時の様子を示した図であり、マーカヘッド２１の垂直面による切断面が示されている。カメラカバー７０は、筐体フレーム６０に対し、上方からカメラ５６に被せるようにして取り付けられる。その際、カメラカバー７０の押し子７４が、筐体フレーム６０の貫通孔６０ａを介してリミットＳＷ８０のバネ片８２に当接し、当該バネ片８２を下方へ弾性変形させる。
【００９１】
リミットＳＷ８０は、カメラカバー７０を筐体フレーム６０に装着することによって導通状態に移行し、カメラカバー７０を筐体フレーム６０から取り外すことによって遮断状態に移行する。
【００９２】
＜マーカコントローラ２２＞
図１７は、図２のレーザーマーカ２０におけるマーカコントローラ２２の構成例を示したブロック図である。このマーカコントローラ２２は、端子台３１、ＤＣ電源３２、Ｑスイッチ駆動回路３３、ＳＳＲ３４、励起光源用電源３５、ＬＤ駆動回路３６、ＬＤ３７、レーザー出力制御部３８及び報知部３９により構成される。
【００９３】
ＤＣ電源３２は、商用電源から供給される交流を直流に変換し、マーカヘッド２１、Ｑスイッチ駆動回路３３及びレーザー出力制御部３８へ電力供給を行う電源装置である。Ｑスイッチ駆動回路３３は、レーザー発振器４１内のＱスイッチを駆動するドライバ回路であり、Ｑスイッチに対し、発振周波数、パルス幅などを指示するための所定のＱｓｗ制御信号を出力する。
【００９４】
ＳＳＲ（Solid State Relay）３４は、レーザー出力制御部３８からのリレー制御信号に基づいて、励起光源用電源３５に対する電力供給を遮断し、或いは、遮断状態を解除して電力供給を再開させるためのリレー回路であり、半導体素子からなる。
【００９５】
励起光源用電源３５は、ＳＳＲ３４を介して供給される商用電源を利用して、ＬＤ駆動回路３６に対し電力供給を行う電源装置である。ＬＤ駆動回路３６及びＬＤ（レーザーダイオード）３７は、レーザー発振用の励起光を生成する励起光源である。ＬＤ３７は、励起光としてレーザー光を生成する発光素子であり、半導体素子からなる。ＬＤ駆動回路３６は、ＬＤ３７に対し、駆動電流Ｉを供給する。
【００９６】
レーザー出力制御部３８は、電力供給制御部３８１、加工設定データ記憶部３８２、光強度制御部３８３及びシャッタ制御部３８４からなり、レーザー光Ｌの出力制御を行う。このレーザー出力制御部３８は、リミットＳＷ８０からのカバー検出信号に基づいて、レーザー光ＬがワークＷに向けて出射されるのを禁止する。つまり、レーザー出力制御部３８は、カメラカバー７０が取り外されたか否かを判断するカバー着脱判断手段として機能し、カメラカバー７０が取り外されたと判定すると、レーザー光Ｌの出射を禁止する。具体的には、レーザー発振を停止させ、或いは、Ｑスイッチを制御し、或いは、発振器用シャッタ４３を閉じることによって、レーザー光ＬのワークＷへの出射が禁止される。
【００９７】
加工設定データ記憶部３８２には、端末装置１０から転送された加工設定データが保持される。光強度制御部３８３は、加工設定データ記憶部３８２内の加工設定データに基づいて、Ｑスイッチ駆動回路３３及びＬＤ駆動回路３６を制御し、レーザー光Ｌの出力調整を行う。
【００９８】
電力供給制御部３８１は、リミットＳＷ８０からのカバー検出信号に基づいて、励起光源用電源３５に対する電力供給を制御するための所定のリレー制御信号を生成し、ＳＳＲ３４へ出力する。具体的には、リミットＳＷ８０によりカメラカバー７０が筐体フレーム６０から取り外されたことが検出されれば、励起光源用電源３５に対する電力供給を遮断させる。一方、カメラカバー７０が筐体フレーム６０に装着されたことが検出されれば、励起光源用電源３５に対する電力供給を再開させる。
【００９９】
光強度制御部３８３は、リミットＳＷ８０からのカバー検出信号に基づいて、ＬＤ駆動回路３６に対し駆動電流Ｉの電流値を指示する。具体的には、リミットＳＷ８０によりカメラカバー７０が筐体フレーム６０から取り外されたことが検出されれば、ＬＤ駆動回路３６に対して駆動電流Ｉの電流値＝０を指示し、レーザー出力停止状態に移行する。つまり、レーザー光Ｌの照射期間中であっても、カメラカバー７０が取り外されれば、励起光の出力は停止する。一方、カメラカバー７０が筐体フレーム６０に装着されたことが検出されれば、レーザー出力停止状態を解除する。
【０１００】
シャッタ制御部３８４は、リミットＳＷ８０からのカバー検出信号に基づいて、発振器用シャッタ４３及びカメラ用シャッタ５５を制御するための所定のシャッタ制御信号を生成する。具体的には、リミットＳＷ８０によりカメラカバー７０が筐体フレーム６０から取り外されたことが検出されれば、発振器用シャッタ４３及びカメラ用シャッタ５５を閉じ、レーザー出力停止状態に移行する。つまり、レーザー光Ｌの照射期間中であっても、カメラカバー７０が取り外されれば、レーザー光Ｌの出射経路は遮断される。
【０１０１】
また、カメラ撮影時にカメラ５６を誤って取り外した場合であっても、カメラ用シャッタ５５によりカメラ５６の受光経路が遮断される。一方、カメラカバー７０が筐体フレーム６０に装着されたことが検出されれば、レーザー出力停止状態を解除することができる。例えば、主電源を一旦オフしてから再度電源投入することにより、レーザー出力の停止状態を解除することができる。
【０１０２】
報知部３９は、リミットＳＷ８０からのカバー検出信号に基づいて、カメラカバー７０が筐体フレーム６０から取り外されたことを報知する。具体的には、リミットＳＷ８０によりカメラカバー７０が筐体フレーム６０から取り外されたことが検出されれば、端子台３１に接続された外部機器、又は、マーカコントローラ２２に接続されたコンソールに対し、カメラカバー７０が未装着であることを示す警告信号が出力される。
【０１０３】
＜電力供給制御部３８１＞
図１８は、図１７のレーザー出力制御部３８内の電力供給制御部３８１の構成例を示した図である。電力供給制御部３８１には、抵抗素子Ｒ１を介してプルアップされたリミットＳＷ８０の出力が供給される。このリミットＳＷ８０の出力は、メカニカル接点８４の導通時に、電圧レベルがローレベルとなる一方、解放時には、ハイレベルとなるカバー検出信号である。
【０１０４】
この電力供給制御部３８１は、２つのトランジスタ９１，９２、プルアップ抵抗Ｒ２及びリレー制御回路９３からなり、入力信号の電圧レベルがハイレベルである場合に、ローレベルのリレー制御信号を出力し、ＳＳＲ３４をオフさせる。
【０１０５】
トランジスタ９１，９２は、それぞれのコレクタ端子が共通の出力端子に接続され、プルアップ抵抗Ｒ２を介して直流電源が供給されている。また、エミッタ端子は、いずれも接地されている。入力信号は、トランジスタ９１のベース端子及びリレー制御回路９３に供給される。トランジスタ９２のベース端子には、リレー制御回路９３の出力が供給される。
【０１０６】
リレー制御回路９３は、カバー検出信号に基づいて、トランジスタ９２を開閉制御する電子回路である。具体的には、入力信号の電圧レベルがローレベルである場合に、ローレベルを出力する一方、入力レベルがハイレベルである場合には、ハイレベルを出力し、トランジスタ９２をオンする。この様なリレー制御回路９３としては、例えば、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）を用いてハードウェア的に構成される。ＦＰＧＡは、プログラム可能な論理回路からなる半導体装置である。なお、リレー制御回路９３としては、所定のアプリケーションプログラムによってプロセッサを動作させることによりソフトウェア的に構成されるものであっても良い。
【０１０７】
リレー制御信号は、トランジスタ９１，９２の論理和として出力され、これらのトランジスタ９１，９２の少なくとも一方がオンした場合に、ハイレベルからローレベルに切り替えられる。この様な構成により、トランジスタ９１又はリレー制御回路９３のいずれかが故障し、或いは、リレー制御回路９３が暴走した場合であっても、正しくＳＳＲ３４をオフさせることができる。
【０１０８】
図１９は、図２のレーザーマーカ２０におけるＱスイッチ４１４の駆動系を模式的に示した説明図である。レーザー発振器４１内のＱスイッチ４１４を駆動するためには、高電圧が必要である。本実施の形態によるレーザーマーカ２０では、この様なＱスイッチ及びその駆動系の高電圧から他の回路や部品を保護し、また、感電を防ぐための防護機構が設けられている。
【０１０９】
レーザー発振器４１は、レーザー媒質４１１、共振用ミラー４１２，４１３、Ｑスイッチ４１４及び放熱板４１５からなる。レーザー媒質４１１は、光ファイバーケーブル２３０内の光ファイバー２３を介してマーカコントローラ２２から伝送される励起光により励起され、誘導放射によりレーザー光Ｌを増幅する。また、レーザー媒質４１１は、共振用ミラー４１２及び４１３間に配置され、レーザー光Ｌは、レーザー媒質４１１を通過するごとに増幅される。
【０１１０】
Ｑスイッチ４１４は、Ｑ値を変化させることによりエネルギー密度の高いレーザーパルスを得るための光学素子であり、信号伝送ケーブル１０１を介してマーカコントローラ２
２から伝送されるＱｓｗ制御信号に基づいて動作する。このＱスイッチ４１４は、例えば、複屈折を利用して、印加電圧により透過光量を調整することができる電気光学素子からなり、レーザー媒質４１１と共振用ミラー（出力ミラー）４１３との間に配置される。また、Ｑスイッチ４１４は、放熱板４１５などを介して筐体フレーム６０に固定される。
【０１１１】
信号伝送ケーブル１０１は、Ｑｓｗ制御信号を伝送するためのワイヤーケーブルであり、例えば、同軸ケーブルからなる。信号伝送ケーブル１０１は、その一端が接続部１０２を介してマーカヘッド２１の筐体フレーム６０に取り付けられ、他端が接続部１０２を介してマーカコントローラ２２のコントローラ筐体２２０に取り付けられている。
【０１１２】
光ファイバーケーブル２３０は、励起光を伝送するための光ファイバー２３からなるケーブルである。光ファイバー２３は、例えば、導電性金属によってシールドされる。光ファイバーケーブル２３０も、信号伝送ケーブル１０１と同様に、その一端が接続部２３１を介して筐体フレーム６０に取り付けられ、他端が接続部２３１を介してコントローラ筐体２２０に取り付けられている。
【０１１３】
信号伝送ケーブル１０１の接続部１０２は、所定のロック機構を有するＢＮＣ（Bayonet Neill Concelman）コネクタからなり、取り外すことができないようになっている。筐体フレーム６０は、光ファイバーケーブル２３０内の金属シールド及びコントローラ筐体２２０を介して接地されている。
【０１１４】
Ｑスイッチ駆動回路３３は、Ｑｓｗ制御信号として高電圧を発生する。このため、Ｑスイッチ駆動回路３３と導通する回路領域２２１は、他の回路領域２２３に対し、強化絶縁されている。このため、回路領域２２１及び２２３間で信号を送受信する際には、フォトカプラなどの絶縁性の信号伝達素子２２２を介して行われる。
【０１１５】
本実施の形態によれば、筐体フレーム６０の可動マウント部５７３に装着されたカメラ５６により、レーザー光Ｌと略同軸の光路を経由してワークＷからの戻り光を受光することができ、加工前に加工位置の確認及び調整を高精度で行うことができる。また、カメラ５６を可動マウント部５７３から取り外すことにより、所望のカメラに交換することができる。ただし、カメラ５６を取り外すには、まず、カメラ５６を覆うカメラカバー７０を筐体フレーム６０から取り外さなければならない。そして、カメラカバー７０を取り外せば、そのことがリミットＳＷ８０により検出され、レーザー光Ｌの出力は停止する。この様な構成により、カメラ５６を可動マウント部５７３から取り外した場合に、レーザー光Ｌが、ワークＷからの戻り光や出射光学系などによる散乱光として、可動マウント部５７３の開口から漏出するのを防止することができる。
【０１１６】
また、レーザー光Ｌの照射期間中にカメラ５６を誤って取り外した場合であっても、レーザー光Ｌが可動マウント部５７３から漏出するのを防止することができる。このため、ユーザは、カメラ５６をいつでも取り外すことができる。また、カメラ５６を装着していなくてもレーザー光Ｌを出力することができる。
【０１１７】
また、カメラカバー７０を筐体フレーム６０から取り外した場合に、励起光源用電源３５への電力供給を遮断させることにより、レーザー光Ｌの出力を確実に停止させることができる。
【０１１８】
さらに、カメラカバー７０が筐体フレーム６０から取り外されたことを確実に検出することができるとともに、カメラカバー７０が装着されていないにもかかわらず、カバー検出信号の伝送路の断線によって、レーザー光Ｌの出力停止状態が誤って解除されるのを防止することができる。また、カメラ５６内における撮像素子５６ａの位置やカメラ５６の取付角度θのバラツキを調整することができる。
【０１１９】
なお、本実施の形態では、カメラカバー７０が取り外されたことを検出して、発振器用シャッタ４３及びカメラ用シャッタ５５を閉じる場合の例について説明したが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、レーザー光Ｌの出力時にはカメラ用シャッタ５５を閉じる制御を行うような構成であっても良い。この様に構成すれば、レーザー光Ｌの照射期間中にカメラ５６を誤って取り外した場合であっても、レーザー光Ｌが可動マウント部５７３から漏出するのを防止することができる。このため、ユーザは、カメラ５６をいつでも安心して取り外すことができる。また、カメラ５６が取り付けられていない状態でレーザー光Ｌを出力することができる。
【０１２０】
また、本実施の形態では、カバー検出手段が、カメラカバー７０を筐体フレーム６０から取り外すことによって遮断状態に移行するメカニカル接点からなる場合の例について説明したが、本発明はカバー検出手段の構成がメカニカル接点に限定されるものではない。例えば、フォトインタラプタを用いた無接点回路によって、カメラカバー７０が取り外されたことを検出するような構成であっても良い。
【０１２１】
また、本実施の形態では、カバー検出信号に基づいて、励起光源用電源３５に対する電力供給を遮断する場合の例について説明したが、レーザー光Ｌの出力を強制的に停止させる構成はこれに限定されるものではない。例えば、レーザー発振器４１のＱスイッチ４１４を制御してレーザー光Ｌの出力を停止させても良い。
【０１２２】
また、本実施の形態では、レーザーマーカ２０がＳＨＧ型レーザーマーキング装置である場合の例について説明したが、本発明によるレーザー加工装置はこれに限定されるものではない。例えば、ファイバーレーザー型のマーキング装置にも本発明は適用することができる。ファイバーレーザー型マーキング装置は、Ｙｂ（イッテルビウム）をドープしたファイバーを増幅器として用いるレーザーマーカである。
【符号の説明】
【０１２３】
１  レーザーマーキングシステム
１０  端末装置
２０  レーザーマーカ
２１  マーカヘッド
２２  マーカコントローラ
２２０  コントローラ筐体
２３  光ファイバー
２３０  光ファイバーケーブル
２３１  接続部
３１  端子台
３２  ＤＣ電源
３３  Ｑスイッチ駆動回路
３４  ＳＳＲ
３５  励起光源用電源
３６  ＬＤ駆動回路
３７  ＬＤ
３８  レーザー出力制御部
３８１  電力供給制御部
３８２  加工設定データ記憶部
３８３  光強度制御部
３８４  シャッタ制御部
３９  報知部
４１  レーザー発振器
４１１  レーザー媒質
４１２，４１３  共振用ミラー
４１４  Ｑスイッチ
４１５  放熱板
４２  ビームサンプラー
４３  発振器用シャッタ
４４  ミキシングミラー
４５  Ｚスキャナ
４６  偏光ビームスプリッタ
４７  ＸＹスキャナ
４８  テレセントリックレンズ
５１  パワーモニタ
５２  ガイド光源
５３  照明光源
５３０  照明モジュール
５４  ハーフミラー
５５  カメラ用シャッタ
５６  カメラ
５６ａ  撮像素子
５６ｂ  回路基板
５６ｃ  マウント部
５６０  カメラモジュール
５７  レンズ鏡筒
５７１  鏡筒フレーム
５７２  カメラ取付部
５７３  可動マウント部
５７４  マウント支持部
５７ｒ  結像レンズ
５７ｆ  波長選択フィルタ
６０  筐体フレーム
６１  仕切り板
７０  カメラカバー
７１  カメラ収容部
７２  取付面
７３  ネジ孔
７４  押し子
７５  カバー取付ネジ
８０  リミットＳＷ
８１  本体部
８２  バネ片
８３  押し子
８４  メカニカル接点
９１，９２  トランジスタ
９３  リレー制御回路
１０１  信号伝送ケーブル
１０２  接続部
Ｌ  加工用のレーザー光
Ｗ  ワーク
【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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