(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を生成するレーザ光源と、上記レーザ光の光軸を加工パターンに基づいて２次元的に走査させる走査手段とを有し、上記レーザ光の走査領域内で位置決めされた被加工物に対しレーザ加工を行うレーザ加工装置において、
上記走査領域に対応した２次元の設定平面及び上記加工パターンを表示する設定表示手段と、
上記走査領域内における上記加工パターンの配置を上記設定平面上において指定するパターン配置指定手段と、
上記パターン配置指定手段により上記設定平面上に配置が指定された上記加工パターンに対して相対的な位置に設けられた参照点に対応する上記走査領域内の位置に上記レーザ光の光軸を実質的に一致させるように上記走査手段を制御する参照用走査制御手段と、
上記走査手段よりも上記レーザ光源側に設けられ、上記レーザ光の光軸と略同軸となる受光軸を有し、上記参照用走査制御手段により上記参照点に上記レーザ光の光軸を実質的に一致させた状態で、上記被加工物の少なくとも一部を撮影する撮影手段と、
上記撮影手段により撮影された撮影画像及び当該撮影画像上における上記受光軸の位置を表示する撮影画像表示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２】
上記設定平面上において上記参照点を指定する参照点指定手段を備え、
上記参照用走査制御手段は、上記参照点指定手段により指定された上記参照点に対応する上記走査領域内の位置に上記レーザ光の光軸を実質的に一致させるように上記走査手段を制御することを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項３】
上記設定平面上には、上記加工パターンの配置を指定するための加工領域が表示され、
上記参照点指定手段は、上記加工領域の内部、周縁部又は外部のいずれかに設けられた点として、上記参照点を指定することを特徴とする請求項２に記載のレーザ加工装置。
【請求項４】
上記参照点は、上記加工領域の特徴点であることを特徴とする請求項３に記載のレーザ加工装置。
【請求項５】
上記加工領域は矩形領域からなり、上記参照点は当該矩形領域のいずれかの頂点であることを特徴とする請求項４に記載のレーザ加工装置。
【請求項６】
上記設定表示手段は、上記設定平面上において上記参照点の位置を表示することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のレーザ加工装置。
【請求項７】
上記設定表示手段は、上記撮影画像表示手段に表示される被加工物上の領域を上記設定平面上で示すための撮影領域シンボルを表示することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のレーザ加工装置。
【請求項８】
上記撮影手段の受光軸に対応する位置は、上記撮影画像表示手段によって表示される上記撮影画像の略中央であることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項９】
操作入力部を介したユーザからの入力操作に基づいて、上記参照用走査制御手段が上記走査手段を制御し、上記撮影手段が撮影を行うことを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項１０】
指定された上記加工パターンの配置が変更された場合に、上記参照用走査制御手段が上記走査手段を制御し、上記撮影手段が撮影を行うことを特徴とする請求項９に記載のレーザ加工装置。
【請求項１１】
上記設定平面内に複数の加工パターンが配置され、上記加工パターンのいずれかが指定された場合に、上記参照用走査制御手段が上記走査手段を制御し、上記撮影手段が撮影を行うことを特徴とする請求項９に記載のレーザ加工装置。
【請求項１２】
上記参照用走査制御手段は、座標系の回転又は鏡像化を含む座標系変換処理を行うことによって、上記設定平面内における上記参照点の位置から上記走査領域内の位置を求め、
上記撮影画像表示手段は、上記座標系の回転又は鏡像化に対応する変換処理後の撮影画像を表示することを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項１３】
レーザ光を生成するレーザ光源と、上記レーザ光の光軸を加工パターンに基づいて２次元的に走査させる走査手段とを有し、上記レーザ光の走査領域内で位置決めされた被加工物に対しレーザ加工を行うレーザ加工装置であって、
さらに、上記走査手段よりも上記レーザ光源側に設けられ、上記レーザ光の光軸と略同軸となる受光軸を有し、上記加工パターンに対して相対的な位置に設けられる参照点に上記レーザ光の光軸を実質的に一致させた状態で、上記被加工物の少なくとも一部を撮影する撮影手段と、
上記撮影手段により撮影された撮影画像及び当該撮影画像上における上記受光軸の位置を表示する撮影画像表示手段とを備えたレーザ加工装置における上記レーザ加工を制御するための加工データを生成する加工データ生成方法であって、
上記走査領域に対応した２次元の設定平面及び上記加工パターンを表示する設定表示ステップと、
上記走査領域内における上記加工パターンの配置を上記設定平面上において指定するパターン配置指定ステップと、
上記パターン配置指定ステップにより配置が指定された上記加工パターンに対して相対的な位置に設けられた参照点に対応する上記走査領域内の位置に上記レーザ光の光軸を実質的に一致させるように上記走査手段を制御するための参照用走査データを生成する参照用走査データ生成ステップと、
上記設定平面上に配置された上記加工パターンに基づいて、上記加工データを生成する加工データ生成ステップとを備えたことを特徴とする加工データ生成方法。
【請求項１４】
レーザ光を生成するレーザ光源と、上記レーザ光の光軸を加工パターンに基づいて２次元的に走査させる走査手段とを有し、上記レーザ光の走査領域内で位置決めされた被加工物に対しレーザ加工を行うレーザ加工装置であって、
さらに、上記走査手段よりも上記レーザ光源側に設けられ、上記レーザ光の光軸と略同軸となる受光軸を有し、上記加工パターンに対して相対的な位置に設けられる参照点に上記レーザ光の光軸を実質的に一致させた状態で、上記被加工物の少なくとも一部を撮影する撮影手段と、
上記撮影手段により撮影された撮影画像及び当該撮影画像上における上記受光軸の位置を表示する撮影画像表示手段とを備えたレーザ加工装置における上記レーザ加工を制御するための加工データを生成する加工データ生成方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
上記走査領域に対応した２次元の設定平面及び上記加工パターンを表示する設定表示ステップと、
上記走査領域内における上記加工パターンの配置を上記設定平面上において指定するパターン配置指定ステップと、
上記パターン配置指定ステップにより配置が指定された上記加工パターンに対して相対的な位置に設けられた参照点に対応する上記走査領域内の位置に上記レーザ光の光軸を実質的に一致させるように上記走査手段を制御するための参照用走査データを生成する参照用走査データ生成ステップと、
上記設定平面上に配置された上記加工パターンに基づいて、上記加工データを生成する加工データ生成ステップとを実行することを特徴とするコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ加工装置、加工データ生成方法及びコンピュータプログラムに係り、レーザ加工装置によるレーザ加工を制御するための加工データを生成する際、ユーザが被加工物上の加工位置を指定する方法の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
図２０は、従来のレーザ加工装置１０１の概略構成を示した図である。このレーザ加工装置１０１は、ユーザ操作に基づいて加工データを生成する加工データ生成装置１と、ワークＷにレーザ光Ｌを照射するレーザマーカ２によって構成される。また、レーザマーカ２は、被加工物であるワークＷ上でレーザ光Ｌを走査させるマーカヘッド２１と、加工データ生成装置１からの加工データに基づいてマーカヘッド２１の動作制御を行うマーカコントローラ２２によって構成される。
【０００３】
加工データ生成装置１を用いて加工データを生成する場合、レーザ光Ｌを照射するワークＷ上の加工位置をマーカヘッド２１によるレーザ光Ｌの走査角としてユーザが指定しなければならない。しかしながら、ユーザの目的はワークＷ上の特定部位にレーザ加工を行うことであり、この特定部位に相当するマーカヘッド２１の走査角を正確に特定することは容易ではない。
【０００４】
このため、従来のレーザ加工装置では、ワークＷのレーザ加工を実際に行って、加工結果を目視によって確認し、加工位置の微調整を行うという作業が繰り返されていた。つまり、試行錯誤によって加工位置を特定しており、加工データ作成の作業効率が悪いという問題があった。
【０００５】
この様な問題を解消したレーザ加工装置として、可視光ビームをワークＷへ照射する装置が知られている。図２１は、改良された従来のレーザ加工装置の一例を示した図であり、レーザマーカ２の構成が示されている。レーザ発振部２１１で生成されたレーザ光は、ビームエキスパンダ２１２、集光部２１３、ハーフミラー２１４及び走査部２１５を順に経由して、ワークＷに照射される。このとき、レーザ光Ｌの走査角は、走査部２１５によって制御される。一方、光源２１７で生成された可視光ビームは、ハーフミラー２１４を透過してレーザ光の光路に合流し、その後は、レーザ光と全く同様にして、走査部２１５を経由してワークＷに照射される。
【０００６】
このレーザ加工装置では、レーザ光の光路を利用して可視光ビームをワークＷに照射することによって、実際のワークＷ上の位置と、マーカヘッド２１の走査角との対応関係を容易に特定することができる。つまり、可視光のスポットをレーザ加工を行いたいワークＷ上の特定部位に一致させ、そのときのマーカヘッド２１の走査角を取得すればよい。
【０００７】
このような可視光を利用するレーザ加工装置では、試行錯誤を行わなければならない装置に比べて、加工データ作成の作業効率が大幅に改善される。しかしながら、ワークＷ上の可視光スポットを目視によって確認しながら、走査角を変化させて可視光スポットをワークＷ上の特定部位に一致させるという作業は行わなければならず、作業効率の更なる改善が求められていた。また、スポット径による誤差や、目視による誤差は避けられず、加工位置の精度向上には限界があった。
【０００８】
そこで、ワークＷをカメラで撮影し、その撮影画像を利用して加工位置を特定することが考えられる。例えば、撮影画像上で加工位置を指定することができれば、レーザ加工したいワークＷ上の特定部位を直接的に指定することができ、利便性が高いと考えられる。ところが、カメラから出力される撮影画像は、レーザ光の走査領域の中央部では歪みが比較的少ないが、周辺部では光学系等による光路差や収差などにより無視することができない歪みが生じている。例えば、図２２は、走査領域の中央部を撮影した撮影画像であり、比較的歪みは少ない。これに対し、図２３は、走査領域の周辺部を撮影した撮影画像であり、大きな歪みが生じていることがわかる。さらに、撮影画像内でも歪みに差が生じており、走査領域の中央部を撮影した撮影画像であっても、当該撮影画像内の周辺部は中央部に比べて歪みが大きくなっている。このため、撮影画像上において位置を特定したとしても、その位置に相当する走査角を正確に特定することはできない。
【０００９】
なお、ワークＷを撮影するためのカメラをレーザ加工装置に設けることは既に提案されている（例えば、特許文献１及び２）。特許文献１に記載されたレーザ加工装置は、レーザビームの経路を利用するカメラを備え、当該カメラを用いて、ワークＷではなく基準光を撮影し、撮影画像上における基準位置と、撮影画像上における基準光の位置とのずれ量から、ビームスキャナの補正量を求めるというものである。つまり、ビームスキャナの誤差補償にカメラを使用しており、ユーザが希望するワークＷ上の特定部分をレーザ加工するための走査角を求めるものではない。
【００１０】
また、特許文献２に記載されたレーザ加工装置は、ワークＷをカメラで撮影し、その撮影画像に基づいてワークＷの正規位置からのずれや傾きを求め、予め与えられているレーザ光の走査角を調整するというものである。つまり、ワークＷが正規位置に配置されている場合におけるレーザ光の走査角は既知であり、これを前提としてワークの位置ずれに応じて走査角の微調整を自動的に行うというものである。従って、ユーザがレーザ加工を行いたいワークＷ上の特定部位に相当する走査角を求めるものではない。
【特許文献１】特開平１−１６２５９１号公報
【特許文献２】特開平６−７９４７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述した通り、レーザ光を走査制御するための加工データを作成する場合、ユーザは、被加工物上の加工位置をレーザ加工装置の走査角として指定する必要があり、この加工位置を特定する作業が容易ではないという問題があった。また、従来の方法では加工位置の精度向上には限界があった。
【００１２】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、レーザ光を走査制御するための加工データを迅速かつ容易に作成することができるレーザ加工装置を提供することを目的とする。また、上記加工データを高い精度で作成することができるレーザ加工装置を提供することを目的とする。
【００１３】
また、レーザ光を走査制御するための加工データを迅速かつ容易に作成し、あるいは、高い精度で作成することができる加工データ生成方法を提供することを目的とする。さらに、上記加工データの生成をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラム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】
【００１４】
本発明によるレーザ加工装置は、レーザ光を生成するレーザ光源と、上記レーザ光の光軸を加工パターンに基づいて２次元的に走査させる走査手段とを有し、上記レーザ光の走査領域内で位置決めされた被加工物に対しレーザ加工を行うレーザ加工装置であって、さらに次のような構成を有している。
【００１５】
第１の本発明によるレーザ加工装置は、上記走査領域に対応した２次元の設定平面及び上記加工パターンを表示する設定表示手段と、上記走査領域内における上記加工パターンの配置を上記設定平面上において指定するパターン配置指定手段と、上記パターン配置指定手段により上記設定平面上に配置が指定された上記加工パターンに対して相対的な位置に設けられた参照点に対応する上記走査領域内の位置に上記レーザ光の光軸を実質的に一致させるように上記走査手段を制御する参照用走査制御手段と、上記走査手段よりも上記レーザ光源側に設けられ、上記レーザ光の光軸と略同軸となる受光軸を有し、上記参照用走査制御手段により上記参照点に上記レーザ光の光軸を実質的に一致させた状態で、上記被加工物の少なくとも一部を撮影する撮影手段と、上記撮影手段により撮影された撮影画像及び当該撮影画像上における上記受光軸の位置を表示する撮影画像表示手段とを備えて構成される。
【００１６】
この様な構成により、ユーザは、パターン配置指定手段を用いて、設定平面上に加工パターンを配置することができ、設定表示手段を用いて、当該配置状態を確認することができる。一方、参照用走査制御手段は、上記加工パターンの参照点が対応する位置にレーザ光の光軸を実質的に一致させるように走査部を制御しており、この状態で、撮像手段によって撮影された撮影画像が、受光軸の位置とともに撮影画像表示手段により表示される。
【００１７】
上記撮像手段の受光軸は、レーザ光の光軸と略同軸となっており、撮影画像上における受光軸の位置は、設定平面上で指定した参照点に対応している。つまり、設定平面上で上記参照点の位置を加工位置として指定すれば、受光軸が指していたワーク上の位置にレーザ光が照射される。この様にして、ユーザは、加工パターンと被加工物との位置関係を確認することができる。例えば、撮影画像表示手段を見ながら、設定画面上における加工パターンの配置を決定すれば、被加工物上における加工位置を迅速かつ容易に指定することができる。
【００１８】
第２の本発明によるレーザ加工装置は、上記構成に加えて、上記設定平面上において上記参照点を指定する参照点指定手段を備え、上記参照用走査制御手段が、上記参照点指定手段により指定された上記参照点に対応する上記走査領域内の位置に上記レーザ光の光軸を実質的に一致させるように上記走査手段を制御するように構成される。
【００１９】
第３の本発明によるレーザ加工装置は、上記構成に加えて、上記設定平面上には、上記加工パターンの配置を指定するための加工領域が表示され、上記参照点指定手段が、上記加工領域の内部、周縁部又は外部のいずれかに設けられた点として、上記参照点を指定するように構成される。
【００２０】
第４の本発明によるレーザ加工装置は、上記構成に加えて、上記参照点が、上記加工領域の特徴点であるように構成される。この様な構成により、加工領域の特徴点について、それが対応する被加工対象物上の位置を撮影画像上で確認することができる。従って、設定平面上における加工パターンの配置を容易かつ正確に行うことができる。例えば、加工領域として、矩形三角形、円、扇形、線、円弧、点などを使用することができ、特徴点として、頂点、重心、円の中心、辺の中点などを使用することができる。
【００２１】
第５の本発明によるレーザ加工装置は、上記構成に加えて、上記加工領域が矩形領域からなり、上記参照点が当該矩形領域のいずれかの頂点である。この様な構成により、加工領域が矩形領域である場合に、加工パターンの配置を容易かつ正確に行うことができる。
【００２２】
第６の本発明によるレーザ加工装置は、上記構成に加えて、上記設定表示手段が、上記設定平面上において上記参照点の位置を表示するように構成される。この様な構成により、ユーザは、設定平面上において参照点の位置を認識することができる。例えば、加工領域がその外縁を示す線で表示され、参照点が当該外縁上の点である場合であれば、上記線とは色や濃淡を異ならせて、あるいは、参照点を通る上記線のスタイルを異ならせて、当該参照点を視認可能に表示させることができる。
【００２３】
第７の本発明によるレーザ加工装置は、上記構成に加えて、上記設定表示手段が、上記撮影画像表示手段に表示される被加工物上の領域を上記設定平面上で示すための撮影領域シンボルを表示するように構成される。
【００２４】
第８の本発明によるレーザ加工装置は、上記構成に加えて、上記撮影手段の受光軸に対応する位置が、上記撮影画像表示手段によって表示される上記撮影画像の略中央であるように構成される。受光軸が撮影画像の略中央にあることは必須ではないが、この様な構成にすることによって作業性を更に向上させることができる。
【００２５】
第９の本発明によるレーザ加工装置は、上記構成に加えて、操作入力部を介したユーザからの入力操作に基づいて、上記参照用走査制御手段が上記走査手段を制御し、上記撮影手段が撮影を行うように構成される。この様な構成により、ユーザ操作が行われた場合に、それを撮影画像にリアルタイムで反映させることができる。従って、ユーザは、撮影画像を見ながら種々の操作を行うことができる。
【００２６】
第１０の本発明によるレーザ加工装置は、上記構成に加えて、指定された上記加工パターンの配置が変更された場合に、上記参照用走査制御手段が上記走査手段を制御し、上記撮影手段が撮影を行うように構成される。この様な構成により、加工パターンの配置が変更された場合に、当該変更を撮影画像にリアルタイムで反映させることができる。従って、ユーザは、撮影画像を見ながら、加工パターンの配置を調整することができる。
【００２７】
第１１の本発明によるレーザ加工装置は、上記構成に加えて、上記設定平面内に複数の加工パターンが配置され、上記加工パターンのいずれかが指定された場合に、上記参照用走査制御手段が上記走査手段を制御し、上記撮影手段が撮影を行うように構成される。
【００２８】
第１２の本発明によるレーザ加工装置は、上記構成に加えて、上記参照用走査制御手段が、座標系の回転又は鏡像化を含む座標系変換処理を行うことによって、上記設定平面内における上記参照点の位置から上記走査領域内の位置を求め、上記撮影画像表示手段が、上記座標系の回転又は鏡像化に対応する変換処理後の撮影画像を表示するように構成される。この様な構成により、設定平面上における加工パターンの移動方向と、撮影画像上における受光軸の移動方向を一致させることができる。
【００３２】
第１３の本発明によるレーザ加工方法は、レーザ光を生成するレーザ光源と、上記レーザ光の光軸を加工パターンに基づいて２次元的に走査させる走査手段とを有し、上記レーザ光の走査領域内で位置決めされた被加工物に対しレーザ加工を行うレーザ加工装置であって、さらに、上記走査手段よりも上記レーザ光源側に設けられ、上記レーザ光の光軸と略同軸となる受光軸を有し、上記加工パターンに対して相対的な位置に設けられる参照点に上記レーザ光の光軸を実質的に一致させた状態で、上記被加工物の少なくとも一部を撮影する撮影手段と、上記撮影手段により撮影された撮影画像及び当該撮影画像上における上記受光軸の位置を表示する撮影画像表示手段とを備えたレーザ加工装置における上記レーザ加工を制御するための加工データを生成する加工データ生成方法であって、上記走査領域に対応した２次元の設定平面及び上記加工パターンを表示する設定表示ステップと、上記走査領域内における上記加工パターンの配置を上記設定平面上において指定するパターン配置指定ステップと、上記パターン配置指定ステップにより配置が指定された上記加工パターンに対して相対的な位置に設けられた参照点に対応する上記走査領域内の位置に上記レーザ光の光軸を実質的に一致させるように上記走査手段を制御するための参照用走査データを生成する参照用走査データ生成ステップと、上記設定平面上に配置された上記加工パターンに基づいて、上記加工データを生成する加工データ生成ステップとを備えている。
【００３３】
第１４の本発明によるコンピュータプログラムは、レーザ光を生成するレーザ光源と、上記レーザ光の光軸を加工パターンに基づいて２次元的に走査させる走査手段とを有し、上記レーザ光の走査領域内で位置決めされた被加工物に対しレーザ加工を行うレーザ加工装置であって、さらに、上記走査手段よりも上記レーザ光源側に設けられ、上記レーザ光の光軸と略同軸となる受光軸を有し、上記加工パターンに対して相対的な位置に設けられる参照点に上記レーザ光の光軸を実質的に一致させた状態で、上記被加工物の少なくとも一部を撮影する撮影手段と、上記撮影手段により撮影された撮影画像及び当該撮影画像上における上記受光軸の位置を表示する撮影画像表示手段とを備えたレーザ加工装置における上記レーザ加工を制御するための加工データを生成する加工データ生成方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、上記走査領域に対応した２次元の設定平面及び上記加工パターンを表示する設定表示ステップと、上記走査領域内における上記加工パターンの配置を上記設定平面上において指定するパターン配置指定ステップと、上記パターン配置指定ステップにより配置が指定された上記加工パターンに対して相対的な位置に設けられた参照点に対応する上記走査領域内の位置に上記レーザ光の光軸を実質的に一致させるように上記走査手段を制御するための参照用走査データを生成する参照用走査データ生成ステップと、上記設定平面上に配置された上記加工パターンに基づいて、上記加工データを生成する加工データ生成ステップとを実行するように構成される。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、レーザ光を走査制御するための加工データを迅速かつ容易に作成することができるレーザ加工装置を提供することができる。また、上記加工データを高い精度で作成することができるレーザ加工装置を提供することができる。
【００３５】
また、レーザ光を走査制御するための加工データを迅速かつ容易に作成し、あるいは、高い精度で作成することができる加工データ生成方法を提供することができる。さらに、上記加工データの生成をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１によるレーザ加工装置１００の概略構成例を示した図である。このレーザ加工装置１００は、加工データを生成する加工データ生成装置１と、ワークＷにレーザ光Ｌを照射するレーザマーカ２と、レーザマーカ２によって撮影されたワークＷの撮影画像を表示する撮影画像モニタ３によって構成される。また、レーザマーカ２は、レーザ光Ｌを走査させるマーカヘッド２１と、加工データ生成装置１からの加工データに基づいてマーカヘッド２１の動作制御を行うマーカコントローラ２２によって構成されている。
【００３７】
従来のレーザ加工装置では、加工パターンが、ユーザが希望するワークＷ上の特定部位に形成されるのかをワークＷを目視することによって確認しながら、加工データを生成していた。これに対し、本実施の形態によるレーザ加工装置１００では、ワークＷの撮影画像を表示する撮影画像モニタ３を備え、加工データ生成装置１及び撮影画像モニタ３を連動させることによって、所望のレーザ加工を行うための加工データを迅速かつ容易に生成することができる。しかも、従来のレーザ加工装置に比べて、加工位置を精度よく指定することができる。このようなレーザ加工装置１００の詳細について、以下に説明する。
【００３８】
（レーザマーカ２）
図２は、図１のレーザマーカ２の詳細構成例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の内部構成が示されている。マーカヘッド２１は、レーザ発振部２１１、ビームエキスパンダ２１２、集光部２１３、ハーフミラー２１４、走査部２１５及びカメラ２１６によって構成されている。
【００３９】
レーザ発振部２１１は、図示しないレーザ触媒を有し、マーカコントローラ２２から供給されるレーザ励起光を用いてレーザ媒質を励起することにより、レーザ光を生成するレーザ光発生手段である。また、図示しないＱスイッチを有し、Ｑスイッチによるオン／オフ切替によって、レーザ光を断続的に出力させるパルス発振を行っている。レーザ発振部２１１で生成されたレーザ光は、ビームエキスパンダ２１２、集光部２１３、ハーフミラー２１４及び走査部２１５を順に経由してワークＷに照射される。
【００４０】
ビームエキスパンダ２１２は、レーザ光の光軸上に配置された２つのレンズを有している。ビームエキスパンダ２１２は、これらのレンズの相対距離を変化させることによって、レーザ光Ｌの集光位置を光軸方向に変化させる。
【００４１】
集光部２１３は、レーザ光ＬをワークＷの表面上に集光させるための集光レンズからなる。なお、ビームエキスパンダ２１２を構成するレンズを集光レンズとして兼用することもでき、この場合、集光部２１３を別途設ける必要はない。また、この例では、集光部２１３がビームエキスパンダ２１２及びハーフミラー２１４間に配置されているが、その他の位置、例えば、走査部２１５よりも下流側（ワークＷ側）に集光部２１３を配置することもできる。
【００４２】
走査部２１５は、１対のガルバノミラー２５ａ，２５ｂと、ガルバノミラー２５ａ，２５ｂをそれぞれ回動軸上に保持するガルバノモータ２６ａ及び２６ｂと、ガルバノモータ２６ａ，２６ｂの駆動制御を行う走査制御部２７によって構成される２次元走査手段である。走査部２１５に入射したレーザ光は、１対のガルバノミラー２５ａ，２５ｂで順次に反射された後、ワークＷに向けて出射される。
【００４３】
各ガルバノモータ２６ａ，２６ｂは、回動軸が互いに直交するように配置され、これらの回動軸に取付けられた各ガルバノミラー２５ａ，２５ｂの角度を制御することによって、レーザ光の集光位置を走査面内で変化させる２次元走査を行っている。上記走査面内において互いに直交する方向をＸ方向及びＹ方向とすれば、例えば、一方のガルバノミラー２６ａの角度によってレーザ光がＸ方向に走査され、他方のガルバノミラー２６ｂの角度によってレーザ光がＹ方向に走査されるようになっている。なお、上記走査面は、マーカヘッド２１の基準軸に垂直な面として規定されている。基準軸とは、ガルバノミラー２５ａ，２５ｂの角度を予め定められた基準角度にした場合に、走査部２１５から出射するレーザ光の光軸を意味する。
【００４４】
カメラ２１６は、ワークＷを撮影するための撮像装置であり、撮像素子２８及び撮像レンズ２９からなる。撮像素子２８は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）などの受光素子を２次元配列させた２次元撮像素子であり、ワークＷを撮影して得られた２次元画像は、撮影画像としてマーカコントローラ２２へ出力される。マーカヘッド２１に入射したワークＷの反射光は、レーザ光の経路を逆方向に辿り、少なくともその一部がハーフミラー２１４を透過し、カメラ２１６に到達する。カメラ２１６は、この透過光を受光することによってワークＷを撮影している。
【００４５】
また、カメラ２１６は、撮像レンズ２９の光軸をレーザ光の光軸と一致させるように配置することにより、ワークＷ上におけるレーザ光の焦点位置にカメラ２１６の受光軸を一致させている。すなわち、カメラ２１６の受光軸は、走査部２１５よりも上流側、つまり、レーザ光の経路上であって走査部２１５に対してワークＷ側とは反対側においてレーザ光軸から分離される。このため、走査部２１５によるＸＹ方向への走査にかかわらず、ワークＷ上におけるレーザ光の２次元的な集光位置は、カメラ２１６の受光軸と常に一致しており、カメラ２１６は、レーザ光Ｌの集光位置を含むワークＷの表面画像を撮影することができる。
【００４６】
なお、このカメラ２１６は、少なくともワークＷの一部を撮影できるものであればよく、ワークＷの全体を同時に撮影できるものである必要はなく、レーザ光Ｌの走査領域の全体を同時に撮影できるものである必要もない。また、このカメラ２１６にズームレンズを設けて、ユーザによって指定された倍率でワークＷを撮影し、その拡大画像を出力させるようにしておくことが望ましい。また、カメラ２１６は、必要に応じて静止画像を生成するスチルカメラであってもよいが、周期的に撮影を行って、動画像を生成するビデオカメラである方が望ましい。
【００４７】
一方、マーカコントローラ２２は、励起光生成部２２１、電源２２２、制御部２２３及びシンボル合成部２２４によって構成される。励起光生成部２２１は、電源２２２から駆動電圧が供給され、レーザ励起光を発生している。このレーザ励起光は、光ファイバケーブルを介してマーカヘッド２１内のレーザ発振部２１１へ送られる。制御部２２３は、加工データ生成装置１からの制御データに基づいて、励起光生成部２２１や、マーカヘッド２１内のレーザ発振部２１１、ビームエキスパンダ２１２、走査部２１５及びカメラ２１６をそれぞれ制御している。シンボル合成部２２４は、マーカヘッド２１内のカメラ２１６により撮影された撮影画像に対し、カメラ２１６の受光軸の位置を示すシンボルを合成し、撮影画像モニタ３へ出力する。
【００４８】
図３は、マーカヘッド２１の内部構成を示した斜視図である。この図には、図２のレーザ発振部２１１、ビームエキスパンダ２１２、ハーフミラー２１４、走査部２１５及びカメラ２１６が示されており、更に、固定ミラー２１７及び２１８が更に示されている。なお、図２の集光部２１３は、ビームエキスパンダ２１２と一体化されて組み込まれている。
【００４９】
レーザ発振部２１１から照射されたレーザ光は、固定ミラー２１７で９０°反射されてビームエキスパンダ２１２に入射し、このビームエキスパンダ２１２でビーム径が調整された後、ハーフミラー２１４で９０°反射されて走査部２１５に入射する。そして、走査部２１５に入射したレーザ光は、１対のガルバノミラーで順に反射され、ワークＷへ照射される。
【００５０】
一方、カメラ２１６は、その受光軸が固定ミラー２１８で反射されてハーフミラー２１４へ到達し、ハーフミラーを透過した受光軸は、ハーフミラー２１４で反射されたレーザ光の光軸と同軸上となるように、レーザ光の光路に合流する。従って、１対のガルバノミラーをそれぞれ回動させて、レーザ光の光軸を２次元走査させると、カメラ２１６の受光軸も同様にして２次元走査され、レーザ光の光軸とカメラ２１６の受光軸とは、同軸のまま維持される。
【００５１】
（撮影画像モニタ３）
図４は、撮影画像モニタ３に表示される撮影画像の一例を示した図である。撮影画像モニタ３には、レーザマーカ２のカメラ２１６の撮影画像と、カメラ２１６の受光軸を表示する受光軸シンボル３０が表示されている。ここでは、直交する２本の直線３０ａ，３０ｂからなるクロスシンボルが撮影画像に重畳させて表示されており、撮影画像の中央に位置するクロスシンボルの交点が、カメラ２１６の受光軸の位置を示している。なお、受光軸の位置は、撮影画像のほぼ中央にあることが望ましいが、撮影画像内に存在していればよく、必ずしも中央である必要はない。
【００５２】
（加工データ生成装置１の設定画面１０）
図５は、加工データ生成装置１によって表示される設定画面１０の一例を示した図である。この設定画面１０は、パターン指定エリア１１及び配置指定エリア１２からなる。ユーザは、設定画面１０を見ながらマウスやキーボードを操作し、加工情報を指定することができる。この加工情報には、加工パターンと、当該加工パターンの走査領域内における位置及び傾きが含まれている。加工データ生成装置１は、これらの加工情報に基づいて走査部２１５の制御データを生成し、レーザ加工に先立って、当該制御データを含む加工データをレーザマーカ２へ送出する。
【００５３】
パターン指定エリア１１は、ユーザが加工パターンを指定するための画面領域である。加工パターンとは、レーザ光Ｌの軌跡によって描かれる形状の情報である。本実施の形態では、加工パターンとしてＸＹ平面上の２次元パターンが指定されるものとする。この図では、加工パターンの種類として文字が選択されている状態が示されている。この場合、ユーザは、文字入力欄１１０をクリックして選択し、当該文字入力欄１１０に文字列、例えば「ＡＢＣ」を入力することによって、当該文字列からなる加工パターンを指定することができる。
【００５４】
一方、配置指定エリア１２は、ワークＷ上における加工パターンの配置を指定するための画面領域であり、設定画面１０の左側に配置されている。この配置指定エリア１２内には、設定平面が表示されており、ユーザは、マウス等を用いて、加工パターン「ＡＢＣ」を表す加工オブジェクト１２０を任意に配置することができる。本実施の形態では、設定平面上の任意の位置に任意の傾きで配置することができるものとする。この様にして設定平面上における加工オブジェクト１２０の位置及び傾きを決定すれば、レーザ加工時に必要となる走査部２１５の制御データを生成することができる。
【００５５】
配置指定エリア１２内には、２以上の加工オブジェクト１２０を配置することができる。２以上の加工オブジェクト１２０が配置されている場合、これらの加工オブジェクト１２０のいずれか１つが編集対象であり、その選択は、例えば、ユーザによる加工オブジェクト１２０のクリック操作によって行われる。図示した配置指定エリア１２には、編集対象の加工オブジェクト１２０と、編集対象ではない加工オブジェクト１２０’が示されている。
【００５６】
設定平面とは、レーザ光Ｌの２次元的な走査領域（走査面）に対応した平面であり、ワークＷをマーカヘッド２１側から見た場合の２次元平面に相当する。つまり、配置指定エリア１２内には、マーカヘッド２１のＸ方向及びＹ方向を座標軸とする直交座標として規定された設定平面が表示されており、当該設定平面内の任意の位置が、走査部２１５の走査面内の位置に一対一に対応づけられている。ただし、配置指定エリア１２だけを見ても、設定平面上の各位置がワークＷ上のどの位置に対応しているのかが、ユーザにはわからない。
【００５７】
加工オブジェクト１２０は、加工領域１２１、加工パターン１２２及び参照用ハンドル１２３によって構成される。加工領域１２１は、設定平面内における加工パターン１２２の位置及び傾きを示すシンボルであり、加工パターン１２２は、この加工領域を基準として設定平面上に配置されている。図中では、加工領域１２１として矩形形状が表示され、当該矩形領域内に加工パターン１２２が表示される場合が一例として示されているが、加工領域１２１は、矩形形状には限定されず、また、加工パターン１２２は、加工領域１２１を基準として配置されていればよく、加工領域１２１内に配置されていなくてもよい。
【００５８】
参照用ハンドル１２３は、加工領域１２１の特徴点に配置されたシンボルであり、１つの加工領域１２１に対し、２以上の参照用ハンドル１２３が設けられている。ユーザは、マウスカーソルＭＣをいずれかの参照用ハンドル１２３に合わせてクリックすることにより、当該参照用ハンドル１２３を参照点として選択することができる。図中では、矩形形状の４頂点と、対角線の交点にそれぞれ参照用ハンドル１２３が設けられ、１つの加工領域１２１に合計５個の参照用ハンドル１２３が設けられている例が示されている。
【００５９】
ユーザが、いずれかの参照用ハンドル１２３を参照点として選択すれば、加工データ生成装置１からレーザマーカ２へ制御データが出力され、レーザマーカ２の走査部２１５が、当該参照点に対応する走査領域内の位置にレーザ光軸を一致させる。その後も、走査部２１５は、選択されている参照点とレーザ光軸が常に一致するようにリアルタイムに走査制御を行っている。つまり、ユーザが、ある参照用ハンドル１２３を参照点として選択した状態のままで設定平面上で加工領域１２１を移動させ、傾きを変化させ、あるいは、別の参照用ハンドル１２３を新たな参照点として選択した場合には、これらの操作に応じて、走査部２１５がレーザ光軸を移動させ、参照点とレーザ光軸とを常に連動させている。
【００６０】
例えば、参照点を選択した後、ユーザが、配置指定エリア１２内で加工オブジェクト１２０をＸ方向（Ｙ方向）に移動させれば、走査領域内においてレーザ光軸もＸ方向（Ｙ方向）に移動する。このため、撮影画像モニタ３内に表示される画像も、受光軸をＸ方向（Ｙ方向）に移動したときの撮影画像となる。この様にして、配置指定エリア１２内において参照点を指定すれば、当該参照点に対応する走査領域内の位置にレーザ光軸を一致させた状態で、ワークＷを撮影した撮影画像を撮影画像モニタ３で見ることができる。
【００６１】
このとき、ユーザは、撮影画像上で受光軸シンボル３０が指している位置により、レーザ光が集光されるワークＷ上の位置を確認することができる。つまり、加工データ生成装置１における設定平面上の位置（参照点）に対応するワークＷ上の位置を撮影画像モニタ３に表示された撮影画像によって確認することができる。このため、撮影画像モニタ３を見ながら、加工オブジェクト１２０を移動させたり、その傾きを変化させれば、当該加工パターンをワークＷ上の所望の位置に所望の傾きで配置させることができる。しかも、撮影画像モニタ３にワークＷの拡大画像を表示させれば、ワークＷを目視していた従来のレーザ加工装置に比べて、加工位置をワークＷ上において高い精度で指定することが可能になる。
【００６２】
（撮影画像モニタ３を用いた位置調整）
図６は、位置調整用の参照点が選択された場合における配置指定エリア１２内の表示例が示されている。参照用ハンドル１２３が参照点１２４として選択される場合、位置調整用又は傾き調整用のいずれか一方の参照点１２４として選択される。位置調整用の参照点１２４として指定された場合、設定平面内において加工オブジェクト１２０を平行移動させることができる。一方、傾き調整用の参照点１２４として指定された場合には、設定平面内において、所定の回転軸を中心として、加工オブジェクト１２０を回転させることができる。
【００６３】
この図では、ユーザが、配置指定エリア１２内において、加工オブジェクト１２０の左下の頂点にある参照用ハンドル１２３を位置調整用の参照点１２４として選択した場合が示されている。このとき、配置指定エリア１２内には、参照点１２４を中心とする矩形領域を示す撮影領域シンボル１２５が表示される。この撮影領域シンボル１２５は、カメラ２１６によって撮影され、撮影画像モニタ３に表示されるワークＷ上の領域を設定平面上で示すためのものである。
【００６４】
この状態で、ユーザは、マウスを用いて加工オブジェクト１２０をドラッグすることにより、設定平面上において、加工オブジェクト１２０を平行移動させることができる。つまり、その傾きを一定に維持したまま、位置のみを変化させることができる。この様にして設定平面上で加工オブジェクト１２０を移動させれば、それに応じて撮影領域シンボル１２５も移動し、撮影画像モニタ３に表示される撮影画像も、上記移動に対応して、カメラ２１６の受光軸をワークＷ上で移動させて撮影された画像となる。
【００６５】
図７は、図６の場合における撮影画像モニタ３の表示例を示した図である。加工データ生成装置１において位置調整用の参照点１２４が選択されている場合、撮影画像モニタ３には、図６の撮影領域シンボル１２５で示された設定平面上の領域に相当するワークＷの画像が表示されている。ユーザは、この撮影画像モニタ３を見ながら、設定平面上で加工オブジェクト１２０を移動させることにより、撮影画像上で受光軸をワークＷ上の所望の位置に一致させることができる。その結果、ワークＷ上の上記所望の位置に相当する設定平面上の位置に参照点を移動させることができる。
【００６６】
この図では、半導体デバイスが搭載されたプリント基板をワークＷとしており、カメラ２１６によって撮影された当該ワークＷの撮影画像が表示されている。また、ユーザが、受光軸シンボル３０で示されている受光軸を上記半導体デバイスのパッケージ左下の頂点付近に一致させた状態が示されている。
【００６７】
ワークＷ上において、カメラ２１６の受光軸はレーザ光軸と常に一致しているため、このときの設定平面上における参照点の位置が、半導体デバイスのパッケージ左下の頂点に対応していることがわかる。このようにして、ユーザは、撮影画像モニタ３を見ながら、設定平面上で加工オブジェクト１２０を移動させるだけで、ワークＷ上の任意の位置に相当する設定平面上の位置を見つけることができるので、加工オブジェクト１２０の位置調整を迅速かつ容易に行うことができる。しかも、この撮影画像が拡大画像であれば、高い精度で調整することができる。
【００６８】
（撮影画像モニタ３を用いた傾き調整）
図８は、傾き調整用の参照点が選択された場合における配置指定エリア１２内の表示例が示されている。この図では、ユーザが、配置指定エリア１２内において、加工オブジェクト１２０の右下の頂点にある参照用ハンドル１２３を傾き調整用の参照点１２４として選択した場合が示されている。
【００６９】
このとき、ユーザは、マウスを用いて加工オブジェクト１２０をドラッグすることにより、設定平面上において、加工オブジェクト１２０を回転させることができるが、平行移動させることはできない。この点を除き、加工データ生成装置１の動作は、位置調整用の参照点が選択された場合と全く同様である。上記回転中心は、傾き調整用の参照点以外の任意の点、例えば、回転の対象となる加工オブジェクト１２０の重心とすることができる。この例では、直前に指定された位置調整用の参照点、つまり、加工オブジェクトの左下の頂点を回転中心として、加工オブジェクト１２０を回転させることができるものとする。
【００７０】
図９は、図８の場合における撮影画像モニタ３の表示例を示した図である。加工データ生成装置１において傾き調整用の参照点１２４が選択されている場合、位置調整用の参照点が選択されている場合（図７）と同様、撮影画像モニタ３には、図８の撮影領域シンボル１２５で示された設定平面上の領域に相当するワークＷの画像が表示されている。ユーザは、この撮影画像モニタ３を見ながら、設定平面上で加工オブジェクト１２０を回転させることにより、ワークＷ上における位置関係を確認しながら、設定平面上における加工オブジェクト１２０の傾きを調整することができる。
【００７１】
ここでは、撮影画面上における受光軸の位置が、設定平面上における傾き調整用の参照点に対応する位置となっているが、ユーザのマウス操作に応じて、受光軸が撮影画面上で自由に移動できるようにすることもできる。この場合、加工オブジェクト１２０には、受光軸の移動方向が傾きとして反映され、移動距離は反映されないようにすればよい。
【００７２】
この図には、ユーザがマウス操作を行って、撮影画面上で受光軸を半導体デバイスのパッケージ右下の頂点付近に一致させた状態が示されている。この結果、加工オブジェクト１２０の下辺が、上記パッケージの下辺と平行になるように、設定平面上で加工オブジェクト１２０を傾けることができる。
このようにして、ユーザは、撮影画像モニタ３を見ながら、設定平面上で加工オブジェクト１２０を回転させるだけで、ワークＷ上の任意の傾きに相当する設定平面上における傾きを見つけることができるので、加工オブジェクト１２０の傾き調整を迅速かつ容易に行うことができる。しかも、この撮影画像が拡大画像であれば、高い精度で調整することができる。
【００７３】
図１０には、図６〜図９に示した加工パターンの位置調整及び傾き調整後にレーザ加工を行った結果が示されている。ワークＷには、上記位置調整及び傾き調整を行った通りのレーザ加工が行われている。つまり、本実施の形態によるレーザ加工装置１００を用いれば、撮影画像モニタ３を見ながら、加工データ生成装置１を操作するだけで、加工パターンのワークＷ上における位置及び傾きを正確に指定することができる。
【００７４】
（加工データ生成装置１の構成）
図１１は、加工データ生成装置１の要部について一構成例を示したブロック図である。加工データ生成装置１は、操作入力部１３０、加工データ編集部１３１、画面表示部１３２、加工データ生成部１３３及び参照用走査データ生成部１３４により構成される。この加工データ生成装置１は、ユーザ操作に基づいて加工データを生成し、レーザ加工に先立って当該加工データをマーカコントローラ２２へ送信する装置である。これに加えて、本実施の形態による加工データ生成装置１は、加工データの編集中に、ユーザが指定した参照点にレーザ光軸を一致させるための参照用走査データをマーカコントローラ２２へ送信している。
【００７５】
操作入力部１３０は、キーボードやマウスなどからなる操作入力手段である。ユーザは、操作入力部１３０を用いて、設定画面１０上のメニューの選択、入力欄への文字入力、オブジェクトの選択やドラッグなどの操作を行って、加工データを生成するための各種情報を指定する。
【００７６】
画面表示部１３２は、図５の設定画面１０を表示する表示装置であり、ＣＲＴや液晶表示装置などが用いられる。設定画面１０は、加工情報記憶部１４４内の加工情報や、参照点情報記憶部１４５内の参照点情報に基づいて生成される。
【００７７】
加工データ生成部１３３は、加工情報記憶部１４４内の加工情報に基づいて加工データを生成し、マーカコントローラ２２へ送出する。加工データは、レーザマーカ２による加工内容を特定した制御データであり、走査部２１５を制御するための走査データが含まれている。また、加工データのマーカコントローラ２２への送出は、加工データの編集完了後であって、レーザマーカ２によるレーザ加工の開始前に行われる。
【００７８】
参照用走査データ生成部１３４は、参照点情報記憶部１４５内の参照点情報に基づいて走査データを生成し、参照用走査データとしてマーカコントローラ２２へ送出する。この参照用走査データは、加工パターンの位置調整又は傾き調整を行うために、レーザ光軸を参照点に一致させるように走査部２１５を制御するための走査データである。参照用走査データのマーカコントローラ２２への送出は、加工パターンの編集中に、あるいは、参照点が選択されている期間中に繰り返し行われる。また、送出の周期は、走査部２１５が参照点１２４の移動にリアルタイムで追従できる程度の短い周期であることが望ましい。
【００７９】
なお、加工データ生成部１３３及び参照用走査データ生成部１３４は、いずれも設定平面上の位置を走査領域内の位置へ変換する処理を行っており、いずれによって変換された場合であっても、設定平面上の同じ位置は走査領域内の同じ位置に変換されるようになっている。
【００８０】
加工データ編集部１３１は、加工データの作成及び編集を行うための処理部であり、加工パターン指定部１４０、位置調整部１４１、傾き調整部１４２、参照点選択部１４３、加工情報記憶部１４４及び参照点情報記憶部１４５からなる。この加工データ編集部１３１は、加工データを生成するだけでなく、加工データの編集中には、設定画面１０を表示させるために画面表示部１３２の表示制御を行っている。
【００８１】
加工パターン指定部１４０は、レーザ光の軌跡が描く形状を加工パターンとして特定する処理部であり、設定画面１０のパターン指定エリア１１に対するユーザ操作に基づいて加工パターンを特定し、加工情報記憶部１４４に格納する。
【００８２】
参照点選択部１４３は、参照点を特定するための処理部であり、設定画面１０の配置指定エリア１２内において、いずれかの参照用ハンドル１２３を選択するユーザ操作に基づいて、当該参照用ハンドル１２３を参照点１２４として選択する。新たな参照点が選択された場合には、新たな参照点の位置情報が参照点情報記憶部１４５に格納される。
【００８３】
位置調整部１４１は、加工パターンの位置を調整するための処理部であり、位置調整用の参照点が選択されている場合に、ユーザ操作に基づいて、設定平面上において加工オブジェクト１２０を平行移動させる処理を行っている。移動後の加工パターンの位置情報は、加工情報記憶部１４４に格納される。また、加工オブジェクト１２０の移動に伴って移動した参照点１２４の位置情報は、参照点情報記憶部１４５に格納される。
【００８４】
傾き調整部１４２は、加工パターンの傾きを調整するための処理部であり、傾き調整用の参照点が選択されている場合に、ユーザ操作に基づいて、設定平面上における加工オブジェクト１２０を回転させる処理を行っている。回転後の加工パターンの傾き情報は、加工情報記憶部１４４に格納される。また、加工オブジェクト１２０の回転に伴って移動した参照点１２４の位置情報は、参照点情報記憶部１４５に格納される。
【００８５】
加工情報記憶部１４４は、加工パターンや、加工パターンの位置及び傾きなどの加工データを生成するために必要な加工情報を記憶する記憶手段である。参照点情報記憶部１４５は、ユーザが選択している参照点の設定平面上における位置を記憶する記憶手段である。
【００８６】
本実施の形態によるレーザ加工装置１００では、設定平面上に配置された加工オブジェクト１２０の参照点１２４がユーザによって選択され、当該参照点１２４に対応する走査領域内の位置にレーザ光軸を一致させるように、レーザマーカ２の走査部２１５を制御している。また、カメラ２１６の受光軸はレーザ光軸と一致しており、その撮影画像が、受光軸の位置を示す受光軸シンボル３０とともに撮影画像モニタ３に表示される。
【００８７】
このようなレーザ加工装置１００を用いれば、設定平面上の参照点１２４に相当するワークＷ上の位置を、撮影画像上における受光軸の位置として正確に把握することができる。このため、撮影画像モニタ３を見ながら、設定平面上で加工オブジェクト１２０を移動させ、あるいは、回転させれば、ワークＷ上の所望の位置に所望の傾きをもって加工パターンを形成するための加工データを容易かつ迅速に生成することができる。
【００８８】
しかも、撮影画像モニタ３に、ワークＷの少なくとも一部を拡大して表示させることにより、従来のワークＷの目視による調整作業では実現できなかったような高い精度で加工パターンの位置及び傾きの調整を行うことができる。
【００８９】
実施の形態２．
実施の形態１では、加工データ生成装置１の設定平面を規定する座標系が、レーザマーカ２の走査領域を規定する座標系と一致している場合の例について説明した。これに対し、本実施の形態では、加工データ生成装置１の設定平面の座標系と、レーザマーカ２の走査領域の座標系とが異なり、回転又は鏡像化を含む座標系変換処理が行われる場合について説明する。
【００９０】
図１２は、設定平面及び走査領域の座標系の一例を示した説明図であり、図中の（ａ）には走査領域の座標系、（ｂ）には、設定画面１０に表示された設定平面の座標系がそれぞれ示されている。設定平面及び走査領域は、Ｘ方向に相当するＸ軸と、Ｙ方向に相当するＹ軸の２軸を直交させた直交座標で表されている。また、ユーザが直感的に理解し易いように、加工データ生成装置１に表示される設定平面と、マーカヘッド２１からワークＷを見たときの走査領域とが完全に一致する座標系となるように、設定平面及び走査領域が対応づけられている。
【００９１】
しかしながら、走査領域の座標系が、設定平面の座標系を回転させ、あるいは、鏡像化した座標系である方が、ユーザが直感的に理解し易く、加工データの作成作業が効率的であるという場合もある。例えば、ワークＷ上に回転させた文字を印字する場合であっても、設定画面１０上では、回転させていない文字を加工パターンとして表示させる方が作成効率がよい場合がある。また、レーザ加工によって金型を製作する場合や、透明体の裏面（視認側とは反対側の面）にパターンを印字するような場合には、設定画面１０上では鏡面化されていない加工パターンを表示させる方が作成効率がよい場合がある。
【００９２】
設定平面及び走査領域の座標系が異っている場合、加工データ生成装置１で生成され、レーザマーカ２へ送出される走査部２１５の制御データに対し、設定平面から走査領域への座標系変換を行う必要がある。
【００９３】
（座標系変換部１３５，１３６）
図１３は、実施の形態２によるレーザ加工装置１００を構成する加工データ生成装置１の要部の一構成例を示したブロック図である。この加工データ生成装置１を図１１の装置（実施の形態１）と比較すれば、座標系変換部１３５及び１３６を備えている点で異なっている。なお、レーザ加工装置１００の基本的構成や、加工データ生成装置１のその他の構成は、実施の形態１の場合と同様であるため、重複する説明を省略する。
【００９４】
座標系変換部１３５は、加工データ生成部１３３によって生成された加工データについて、ユーザにより指定された座標系変換を行って、マーカコントローラ２２へ送出する。一方、座標系変換部１３６は、参照用走査データ生成部１３４によって生成された参照用走査データについて、ユーザにより指定された座標系変換を行って、マーカコントローラ２２へ送出する。なお、座標系変換部１３５及び１３６が行う処理は、処理対象が異なっているが、同一の座標系変換処理である。
【００９５】
図１４は、図１３の座標系変換部１３５，１３６による座標系変換処理の一例を示した説明図である。図中の（ａ）には、座標系変換を行わない場合の加工パターン「Ｆ」が示され、（ｂ）〜（ｈ）には、座標系変換後の加工パターンがそれぞれ示されている。すなわち、座標系変換部１３５，１３６は、（ａ）の加工情報に基づいて（ａ）〜（ｈ）のいずれかの加工情報を生成している。
【００９６】
座標系変換部１３５，１３６において実行される座標系変換は、鏡像化処理及び回転処理の一方又は組み合わせからなる。ここでは、鏡像化処理が、Ｙ軸に関して反転させる処理であるものとする。また、回転処理は、座標原点を中心とする９０度×ｎ（ｎは１〜３の整数）の右回転であるものとする。つまり、無変換の場合も含めて、合計８通りの変換処理のいずれかが座標系変換部１３５，１３６において行われる。
【００９７】
図中の（ｂ）〜（ｄ）には、（ａ）の加工パターン「Ｆ」を９０度、１８０度、２７０度だけ右回転させた結果が示されている。また、図中の（ｅ）には、（ａ）の加工パターン「Ｆ」をＹ軸に関して鏡像化させた結果が示されている。図中の（ｆ）〜（ｈ）には、鏡像化された（ｅ）の加工パターンを更に９０度、１８０度、２７０度だけ右回転させた結果が示されている。
【００９８】
このような座標系変換が加工データ生成装置１において行われている場合、設定画面１０内における参照点１２４の移動方向と、撮影画像モニタ３に表示されている受光軸の移動方向が一致せず、ユーザは直感的に理解し難くなるという問題が生じる。例えば、座標系変換部１３６が、図１４（ｂ）に示した９０度の右回転処理を行っている場合、配置指定エリア１２内において加工オブジェクト１２０を左に移動させると、撮影画像モニタ３では、受光軸が上へ移動することになる。また、図１４（ｅ）に示した鏡像化処理を行っている場合、加工オブジェクト１２０を左に移動させると、撮影画像モニタ３内で受光軸が右へ移動することになる。このような状況では、位置調整や傾きの調整の作業が困難になる。
【００９９】
そこで、本実施の形態によるレーザ加工装置１００では、撮影画像についても座標系変換部１３５，１３６と同様の座標変換を行って、当該変換後の画像を撮影画像モニタ３に表示させることにより、位置調整や傾きの調整の作業性を向上させている。
【０１００】
（座標系変換部２２５）
図１５は、実施の形態２によるレーザ加工装置１００を構成するレーザマーカ２の一構成例を示したブロック図である。このレーザ加工装置１００を図２の装置（実施の形態１）と比較すれば、マーカコントローラ２２が座標系変換部２２５を備えている点で異なっている。なお、その他の構成は、実施の形態１の場合と同様である。
【０１０１】
座標系変換部２２５は、撮影画像を回転させ、あるいは、鏡像化させる座標系変換を行っている。この座標系変換処理は、加工データ生成装置１内の座標系変換部１３６が行っている座標系変換処理に対応する処理である。例えば、座標系変換部１３６が、図１４（ｂ）に示した９０度の右回転処理を行っている場合、座標系変換部２２５も、撮影画像を９０度だけ右回転させる。また、座標系変換部１３６が、図１４（ｅ）に示した鏡像化処理を行っている場合には、座標系変換部２２５も、撮影画像をＹ軸に関し鏡像化させる。この様にして変換された撮影画像が、撮影画像モニタ３に表示される。
【０１０２】
図１６は、図１５の座標系変換部２２５による座標系変換処理の一例を示した図である。図中の（ａ）〜（ｈ）には、座標系変換部１３６が、それぞれ図１４の（ａ）〜（ｈ）に示した座標系変換処理を行っている場合に、撮影画像モニタ３に表示される撮影画像が示されている。
【０１０３】
図中の（ａ）は、座標系変換を行っていない撮影画像である。図中の（ｂ）〜（ｄ）は、撮影画像を９０度、１８０度、２７０度だけ右回転させた画像である。図中の（ｅ）は、撮影画像をＹ軸に関して鏡像化させた画像である。図中の（ｆ）〜（ｈ）は、鏡像化された（ｅ）の画像を更に９０度、１８０度、２７０度だけ右回転させた画像である。
【０１０４】
本実施の形態によるレーザ加工装置１００では、マーカコントローラ２２内に座標系変換部２２５が設けられ、この座標系変換部２２５が撮影画像について座標系変換部１３６と同様の座標系変換を行っている。このため、配置指定エリア１２内における加工オブジェクト１２０の動きと、撮影画像モニタ３に表示された撮影画像上の受光軸の動きを一致させることができる。従って、ユーザは直感的に理解し易く、位置調整及び傾き調整の作業効率を向上させることができる。
【０１０５】
なお、本実施の形態では、加工データ生成装置１内の座標系変換部１３５及び１３６が、座標系の回転及び鏡像化による座標系変換処理を行う場合について説明したが、これらの座標系変換部１３５及び１３６は、走査面及び加工面の相対的な傾きを考慮した座標系変換処理も行うこともできる。ただし、座標系変換処理２２５において、このような座標系変換処理についても対応する処理を行うことは必ずしも必要でない。すなわち、走査部２１５のＸＹ方向によって規定される走査平面と、ワークＷ上の加工面とが平行ではなく傾きを有している場合に、設定平面内における加工パターンと、加工面を正面から見たときの加工パターンとが一致するように、座標系変換部１３５及び１３６において傾き調整を行うことができる。この傾き調整は、Ｘ軸に関して（つまりＹＺ平面上で）加工面及び走査面がなす角度をθｘ、Ｙ軸に関して（つまりＸＺ平面上で）加工面及び走査面がなす角度をθｙとすれば、Ｘ方向の長さをcosθｘ倍、Ｙ方向の長さをcosθｙ倍する処理に相当する。このような傾き調整を行うことが、撮影画像モニタ３上の撮影画像に与える影響は、撮影画像のＸ方向、Ｙ方向に関する表示倍率を変化させることと等価であり、ユーザの直感的な理解を妨げることはない。
【０１０６】
なお、上記の各実施の形態では、加工データ生成装置１によって、配置指定エリア１２内に表示される加工オブジェクト１２０が、矩形形状の加工領域１２１であり、その４頂点と重心に参照用ハンドル１２３を有している例について説明したが、本発明は、このような場合に限定されない。
【０１０７】
図１７〜図１９は、加工オブジェクト１２０の他の例を示した図である。図１７には、加工パターンが円弧形状である場合の加工オブジェクト１２０の一例が示されている。この加工オブジェクト１２０は、円弧形状の加工パターン１２２と、３つの参照用ハンドル１２３からなる。この場合、加工領域１２１は加工パターン１２２と一致している。参照用ハンドル１２３は、加工パターン１２２の両端と、円弧の中心点に設けられている。
【０１０８】
図１８には、加工パターンが直線形状である場合の加工オブジェクト１２０の一例が示されている。この加工オブジェクト１２０は、直線形状の加工パターン１２２と、２つの参照用ハンドル１２３からなる。この場合も、加工領域１２１は加工パターン１２２と一致している。参照用ハンドル１２３は、加工パターン１２２の両端に設けられている。
【０１０９】
図１９には、加工パターンが円弧状に配列させた文字列である場合の加工オブジェクト１２０の一例が示されている。この加工オブジェクト１２０は、異径同心円の円弧と半径によって囲まれた加工領域１２１と、文字列を円弧状に配列させた加工パターン１２２と、５つの参照用ハンドル１２３からなる。加工パターン１２２を構成する各文字は、円弧の中心点が下となる向きに、円弧に沿って配列され、加工領域１２１に内包されている。参照用ハンドル１２３は、２つの円弧の両端と、これらの円弧の中心に設けられている。
【０１１０】
いずれの場合でも、参照用ハンドル１２３は、加工領域１２１又は加工パターン１２２の特徴的な位置に設けられている。このため、これらの参照用ハンドル１２３のいずれかを参照点１２４として選択すれば、位置調整や傾き調整を迅速かつ容易に行うことができる。なお、参照用ハンドル１２３を設けることなく、あるいは、これに加えて、加工領域１２１に対する相対的な位置として、任意の位置を参照点として指定できるようにしてもよい。つまり、参照点は、加工オブジェクト１２０と固有の位置関係を維持しながら、加工オブジェクト１２０と連動して移動する点であればよく、当該加工オブジェクト１２０の加工領域１２１の内部、周縁部又は外部のいずれに設けられるものであってもよい。
【０１１１】
また、上記実施の形態では、加工データの編集中に、走査部２１５が、ユーザが設定平面上で指定した参照点にレーザ光軸を一致させる場合について説明したが、本発明は、参照点にレーザ光軸を厳密に一致させる場合には限定されない。参照点とレーザ光軸とのずれは、レーザ加工装置に求められているワークＷの加工精度に比べて無視しうる程度であれば許容することができる。このため、レーザ光軸は、参照点に対応する走査領域内の位置に実質的に一致していればよい。
【０１１２】
また、上記実施の形態では、カメラ２１６の受光軸をレーザ光軸に一致させる場合の例について説明したが、本発明は、両者を厳密に一致させている場合には限定されない。カメラ２１６の受光軸と、レーザ光軸とのずれは、レーザ加工装置に求められているワークＷの加工精度に比べて無視しうる程度であれば許容することができる。このため、カメラ２１６の受光軸はレーザ光軸と略同軸となっていれば足りる。
【０１１３】
なお、上記実施の形態では、加工データ生成装置１と撮影画像モニタ３が、マーカコントローラ２２にそれぞれ接続される別個の装置である場合の例について説明したが、本発明は、この様な場合に限定されない。すなわち、加工データ生成装置１が、その設定画面１０上において画面を分割し、撮影画像も表示させるように構成してもよい。
【０１１４】
また、上記実施の形態では、２次元のＸＹ平面にて加工を行なうレーザ加工装置の例について説明したが、本発明は、この様な場合に限定されない。例えば、レーザ光の焦点位置を更にＺ方向にも走査できる走査手段を有する３次元レーザ加工装置におけるＸＹ平面に関する加工位置の指定にも利用できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】本発明の実施の形態１によるレーザ加工装置１００の概略構成例を示した図である。
【図２】図１のレーザマーカ２の詳細構成例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の内部構成が示されている。
【図３】マーカヘッド２１の内部構成を示した斜視図である。
【図４】撮影画像モニタ３に表示される撮影画像の一例を示した図である。
【図５】加工データ生成装置１によって表示される設定画面１０の一例を示した図である。
【図６】位置調整用の参照点が選択された場合における配置指定エリア１２内の表示例が示されている。
【図７】図６の場合における撮影画像モニタ３の表示例を示した図である。
【図８】傾き調整用の参照点が選択された場合における配置指定エリア１２内の表示例が示されている。
【図９】図８の場合における撮影画像モニタ３の表示例を示した図である。
【図１０】図６〜図９に示した加工パターンの位置調整及び傾き調整後にレーザ加工を行った結果が示されている。
【図１１】加工データ生成装置１の要部について一構成例を示したブロック図である。
【図１２】一般的な設定平面及び走査領域の座標系を示した説明図である。
【図１３】実施の形態２によるレーザ加工装置１００を構成する加工データ生成装置１の要部の一構成例を示したブロック図である。
【図１４】図１３の座標系変換部１３５，１３６による座標系変換処理の一例を示した説明図である。
【図１５】実施の形態２によるレーザ加工装置１００を構成するレーザマーカ２の一構成例を示したブロック図である。
【図１６】図１５の座標系変換部２２５による座標系変換処理の一例を示した図である。
【図１７】加工パターンが円弧形状である場合の加工オブジェクト１２０の一例が示されている。
【図１８】加工パターンが直線形状である場合の加工オブジェクト１２０の一例が示されている。
【図１９】加工パターンが円弧状に配列させた文字列である場合の加工オブジェクト１２０の一例が示されている。
【図２０】従来のレーザ加工装置１０１の概略構成を示した図である。
【図２１】改良された従来のレーザ加工装置の一例を示した図であり、レーザマーカ２の構成が示されている。
【図２２】走査領域の中央部を撮影した撮影画像の一例を示した図である。
【図２３】走査領域の周辺部を撮影した撮影画像の一例を示した図である。
【符号の説明】
【０１１６】
１  加工データ生成装置
２  レーザマーカ
３  撮影画像モニタ
１０  設定画面
１１  パターン指定エリア
１２  配置指定エリア
２１  マーカヘッド
２２  マーカコントローラ
２５ａ，２５ｂ  ガルバノミラー
２６ａ，２６ｂ  ガルバノモータ
２７  走査制御部
２８  撮像素子
２９  撮像レンズ
３０  受光軸シンボル
１００  レーザ加工装置
１２０  加工オブジェクト
１２１  加工領域
１２２  加工パターン
１２３  参照用ハンドル
１２４  参照点
１２５  撮影領域シンボル
１３０  操作入力部
１３１  加工データ編集部
１３２  画面表示部
１３３  加工データ生成部
１３４  参照用走査データ生成部
１３５，１３６  座標系変換部
１４０  加工パターン指定部
１４１  位置調整部
１４２  傾き調整部
１４３  参照点選択部
１４４  加工情報記憶部
１４５  参照点情報記憶部
２１１  レーザ発振部
２１２  ビームエキスパンダ
２１３  集光部
２１４  ハーフミラー
２１５  走査部
２１６  カメラ
２２４  シンボル合成部
２２５  座標系変換部
Ｌ  レーザ光
Ｗ  ワーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図８】
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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４】
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【図７】
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【図９】
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【図１０】
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【図１６】
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【図２２】
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【図２３】
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