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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-12-18
(45)【発行日】2023-12-26
(54)【発明の名称】レーザ加工装置
(51)【国際特許分類】
B23K 26/00 20140101AFI20231219BHJP
B23K 26/082 20140101ALI20231219BHJP
B23K 26/03 20060101ALI20231219BHJP
【ＦＩ】
B23K26/00 M
B23K26/082
B23K26/03
【請求項の数】
9
(21)【出願番号】P 2019236650
(22)【出願日】2019-12-26
(65)【公開番号】P2021104522
(43)【公開日】2021-07-26
【審査請求日】2022-09-12
(73)【特許権者】
【識別番号】000129253
【氏名又は名称】株式会社キーエンス
(74)【代理人】
【識別番号】110001427
【氏名又は名称】弁理士法人前田特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】斎藤 雅紀
【審査官】岩見 勤
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１６－０３６８４１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－０９８４６４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０４－０５１００１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－００６９５１（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１６／００５９３４７（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２３Ｋ ２６／００
Ｂ２３Ｋ ２６／０８２
Ｂ２３Ｋ ２６／０３
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
励起光を生成する励起光生成部と、前記励起光生成部により生成された励起光に基づいてレーザ光を生成するとともに、該レーザ光を出射するレーザ光出力部と、
回転可能な第１及び第２ミラーを有し、前記レーザ光出力部から出射されたレーザ光を、該第１及び第２ミラーを介して被加工物に照射するとともに、該第１及び第２ミラーの回転姿勢を調整することで該被加工物の表面上で２次元走査するレーザ光走査部と、
少なくとも前記レーザ光出力部及び前記レーザ光走査部が内部に設けられた筐体と、を備えるレーザ加工装置であって、
前記筐体の内部に設けられ、所定の加工パターンを前記被加工物の表面上に投影するためのガイド光を出射するガイド光出射部と、
前記筐体の内部において前記レーザ光出力部から前記レーザ光走査部までのレーザ光路の途中に設けられ、前記ガイド光出射部から出射されたガイド光を前記レーザ光路に合流させるガイド光合流機構と、
前記筐体の内部に設けられ、前記レーザ光走査部によって２次元走査される測距光であって、前記レーザ加工装置から前記被加工物の表面までの距離を測定するための測距光を出射する測距光出射部と、
前記筐体の内部において前記レーザ光路のうち前記ガイド光合流機構と前記レーザ光走査部との間に設けられた光学部材を有し、該光学部材によって、前記測距光出射部から出射された測距光を前記ガイド光合流機構と前記レーザ光走査部との間で前記レーザ光路に合流させるとともに、前記レーザ光走査部により前記被加工物の表面上で２次元走査されて該被加工物の表面上で反射した後に前記レーザ光走査部を介して戻る測距光を反射又は透過する測距光合流機構と、
前記筐体の内部に設けられ、前記測距光出射部から出射された測距光であって、前記被加工物の表面上で２次元走査されて反射した後に前記レーザ光走査部及び前記測距光合流機構を介して戻った測距光を受光する測距光受光部と、
前記測距光受光部における測距光の受光位置に基づいて、前記レーザ加工装置から前記被加工物の表面までの距離を測定する距離測定部と、を備え、
前記光学部材は、前記レーザ光、前記ガイド光及び前記測距光それぞれの波長帯域のうち、前記測距光の波長帯域のみを選択的に反射又は透過させることにより、該測距光を前記測距光受光部まで導く
ことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項2】
請求項１に記載されたレーザ加工装置において、前記光学部材は、前記測距光の波長帯域のみを選択的に反射又は透過させるよう、コーティング処理が施されている
ことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項3】
請求項１又は２に記載されたレーザ加工装置において、前記光学部材は、前記測距光の波長帯域のみを選択的に反射する一方、前記レーザ光及び前記ガイド光それぞれの波長帯域を透過させる
ことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項4】
請求項３に記載されたレーザ加工装置において、前記光学部材の表裏には、
前記レーザ光及び前記ガイド光が入射するレーザ光入射面と、
前記レーザ光入射面から入射した前記レーザ光及び前記ガイド光が、前記光学部材を透過して出射するレーザ光出射面と、が設けられ、
前記レーザ光出射面は、前記測距光の波長帯域のみを選択的に反射し、
前記レーザ光入射面は、前記測距光の波長帯域を透過させるように構成されている
ことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項5】
請求項１又は２に記載されたレーザ加工装置において、前記光学部材は、前記測距光の波長帯域のみを選択的に透過させる一方、前記レーザ光及び前記ガイド光それぞれの波長帯域を選択的に反射する
ことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項6】
請求項１から５のいずれか１項に記載されたレーザ加工装置において、前記筐体の内部に設けられ、前記レーザ光出力部から出射されたレーザ光の焦点位置を調整する焦点調整部を備え、
前記測距光合流機構は、前記レーザ光路において、前記焦点調整部と前記レーザ光走査部との間に配置される
ことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項7】
請求項６に記載されたレーザ加工装置において、前記ガイド光合流機構は、前記レーザ光路において、前記レーザ光出力部と前記焦点調整部との間に配置される
ことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項8】
請求項１から７のいずれか１項に記載されたレーザ加工装置において、前記測距光及び前記ガイド光の波長帯域は、双方とも可視光域に設定され、
前記レーザ光の波長は、前記測距光及び前記前記ガイド光の波長よりも長い
ことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項9】
請求項８に記載されたレーザ加工装置において、前記レーザ光の波長は、１０６４ｎｍ、５３２ｎｍ又は３５５ｎｍに設定され、
前記測距光の波長帯域は、６８０ｎｍ以上６９５ｎｍ以下に設定され、
前記ガイド光の波長帯域は、６４５ｎｍ以上６６０ｎｍ以下に設定される
ことを特徴とするレーザ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
ここに開示する技術は、レーザマーキング装置等、被加工物にレーザ光を照射することによって加工を行うレーザ加工装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、被加工物までの距離を測定可能なレーザ加工装置が知られている。
【0003】
例えば特許文献１には、レーザ光源から出射されたレーザ光（パルスレーザ光）を集光する対物集光用レンズと、この対物集光用レンズと被加工物（加工対象物）との間の距離を計測する測距センサと、この測距センサによる計測結果に基づき、レーザ光の焦点位置を調整するアクチュエータと、を備えたレーザ加工装置が開示されている。
【0004】
前記特許文献１に係る測距センサは、同文献に図示されているように、Ｚ軸ステージによって支持されている。そのため、この測距センサは、測距位置が非可変であり、定点までの距離を測定するようになっている。
【0005】
また、レーザ加工装置においては、その加工内容等を予めユーザに視認させるべく、被加工物の表面上にガイド光を出射することで、その表面上に加工パターンを投影することも広く知られている。
【0006】
例えば、特許文献２に開示されているレーザ加工装置は、ガイド光を出射可能なガイド光出射部（ガイド光源）を備えた構成とされている。このガイド光出射部は、レーザ光走査系の光軸と同軸化されており、そのレーザ光走査系によってガイド光を走査することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【文献】特開２００６－３１５０３１号公報
【文献】特開２００８－２２７３７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
前記特許文献１のように測距位置を非可変とした構成では、測距センサの使い勝手に改善の余地が残る。そこで、測距センサから出射される測距光の光軸と、加工用のレーザ光の光軸（特に、レーザ光走査系の光軸）と、を同軸にすることで、そのレーザ光走査系によって測距光を走査することが考えられる。
【0009】
しかしながら、前記特許文献２に開示されているレーザ加工装置のように、同軸化されたガイド光出射部を備えた装置において、さらに測距センサも同軸にしてしまうと、被加工物の表面上で反射された測距光の少なくとも一部が、測距センサではなくガイド光出射部へと戻ってしまい、測距センサでの受光量が減少してしまう可能性がある。測距センサでの受光量の減少は、測定精度の低下を招くため不都合である。
【0010】
ここに開示する技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ガイド光及び測距光を加工用のレーザ光と同軸化しつつ、距離の測定精度を確保することにある。
【課題を解決するための手段】
【0011】
具体的に、本開示の第１の側面は、励起光を生成する励起光生成部と、前記励起光生成部により生成された励起光に基づいてレーザ光を生成するとともに、該レーザ光を出射するレーザ光出力部と、前記レーザ光出力部から出射されたレーザ光を被加工物に照射するとともに、該被加工物の表面上で２次元走査するレーザ光走査部と、少なくとも前記レーザ光出力部及び前記レーザ光走査部が内部に設けられた筐体と、を備えるレーザ加工装置に係る。このレーザ加工装置は、前記筐体の内部に設けられ、所定の加工パターンを前記被加工物の表面上に投影するためのガイド光を出射するガイド光出射部と、前記筐体の内部において前記レーザ光出力部から前記レーザ光走査部までのレーザ光路の途中に設けられ、前記ガイド光出射部から出射されたガイド光を前記レーザ光路に合流させるガイド光合流機構と、前記筐体の内部に設けられ、前記レーザ加工装置から前記被加工物の表面までの距離を測定するための測距光を出射する測距光出射部と、前記筐体の内部において前記レーザ光路のうち前記ガイド光合流機構と前記レーザ光走査部との間に設けられ、前記測距光出射部から出射された測距光を前記レーザ光路に合流させる測距光合流機構と、前記筐体の内部に設けられ、前記被加工物の表面上で反射されて前記レーザ光走査部及び前記測距光合流機構を介して戻った測距光を受光する測距光受光部と、前記測距光受光部における測距光の受光位置に基づいて、前記レーザ加工装置から前記被加工物の表面までの距離を測定する距離測定部と、を備える。
【0012】
そして、本開示の第１の側面によれば、前記測距光合流機構は、前記被加工物の表面上で反射された測距光を前記測距光受光部へ導く光学部材を有し、前記光学部材は、前記レーザ光、前記ガイド光及び前記測距光それぞれの波長帯域のうち、前記測距光の波長帯域のみを選択的に反射又は透過させることにより、該測距光を前記測距光受光部まで導く。
【0013】
この構成によれば、レーザ加工装置から被加工物の表面までの距離を測定する場合、測距光出射部が測距光を出射する。測距光出射部から出射された測距光は、測距光合流機構と、レーザ光走査部と、を順番に通過して被加工物に照射される。被加工物に照射された測距光は、被加工物によって反射された後、レーザ光走査部と、測距光合流機構と、を順番に戻って測距光受光部に至る。この測距光受光部における測距光の受光位置に基づいて、距離測定部が被加工物の表面までの距離を測定する。
【0014】
また、被加工物の表面にガイド光を照射する場合、ガイド光出射部がガイド光を出射する。ガイド光出射部から出射されたガイド光は、ガイド光合流機構と、測距光合流機構と、レーザ光走査部と、を順番に通過して被加工物に照射される。
【0015】
そして、前記の構成によれば、ガイド光出射部及び測距光出射部は、それぞれ加工用のレーザ光と同軸化され、ガイド光と測距光をレーザ光走査部によって走査することができるようになる。
【0016】
具体的に、ガイド光合流機構はレーザ光出力部からレーザ光走査部へ至るレーザ光路の途中に配置され、測距光合流機構は、そのレーザ光路におけるガイド光合流機構とレーザ光走査部との間に配置されている。このように配置した場合、被加工物の表面上で反射されてレーザ加工装置へ戻った測距光は、ガイド光合流機構に到達する前に、測距光合流機構に到達することになる。
【0017】
ここで、前記測距光合流機構を構成する光学部材は、加工用のレーザ光、ガイド光及び測距光それぞれの波長帯域のうち、測距光の波長帯域のみを選択的に反射又は透過させることにより、該測距光を測距光受光部まで導くように構成されている。このように構成することで、ガイド光出射部への測距光（特に、測距光の反射光）の伝搬を抑制し、測距光受光部における受光量を高めることができる。これにより、測定精度の低下を抑制することができるようになる。
【0018】
また、本開示の第２の側面によれば、前記光学部材は、前記測距光の波長帯域のみを選択的に反射又は透過させるよう、コーティング処理が施されている、としてもよい。
【0019】
この構成によれば、選択的な反射又は透過に適した光学部材を構成することができる。
【0020】
また、本開示の第３の側面によれば、前記光学部材は、前記測距光の波長帯域のみを選択的に反射する一方、前記レーザ光及び前記ガイド光それぞれの波長帯域を透過させる、としてもよい。
【0021】
この構成によれば、測定精度の低下を抑制する上で有利になる。
【0022】
また、本開示の第４の側面によれば、前記光学部材の表裏には、前記レーザ光及び前記ガイド光が入射するレーザ光入射面と、前記レーザ光入射面から入射した前記レーザ光及び前記ガイド光が、前記光学部材を透過して出射するレーザ光出射面と、が設けられ、前記レーザ光出射面は、前記測距光の波長帯域のみを選択的に反射し、前記レーザ光入射面は、前記測距光の波長帯域を透過させるように構成されている、としてもよい。
【0023】
この構成によれば、光学部材におけるレーザ光出射面は、測距光を反射させ、その測距光をレーザ光走査部又は測距光受光部へと導くことができる。しかしながら、レーザ光出射面の反射率を厳密に１００％に設定するのは、技術的に容易ではない。そのため、レーザ光出射面に入射した測距光のうちの一部は、レーザ光出射面によって反射されずに、このレーザ光出射面を通り抜けることになる。レーザ光出射面を通り抜けた測距光は、光学部材の内部を屈折しつつ通過して、レーザ光入射面へ至る。
【0024】
そうしてレーザ光入射面に至った測距光が、仮にレーザ光入射面で反射されて測距光受光部まで戻ってしまうと、測距光受光部には、レーザ光出射面とレーザ光入射面とによって反射された測距光が両方とも戻ることになる。この場合、測距光受光部における受光位置がぼやけてしまう可能性がある。このことは、測定精度の低下を招くため望ましくない。こうした問題は、レーザ光出射面での反射率が低い場合に、より顕著となる。
【0025】
そこで、前記の構成のように、レーザ光入射面は、測距光の波長帯域を反射せずに透過させる。これにより、レーザ光出射面を通り抜けてレーザ光入射面に至った測距光は、レ－ザ光入射面での反射が抑制されて、レ－ザ光入射面から外部に出射されるようになる。これにより、測距光受光部における受光位置のぼやけを抑制し、測定精度の低下を抑制することができる。
【0026】
また、本開示の第５の側面によれば、前記光学部材は、前記測距光の波長帯域のみを選択的に透過させる一方、前記レーザ光及び前記ガイド光それぞれの波長帯域を選択的に反射する、としてもよい。
【0027】
この構成によれば、測定精度の低下を抑制する上で有利になる。
【0028】
また、本開示の第６の側面によれば、前記レーザ加工装置は、前記筐体の内部に設けられ、前記レーザ光出力部から出射されたレーザ光の焦点位置を調整する焦点調整部を備え、前記測距光合流機構は、前記レーザ光路において、前記焦点調整部と前記レーザ光走査部との間に配置される、としてもよい。
【0029】
この構成によれば、測距光合流機構は、焦点調整部とレーザ光走査部との間に配置され、測距光出射部から出射された測距光と、焦点調整部を通過したレーザ光とを同軸にする。よって、測距光が、レーザ光走査部よりも上流側の光路において同軸化されることになるから、レーザ光走査部を作動させることで、測距光を走査することができる。
【0030】
それと同時に、測距光は、焦点調整部よりも下流側の光路において同軸化されることにもなる。したがって、焦点調整部の開口を過度に大きくせずとも、測距光による測定分解能を確保することができる。
【0031】
また、前記の構成によれば、測距光出射部から出射される測距光ばかりでなく、被加工物により反射されて測距光受光部により受光される測距光も焦点調整部を通過しない。よって、測距光出射部と測距光受光部を近接して配置することができ、温度変化に起因した筐体の歪み等の影響を抑制することが可能になる。このことは、距離測定部による測定精度を確保する上で有効である。
【0032】
また、本開示の第７の側面によれば、前記ガイド光合流機構は、前記レーザ光路において、前記レーザ光出力部と前記焦点調整部との間に配置される。
【0033】
この構成によれば、ガイド光出射部から出射されたガイド光は、ガイド光合流機構と、焦点調整部と、測距光合流機構と、レーザ光走査部と、を順番に通過して被加工物に照射される。
【0034】
ここで、ガイド光合流機構は、レーザ光出力部と焦点調整部との間に設けられており、ガイド光出射部から出射されたガイド光と、レーザ光出力部から出射されたレーザ光と、を同軸にする。よって、ガイド光とレーザ光が、焦点調整部よりも上流側の光路において合流することになるから、焦点調整部を作動させることで、ガイド光の焦点位置を調整することができる。これにより、ガイド光の視認性を高めることが可能になる。
【0035】
また、本開示の第８の側面によれば、前記測距光及び前記ガイド光の波長帯域は、双方とも可視光域に設定され、前記レーザ光の波長は、前記測距光及び前記ガイド光の波長よりも長い、としてもよい。
【0036】
この構成によれば、測距光とガイド光をユーザに視認させることができる。
【0037】
また、本開示の第９の側面によれば、前記レーザ光の波長は、１０６４ｎｍ、５３２ｎｍ又は３５５ｎｍに設定され、前記測距光の波長帯域は、６８０ｎｍ以上６９５ｎｍ以下に設定され、前記ガイド光の波長帯域は、６４５ｎｍ以上６６０ｎｍ以下に設定される、としてもよい。
【0038】
この構成によれば、測距光の波長帯域のみを選択的に反射又は透過させることができる。
【発明の効果】
【0039】
以上説明したように、前記レーザ加工装置によれば、ガイド光と測距光をそれぞれ加工用のレーザ光と同軸化しつつ、距離の測定精度を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【0040】
【発明を実施するための形態】
【0041】
以下、本開示の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明は例示である。
【0042】
すなわち、本明細書では、レーザ加工装置の一例としてのレーザマーカについて説明するが、ここに開示する技術は、レーザ加工装置及びレーザマーカという名称に拘わらず、レーザ応用機器一般に適用することができる。
【0043】
また、本明細書においては、加工の代表例として印字加工について説明するが、印字加工に限定されず、画像のマーキング等、レーザ光を使ったあらゆる加工処理において利用することができる。
【0044】
《第１実施形態》
まず、レーザ加工装置Ｌの第１実施形態を含んでなるレーザ加工システムＳについて説明する。以下の説明においては、第１実施形態に特有の構成であることを強調する場合を除き、第１実施形態を単に本実施形態という。
まず、レーザ加工装置Ｌの第１実施形態を含んでなるレーザ加工システムＳについて説明する。以下の説明においては、第１実施形態に特有の構成であることを強調する場合を除き、第１実施形態を単に本実施形態という。
【0045】
＜全体構成＞
図１はレーザ加工システムＳの全体構成を例示する図であり、図２はレーザ加工システムＳにおけるレーザ加工装置Ｌの概略構成を例示する図である。図１に例示するレーザ加工システムＳは、レーザ加工装置Ｌと、これに接続される操作用端末８００及び外部機器９００と、を備えている。
図１はレーザ加工システムＳの全体構成を例示する図であり、図２はレーザ加工システムＳにおけるレーザ加工装置Ｌの概略構成を例示する図である。図１に例示するレーザ加工システムＳは、レーザ加工装置Ｌと、これに接続される操作用端末８００及び外部機器９００と、を備えている。
【0046】
そして、図１及び図２に例示するレーザ加工装置Ｌは、マーカヘッド１から出射されたレーザ光を、被加工物としてのワークＷへ照射するとともに、そのワークＷの表面上で３次元走査することによって加工を行うものである。なお、ここでいう「３次元走査」とは、レーザ光の照射位置をワークＷの表面上で走査する２次元的な動作（いわゆる「２次元走査」）と、レーザ光の焦点位置を調整する１次元的な動作と、の組み合わせを総称した概念を指す。
【0047】
特に、本実施形態に係るレーザ加工装置Ｌは、ワークＷを加工するためのレーザ光として、１０６４ｎｍ付近の波長を有するレーザ光を出射することができる。この波長は、近赤外線（Near-InfraRed：ＮＩＲ）の波長域に相当する。そのため、以下の記載では、ワークＷを加工するためのレーザ光を「近赤外レーザ光」と呼称して、他のレーザ光と区別する場合がある。もちろん、他の波長を有するレーザ光を、ワークＷの加工に用いてもよい。
【0048】
具体的に、ワークＷの加工に用いるレーザ光の波長は、１０６４ｎｍ以外の選択肢としては、例えば、５３２ｎｍ又は３５５ｎｍに設定することができる。５３２ｎｍの波長は、緑色の可視光域に相当し、３５５ｎｍの波長は、近紫外線（Near-UltraViolet：ＮＵＶ）の波長域に相当する。
【0049】
また、本実施形態に係るレーザ加工装置Ｌは、マーカヘッド１に内蔵された測距ユニット５を介してワークＷまでの距離（高さ）を測定するとともに、その測定結果を利用して近赤外レーザ光の焦点位置を調整することができる。
【0050】
【0051】
マーカヘッド１及びマーカコントローラ１００は、この実施形態においては別体とされており、電気配線を介して電気的に接続されているとともに、光ファイバーケーブルを介して光学的に結合されている。
【0052】
より一般には、マーカヘッド１及びマーカコントローラ１００の一方を他方に組み込んで一体化することもできる。この場合、光ファイバーケーブル等を適宜省略することができる。
【0053】
操作用端末８００は、例えば中央演算処理装置（Central Processing Unit：ＣＰＵ）及びメモリを有しており、マーカコントローラ１００に接続されている。この操作用端末８００は、印字設定など、種々の加工条件を設定するとともに、レーザ加工に関連した情報をユーザに示すための端末として機能する。この操作用端末８００は、ユーザに情報を表示するための表示部８０１と、ユーザによる操作入力を受け付ける操作部８０２と、種々の情報を記憶するための記憶装置８０３と、を備えている。
【0054】
具体的に、表示部８０１は、例えば液晶ディスプレイ又は有機ＥＬパネルにより構成されている。表示部８０１には、レーザ加工に関連した情報として、レーザ加工装置Ｌの動作状況及び加工条件等が表示される。一方、操作部８０２は、例えばキーボード及び／又はポインティングデバイスにより構成されている。ここで、ポインティングデバイスには、マウス及び／又はジョイスティック等が含まれる。操作部８０２は、ユーザによる操作入力を受け付けるように構成されており、マーカコントローラ１００を介してマーカヘッド１を操作するために用いられる。
【0055】
上記のように構成される操作用端末８００は、ユーザによる操作入力に基づいて、レーザ加工における加工条件を設定することができる。この加工条件には、例えば、ワークＷに印字されるべき文字列、並びに、バーコード及びＱＲコード（登録商標）等の図形の内容（マーキングパターン）、レーザ光に求める出力（目標出力）、及び、ワークＷ上でのレーザ光の走査速度（スキャンスピード）が含まれる。
【0056】
また、本実施形態に係る加工条件には、前述の測距ユニット５に関連した条件及びパラメータ（以下、これを「測距条件」ともいう）も含まれる。そうした測距条件には、例えば、測距ユニット５による検出結果を示す信号と、ワークＷの表面までの距離と、を関連付けるデータ等が含まれる。
【0057】
操作用端末８００により設定される加工条件は、マーカコントローラ１００に出力されて、その条件設定記憶部１０２に記憶される。必要に応じて、操作用端末８００における記憶装置８０３が加工条件を記憶してもよい。
【0058】
なお、操作用端末８００は、例えばマーカコントローラ１００に組み込んで一体化することができる。この場合は「操作用端末」ではなく、コントロールユニット等の呼称が用いられることになるが、少なくとも本実施形態においては、操作用端末８００とマーカコントローラ１００は互いに別体とされている。
【0059】
外部機器９００は、必要に応じてレーザ加工装置Ｌのマーカコントローラ１００に接続される。図１に示す例では、外部機器９００として、画像認識装置９０１及びプログラマブルロジックコントローラ（Programmable Logic Controller：ＰＬＣ）９０２が設けられている。
【0060】
具体的に、画像認識装置９０１は、例えば製造ライン上で搬送されるワークＷの種別及び位置を判定する。画像認識装置９０１として、例えばイメージセンサを用いることができる。ＰＬＣ９０２は、予め定められたシーケンスに従ってレーザ加工システムＳを制御するために用いられる。
【0061】
レーザ加工装置Ｌには、上述した機器や装置以外にも、操作及び制御を行うための装置、その他の各種処理を行うためのコンピュータ、記憶装置、周辺機器等を接続することもできる。この場合の接続は、例えば、ＩＥＥＥ１３９４、ＲＳ－２３２、ＲＳ－４２２及びＵＳＢ等のシリアル接続、又はパラレル接続としてもよい。あるいは、１０ＢＡＳＥ－Ｔ、１００ＢＡＳＥ－ＴＸ、１０００ＢＡＳＥ－Ｔ等のネットワークを介して電気的、磁気的、又は光学的な接続を採用することもできる。また、有線接続以外にも、ＩＥＥＥ８０２等の無線ＬＡＮ、又は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の電波、赤外線、光通信等を利用した無線接続でもよい。さらに、データの交換や各種設定の保存等を行うための記憶装置に用いる記憶媒体としては、例えば、各種メモリカード、磁気ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリ、ハードディスク等を利用することができる。
【0062】
以下、マーカコントローラ１００及びマーカヘッド１それぞれのハード構成に係る説明と、マーカコントローラ１００によるマーカヘッド１の制御に係る構成と、について順番に説明をする。
【0063】
＜マーカコントローラ１００＞
図２に示すように、マーカコントローラ１００は、上述した加工条件を記憶する条件設定記憶部１０２と、これに記憶されている加工条件に基づいてマーカヘッド１を制御する制御部１０１と、レーザ励起光（励起光）を生成する励起光生成部１１０と、を備えている。
図２に示すように、マーカコントローラ１００は、上述した加工条件を記憶する条件設定記憶部１０２と、これに記憶されている加工条件に基づいてマーカヘッド１を制御する制御部１０１と、レーザ励起光（励起光）を生成する励起光生成部１１０と、を備えている。
【0064】
（条件設定記憶部１０２）
条件設定記憶部１０２は、操作用端末８００を介して設定された加工条件を記憶するとともに、必要に応じて、記憶された加工条件を制御部１０１へと出力するように構成されている。
条件設定記憶部１０２は、操作用端末８００を介して設定された加工条件を記憶するとともに、必要に応じて、記憶された加工条件を制御部１０１へと出力するように構成されている。
【0065】
具体的に、条件設定記憶部１０２は、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、ハードディスクドライブ（Hard Disk Drive：ＨＤＤ）、ソリッドステートドライブ（Solid State Drive：ＳＳＤ）等を用いて構成されており、加工条件を示す情報を一時的又は継続的に記憶することができる。なお、操作用端末８００をマーカコントローラ１００に組み込んだ場合には、記憶装置８０３が条件設定記憶部１０２を兼用するように構成することができる。
【0066】
（制御部１０１）
制御部１０１は、条件設定記憶部１０２に記憶された加工条件に基づいて、少なくとも、マーカコントローラ１００における励起光生成部１１０、並びに、マーカヘッド１におけるレーザ光出力部２、レーザ光案内部３、レーザ光走査部４、測距ユニット５、及び、後述の広域カメラ（非同軸カメラ）６を制御することにより、ワークＷの印字加工等を実行する。
制御部１０１は、条件設定記憶部１０２に記憶された加工条件に基づいて、少なくとも、マーカコントローラ１００における励起光生成部１１０、並びに、マーカヘッド１におけるレーザ光出力部２、レーザ光案内部３、レーザ光走査部４、測距ユニット５、及び、後述の広域カメラ（非同軸カメラ）６を制御することにより、ワークＷの印字加工等を実行する。
【0067】
具体的に、制御部１０１は、ＣＰＵ、メモリ、入出力バスを有しており、操作用端末８００を介して入力された情報を示す信号、及び、条件設定記憶部１０２から読み込んだ加工条件を示す信号に基づいて制御信号を生成する。制御部１０１は、そうして生成した制御信号をレーザ加工装置Ｌの各部へと出力することにより、ワークＷに対する印字加工、及び、ワークＷまでの距離の測定を制御する。
【0068】
例えば制御部１０１は、ワークＷの加工を開始するときには、条件設定記憶部１０２に記憶された目標出力を読み込んで、その目標出力に基づき生成した制御信号を励起光源駆動部１１２へと出力し、レーザ励起光の生成を制御する。
【0069】
また制御部１０１は、実際にワークＷを加工する際には、例えば条件設定記憶部１０２に記憶されている加工パターン（マーキングパターン）を読み込むとともに、その加工パターンに基づき生成した制御信号をレーザ光走査部４へと出力し、近赤外レーザ光を２次元走査する。近赤外レーザ光の２次元走査を制御しているという点で、制御部１０１は、本実施形態における「走査制御部」を例示している。
【0070】
（励起光生成部１１０）
励起光生成部１１０は、駆動電流に応じたレーザ光を生成する励起光源１１１と、その励起光源１１１に駆動電流を供給する励起光源駆動部１１２と、励起光源１１１に対して光学的に結合された励起光集光部１１３と、を備えている。励起光源１１１と励起光集光部１１３は、不図示の励起ケーシング内に固定されている。詳細は省略するが、この励起ケーシングは、熱伝導性に優れた銅等の金属で構成されており、励起光源１１１から効率よく放熱させることができる。
励起光生成部１１０は、駆動電流に応じたレーザ光を生成する励起光源１１１と、その励起光源１１１に駆動電流を供給する励起光源駆動部１１２と、励起光源１１１に対して光学的に結合された励起光集光部１１３と、を備えている。励起光源１１１と励起光集光部１１３は、不図示の励起ケーシング内に固定されている。詳細は省略するが、この励起ケーシングは、熱伝導性に優れた銅等の金属で構成されており、励起光源１１１から効率よく放熱させることができる。
【0071】
以下、励起光生成部１１０の各部について順番に説明する。
【0072】
励起光源駆動部１１２は、制御部１０１から出力された制御信号に基づいて、励起光源１１１へ駆動電流を供給する。詳細は省略するが、励起光源駆動部１１２は、制御部１０１が決定した目標出力に基づいて駆動電流を決定し、そうして決定した駆動電流を励起光源１１１へ供給する。
【0073】
励起光源１１１は、励起光源駆動部１１２から駆動電流が供給されるとともに、その駆動電流に応じたレーザ光を発振する。例えば、励起光源１１１は、レーザダイオード（Laser Diode：ＬＤ）等で構成されており、複数のＬＤ素子を直線状に並べたＬＤアレイやＬＤバーを用いることができる。励起光源１１１としてＬＤアレイやＬＤバーを用いた場合、各素子から発振されるレーザ光は、ライン状に出力されて励起光集光部１１３に入射する。
【0074】
励起光集光部１１３は、励起光源１１１から出力されたレーザ光を集光するとともに、レーザ励起光（励起光）として出力する。例えば、励起光集光部１１３は、フォーカシングレンズ等で構成されており、レーザ光が入射する入射面と、レーザ励起光を出力する出射面と、を有している。励起光集光部１１３は、マーカヘッド１に対し、前述の光ファイバーケーブルを介して光学的に結合されている。よって、励起光集光部１１３から出力されたレーザ励起光は、その光ファイバーケーブルを介してマーカヘッド１へ導かれることになる。
【0075】
なお、励起光生成部１１０は、励起光源駆動部１１２、励起光源１１１及び励起光集光部１１３を予め組み込んだＬＤユニットあるいはＬＤモジュールとすることができる。また、励起光生成部１１０から出射される励起光（具体的には、励起光集光部１１３から出力されるレーザ励起光）は、無偏光とすることができ、これにより偏光状態の変化を考慮する必要がなく、設計上有利となる。特に、励起光源１１１周辺の構成については、複数のＬＤ素子を数十個配列したＬＤアレイから各々得られる光を光ファイバーでバンドルして出力するＬＤユニット自体に、出力光を無偏光とする機構を備えることが好ましい。
【0076】
（他の構成要素）
マーカコントローラ１００はまた、測距ユニット５を介してワークＷまでの距離を測定する距離測定部１０３を有している。距離測定部１０３は、測距ユニット５と電気的に接続されており、測距ユニット５による測定結果に関連した信号（少なくとも、測距光受光部５Ｂにおける測距光の受光位置を示す信号）を受信可能とされている。
マーカコントローラ１００はまた、測距ユニット５を介してワークＷまでの距離を測定する距離測定部１０３を有している。距離測定部１０３は、測距ユニット５と電気的に接続されており、測距ユニット５による測定結果に関連した信号（少なくとも、測距光受光部５Ｂにおける測距光の受光位置を示す信号）を受信可能とされている。
【0077】
また、後述のように、本実施形態に係るレーザ加工装置Ｌは、ワークＷの表面を撮像するための、広域カメラとしての非同軸カメラ６を備えている。マーカコントローラ１００における制御部１０１は、非同軸カメラ６によって撮像された画像に基づく処理を行うことができる。
【0078】
マーカコントローラ１００はまた、マーキングパターンに係る情報を設定する設定部１０７を備えている。設定部１０７における設定内容は、走査制御部としての制御部１０１が読み込んで使用する。
【0079】
なお、距離測定部１０３及び設定部１０７は、制御部１０１によって構成してもよい。例えば、制御部１０１が、距離測定部１０３及び設定部１０７のうちの少なくとも一方を兼用してもよい。
【0080】
距離測定部１０３及び設定部１０７の詳細は、後述する。
【0081】
＜マーカヘッド１＞
前述のように、励起光生成部１１０により生成されたレーザ励起光は、光ファイバーケーブルを介してマーカヘッド１へ導かれる。このマーカヘッド１は、レーザ励起光に基づいてレーザ光を増幅・生成して出力するレーザ光出力部２と、レーザ光出力部２から出力されたレーザ光をワークＷの表面へ照射して２次元走査を行うレーザ光走査部４と、レーザ光出力部２からレーザ光走査部４へ至る光路を構成するレーザ光案内部３と、レーザ光走査部４を介して投光及び受光した測距光に基づいてワークＷの表面までの距離を測定するための測距ユニット５と、を備えている。
前述のように、励起光生成部１１０により生成されたレーザ励起光は、光ファイバーケーブルを介してマーカヘッド１へ導かれる。このマーカヘッド１は、レーザ励起光に基づいてレーザ光を増幅・生成して出力するレーザ光出力部２と、レーザ光出力部２から出力されたレーザ光をワークＷの表面へ照射して２次元走査を行うレーザ光走査部４と、レーザ光出力部２からレーザ光走査部４へ至る光路を構成するレーザ光案内部３と、レーザ光走査部４を介して投光及び受光した測距光に基づいてワークＷの表面までの距離を測定するための測距ユニット５と、を備えている。
【0082】
ここで、本実施形態に係るレーザ光案内部３は、単に光路を構成するばかりでなく、レーザ光の焦点位置を調整するＺスキャナ（焦点調整部）３３、及び、ガイド光を出射するガイド光源など、複数の部材が組み合わされてなる。
【0083】
また、レーザ光案内部３はさらに、レーザ光出力部２から出力される近赤外レーザ光とガイド光源３６から出射されるガイド光を合流せしめる上流側合流機構（ガイド光合流機構）３１と、レーザ光走査部４へ導かれるレーザ光と測距ユニット５から投光される測距光を合流せしめる下流側合流機構（測距光合流機構）３５と、を有している。
【0084】
図３Ａ～図３Ｂはマーカヘッド１の概略構成を例示するブロック図であり、図４はマーカヘッド１の外観を例示する斜視図である。図３Ａ～図３Ｂのうち、図３Ａは近赤外レーザ光を用いてワークＷを加工する場合を例示し、図３Ｂは測距ユニット５を用いてワークＷの表面までの距離を測定する場合を例示している。
【0085】
図３Ａ～図４に例示するように、マーカヘッド１は、少なくともレーザ光出力部２、レーザ光案内部３、レーザ光走査部４及び測距ユニット５が内部に設けられた筐体１０を備えている。この筐体１０は、図４に示すような略直方状の外形を有している。筐体１０の下面は、板状の底板１０ａによって区画されている。この底板１０ａには、マーカヘッド１から該マーカヘッド１の外部にレーザ光を出射するための、透過窓部としての透過ウインドウ１９が設けられている。透過ウインドウ１９は、底板１０ａを板厚方向に貫く貫通孔に対し、近赤外レーザ光、ガイド光及び測距光を透過可能な板状の透明部材を嵌め込むことによって構成されている。
【0086】
なお、以下の記載では、図４における筐体１０の長手方向を単に「長手方向」又は「前後方向」と呼称したり、同図における筐体１０の短手方向を単に「短手方向」又は「左右方向」と呼称したりする場合がある。同様に、図４における筐体１０の高さ方向を単に「高さ方向」又は「上下方向」と呼称する場合もある。
【0087】
図５は、レーザ光走査部４の構成を例示する斜視図である。また、図６はレーザ光案内部３、レーザ光走査部４及び測距ユニット５の構成を例示する断面図であり、図７はレーザ光案内部３、レーザ光走査部４及び測距ユニット５を結ぶ光路を例示する断面図であり、図８はレーザ光案内部３、レーザ光走査部４及び測距ユニット５を結ぶ光路を例示する斜視図である。
【0088】
【0089】
具体的に、仕切部１１は、筐体１０の長手方向に対して垂直な方向に延びる平板状に形成されている。また、仕切部１１は、筐体１０の長手方向においては、同方向における筐体１０の中央部に比して、長手方向一側（図４における前側）に寄せた配置とされている。
【0090】
よって、筐体１０内の長手方向一側に仕切られるスペースは、長手方向他側（図４における後側）に仕切られるスペースよりも、長手方向の寸法が短くなっている。以下、筐体１０内の長手方向他側に仕切られるスペースを第１スペースＳ１と呼称する一方、その長手方向一側に仕切られるスペースを第２スペースＳ２と呼称する。
【0091】
この実施形態では、第１スペースＳ１の内部には、レーザ光出力部２と、レーザ光案内部３における一部の部品と、レーザ光走査部４と、測距ユニット５が配置されている。一方、第２スペースＳ２の内部には、レーザ光案内部３における主要な部品が配置されている。
【0092】
詳しくは、第１スペースＳ１は、略平板状のベースプレート１２によって、短手方向の一側（図４の左側）の空間と、他側（図４の右側）の空間と、に仕切られている。前者の空間には、主に、レーザ光出力部２を構成する部品が配置されている。
【0093】
さらに詳しくは、レーザ光出力部２を構成する部品のうち、光学レンズや光学結晶など、可能な限り気密状に密閉することが求められる光学部品２１については、第１スペースＳ１における短手方向一側の空間において、ベースプレート１２等によって包囲された収容空間の内部に配置されている。
【0094】
対して、レーザ光出力部２を構成する部品のうち、電気配線や、図５に示すヒートシンク２２など、必ずしも密閉することが求められない部品については、光学部品２１に対し、ベースプレート１２を挟んで反対側（第１スペースＳ１における短手方向他側）に配置されている。
【0095】
また、図５及び図６に例示するように、レーザ光走査部４は、レーザ光出力部２における光学部品２１と同様に、ベースプレート１２を挟んで短手方向の一側に配置することができる。具体的に、この実施形態に係るレーザ光走査部４は、長手方向においては前述の仕切部１１に隣接するとともに、上下方向においては筐体１０の内底面に沿って配置されている。
【0096】
また、図６に示すように、測距ユニット５は、レーザ光出力部２におけるヒートシンク２２と同様に、第１スペースＳ１における短手方向他側の空間に配置されている。
【0097】
また、レーザ光案内部３を構成する部品は、主に第２スペースＳ２に配置されている。この実施形態では、レーザ光案内部３を構成する大部分の部品は、仕切部１１と、筐体１０の前面を区画するカバー部材１７と、により包囲された空間に収容されている。
【0098】
なお、レーザ光案内部３を構成する部品のうち、下流側合流機構３５については、第１スペースＳ１における仕切部１１付近の部位に配置されている（図５を参照）。すなわち、この実施形態では、下流側合流機構３５は、第１スペースＳ１と第２スペースＳ２との境界付近に位置することになる。
【0099】
またベースプレート１２には、該ベースプレート１２を板厚方向に貫通する貫通孔（不図示）が形成されている。この貫通孔を通じて、レーザ光案内部３及びレーザ光走査部４と、測距ユニット５とが光学的に結合されることになる。ベースプレート１２は、高い剛性を有しており、長年の使用を経たとしても、筐体１０と比べて変形が生じにくい。よって、例えばネジ等の締結部材を用いて、筐体１０ではなくベースプレート１２に測距ユニット５を固定することにより、測距ユニット５の姿勢が長年の使用でずれることを防ぎ、ひいては測距精度の低下を防ぐことができる。
【0100】
以下、レーザ光出力部２、レーザ光案内部３、レーザ光走査部４及び測距ユニット５の構成について順番に説明をする。
【0101】
（レーザ光出力部２）
レーザ光出力部２は、励起光生成部１１０により生成されたレーザ励起光に基づいて印字加工用の近赤外レーザ光を生成するとともに、その近赤外レーザ光をレーザ光案内部３へと出力するように構成されている。
レーザ光出力部２は、励起光生成部１１０により生成されたレーザ励起光に基づいて印字加工用の近赤外レーザ光を生成するとともに、その近赤外レーザ光をレーザ光案内部３へと出力するように構成されている。
【0102】
具体的に、レーザ光出力部２は、レーザ励起光に基づき所定の波長を有するレーザ光を生成するとともに、これを増幅して近赤外レーザ光を出射するレーザ発振器２１ａと、レーザ発振器２１ａから発振された近赤外レーザ光の一部を分離させるためのビームサンプラー２１ｂと、ビームサンプラー２１ｂによって分離せしめた近赤外レーザ光が入射するパワーモニタ２１ｃと、を備えている。
【0103】
詳細は省略するが、本実施形態に係るレーザ発振器２１ａは、レーザ励起光に対応した誘導放出を行ってレーザ光を出射するレーザ媒質と、レーザ媒質から出射されるレーザ光をパルス発振するためのＱスイッチと、Ｑスイッチによりパルス発振されたレーザ光を共振させるミラーと、を有している。
【0104】
特に本実施形態では、レーザ媒質としてロッド状のＮｄ：ＹＶＯ４（イットリウム・バナデイト）が用いられている。これにより、レーザ発振器２１ａは、レーザ光として、１０６４ｎｍ付近の波長を有するレーザ光（前述の近赤外レーザ光）を出射することができる。ただし、この例に限らず、他のレーザ媒質として、例えば希土類をドープしたＹＡＧ、ＹＬＦ、ＧｄＶＯ４等を用いることもできる。レーザ加工装置Ｌの用途に応じて、様々な固体レーザ媒質を用いることができる。
【0105】
また、固体レーザ媒質に波長変換素子を組み合わせて、出力されるレーザ光の波長を任意の波長に変換することもできる。また、固体レーザ媒質としてバルクに代わってファイバーを発振器として利用した、いわゆるファイバーレーザを利用してもよい。
【0106】
さらには、Ｎｄ：ＹＶＯ４等の固体レーザ媒質と、ファイバーとを組み合わせてレーザ発振器２１ａを構成してもよい。その場合、固体レーザ媒質を用いたときのように、パルス幅の短いレーザを出射してワークＷへの熱ダメージを抑制する一方で、ファイバーを用いたときのように、高出力化を実現してより早い印字加工を実現することが可能となる。
【0107】
パワーモニタ２１ｃは、近赤外レーザ光の出力を検出する。パワーモニタ２１ｃは、マーカコントローラ１００と電気的に接続されており、その検出信号を制御部１０１等へ出力することができる。
【0108】
（レーザ光案内部３）
レーザ光案内部３は、レーザ光出力部２から出射された近赤外レーザ光をレーザ光走査部４へと案内するレーザ光路Ｐの少なくとも一部を形成する。レーザ光案内部３は、そうしたレーザ光路Ｐを形成するためのベンドミラー３４に加えて、Ｚスキャナ（焦点調整部）３３及びガイド光源（ガイド光出射部）３６等を備えている。これらの部品は、いずれも筐体１０の内部（主に第２スペースＳ２）に設けられている。
レーザ光案内部３は、レーザ光出力部２から出射された近赤外レーザ光をレーザ光走査部４へと案内するレーザ光路Ｐの少なくとも一部を形成する。レーザ光案内部３は、そうしたレーザ光路Ｐを形成するためのベンドミラー３４に加えて、Ｚスキャナ（焦点調整部）３３及びガイド光源（ガイド光出射部）３６等を備えている。これらの部品は、いずれも筐体１０の内部（主に第２スペースＳ２）に設けられている。
【0109】
レーザ光出力部２から入射した近赤外レーザ光は、ベンドミラー３４によって反射され、レーザ光案内部３を通過する。ベンドミラー３４へ至る途中には、近赤外レーザ光の焦点位置を調整するためのＺスキャナ３３が配置されている。Ｚスキャナ３３を通過してベンドミラー３４によって反射された近赤外レーザ光が、レーザ光走査部４に入射することになる。
【0110】
レーザ光案内部３により構成されるレーザ光路Ｐは、焦点調整部としてのＺスキャナ３３を境として２分することができる。詳しくは、レーザ光案内部３により構成されるレーザ光路Ｐは、レーザ光出力部２からＺスキャナ３３へ至る上流側光路Ｐｕと、Ｚスキャナ３３からレーザ光走査部４へ至る下流側光路Ｐｄと、に区分することができる。
【0111】
さらに詳しくは、上流側光路Ｐｕは、筐体１０の内部に設けられており、レーザ光出力部２から、前述の上流側合流機構３１を経由してＺスキャナ３３に至る。
【0112】
一方、下流側光路Ｐｄは、筐体１０の内部に設けられており、Ｚスキャナ３３から、ベンドミラー３４と、前述の下流側合流機構３５と、を順番に経由してレーザ光走査部４における第１スキャナ４１に至る。
【0113】
このように、筐体１０の内部においては、上流側光路Ｐｕの途中に上流側合流機構３１が設けられているとともに、下流側光路Ｐｄの途中に下流側合流機構３５が設けられている。
【0114】
以下、レーザ光案内部３に関連した構成について順番に説明をする。
【0115】
－ガイド光源３６－
ガイド光源３６は、筐体１０内部の第２スペースＳ２に設けられており、所定の加工パターンをワークＷの表面上に投影するためのガイド光を出射する。そのガイド光の波長帯域は、可視光域に収まるように設定されている。その一例として、本実施形態に係るガイド光源３６は、ガイド光として、６５５ｎｍ付近の波長を有する赤色レーザ光を出射する。よって、マーカヘッド１からガイド光が出射されると、使用者は、そのガイド光を視認することができる。
ガイド光源３６は、筐体１０内部の第２スペースＳ２に設けられており、所定の加工パターンをワークＷの表面上に投影するためのガイド光を出射する。そのガイド光の波長帯域は、可視光域に収まるように設定されている。その一例として、本実施形態に係るガイド光源３６は、ガイド光として、６５５ｎｍ付近の波長を有する赤色レーザ光を出射する。よって、マーカヘッド１からガイド光が出射されると、使用者は、そのガイド光を視認することができる。
【0116】
具体的に、本実施形態におけるガイド光の波長帯域は、好ましくは、６４５ｎｍ以上６６０ｎｍ以下に設定される。よって、ガイド光の波長帯域は、近赤外レーザ光波長帯域とはオーバーラップしない。
【0117】
このように、本実施形態では、ガイド光の波長は、少なくとも近赤外レーザ光の波長とは相違するように設定されている。また後述のように、測距ユニット５における測距光出射部５Ａは、ガイド光及び近赤外レーザ光とは異なる波長を有する測距光を出射する。よって、測距光と、ガイド光と、レーザ光と、は互いに異なる波長を有しており、測距光、ガイド光及びレーザ光それぞれの波長帯域は、互いにオーバーラップしない。
【0118】
また、ガイド光源３６は、第２スペースＳ２において上流側合流機構３１と略同じ高さに配置されており、筐体１０の短手方向の内側に向かって可視光レーザ（ガイド光）を出射することができる。ガイド光源３６はまた、該ガイド光源３６から出射されるガイド光の光軸と、上流側合流機構３１と、が交わるような姿勢とされている。
【0119】
なお、ここでいう「略同じ高さ」とは、筐体１０の下面をなす底板１０ａから見て、高さ位置が実質的に等しいことを指す。他の記載においても、底板１０ａから見た高さを指す。
【0120】
よって、例えば近赤外レーザ光による加工パターンを使用者に視認させるべく、ガイド光源３６からガイド光が出射されると、そのガイド光は、上流側合流機構３１へ至る。上流側合流機構３１は、光学部品としてのダイクロイックミラー（不図示）を有している。後述のように、このダイクロイックミラーは、ガイド光を透過させつつも、近赤外レーザ光を反射させる。これにより、ダイクロイックミラーを透過したガイド光と、同ミラーにより反射された近赤外レーザ光とが合流して同軸になる。
【0121】
なお、本実施形態に係るガイド光源３６は、制御部１０１から出力された制御信号に基づいて、ガイド光を出射するように構成されている。
【0122】
－上流側合流機構３１－
上流側合流機構３１は、筐体１０の内部においてレーザ光出力部２を始点とし、レーザ光出力部２からレーザ光走査部４までのレーザ光路Ｐの途中に設けられる。上流側合流機構３１は、本実施形態における「ガイド光合流機構」の例示である。
上流側合流機構３１は、筐体１０の内部においてレーザ光出力部２を始点とし、レーザ光出力部２からレーザ光走査部４までのレーザ光路Ｐの途中に設けられる。上流側合流機構３１は、本実施形態における「ガイド光合流機構」の例示である。
【0123】
詳しくは、本実施形態に係る上流側合流機構３１は、レーザ光路Ｐにおいて、レーザ光出力部２と、焦点調整部としてのＺスキャナ３３と、の間の部位（具体的には、前述の上流側光路Ｐｕ）に配置される。
【0124】
上流側合流機構３１は、ガイド光出射部としてのガイド光源３６から出射されたガイド光を、レーザ光路Ｐにおける上流側光路Ｐｕに合流させる。上流側合流機構３１を設けることで、ガイド光源３６から出射されたガイド光と、上流側光路Ｐｕにおける近赤外レーザ光と、を同軸にすることができる。
【0125】
前述のように、ガイド光の波長帯域は、少なくとも近赤外レーザ光の波長帯域とはオーバーラップしないように設定されている。そのため、上流側合流機構３１は、前述のように、例えばダイクロイックミラーを用いて構成することができる。このダイクロイックミラーによって同軸化された近赤外レーザ光及びガイド光は、下方に向かって伝搬し、Ｚスキャナ３３を通過してベンドミラー３４へ至る。
【0126】
－Ｚスキャナ３３－
焦点調整部としてのＺスキャナ３３は、レーザ光案内部３が構成する光路の途中に配置されており、レーザ光出力部２から出射された近赤外レーザ光の焦点位置を調整することができる。
焦点調整部としてのＺスキャナ３３は、レーザ光案内部３が構成する光路の途中に配置されており、レーザ光出力部２から出射された近赤外レーザ光の焦点位置を調整することができる。
【0127】
具体的に、Ｚスキャナ３３は、筐体１０の内部において、レーザ光路Ｐのうち、ガイド光合流機構としての上流側合流機構３１からレーザ光走査部４までの光路の途中に設けられている。
【0128】
詳しくは、本実施形態に係るＺスキャナ３３は、図３Ａ～図３Ｂに示すように、レーザ光出力部２から出射された近赤外レーザ光を透過させる入射レンズ３３ａと、入射レンズ３３ａを通過した近赤外レーザ光を通過させるコリメートレンズ３３ｂと、入射レンズ３３ａ及びコリメートレンズ３３ｂを通過した近赤外レーザ光を通過させる出射レンズ３３ｃと、入射レンズ３３ａを移動させるレンズ駆動部３３ｄと、入射レンズ３３ａ、コリメートレンズ３３ｂ、出射レンズ３３ｃを収容するケーシング３３ｅと、を有している。
【0129】
入射レンズ３３ａは平凹レンズからなり、コリメートレンズ３３ｂ及び出射レンズ３３ｃは平凸レンズからなる。入射レンズ３３ａ、コリメートレンズ３３ｂ及び出射レンズ３３ｃは、各々の光軸が互いに同軸になるように配置されている。
【0130】
また、Ｚスキャナ３３においては、レンズ駆動部３３ｄが光軸に沿って入射レンズ３３ａを移動させる。これにより、Ｚスキャナ３３を通過する近赤外レーザ光に対し入射レンズ３３ａ、コリメートレンズ３３ｂ及び出射レンズ３３ｃ各々の光軸を同軸に保ちつつ、入射レンズ３３ａと出射レンズ３３ｃとの相対距離を変更することができる。そのことで、ワークＷに照射される近赤外レーザ光の焦点位置が変化する。
【0131】
以下、Ｚスキャナ３３を構成する各部について、より詳細に説明する。
【0132】
ケーシング３３ｅは、略円筒形状を有している。図３Ａ～図３Ｂに示すように、ケーシング３３ｅの両端部には、近赤外レーザ光を通過させるための開口３３ｆが形成されている。ケーシング３３ｅの内部では、入射レンズ３３ａ、コリメートレンズ３３ｂ及び出射レンズ３３ｃが、この順番で上下方向に並んでいる。
【0133】
そして、入射レンズ３３ａ、コリメートレンズ３３ｂ及び出射レンズ３３ｃのうち、コリメートレンズ３３ｂ及び出射レンズ３３ｃは、ケーシング３３ｅの内部に固定されている。一方、入射レンズ３３ａは、上下方向に移動可能に設けられている。レンズ駆動部３３ｄは、例えばモータを有しており、入射レンズ３３ａを上下方向に移動させる。これにより、入射レンズ３３ａと出射レンズ３３ｃとの相対距離が変更される。
【0134】
例えば、レンズ駆動部３３ｄによって、入射レンズ３３ａと出射レンズ３３ｃとの間の距離が、相対的に短く調整されたものとする。この場合、出射レンズ３３ｃを通過する近赤外レーザ光の集光角が相対的に小さくなるため、近赤外レーザ光の焦点位置は、マーカヘッド１の透過ウインドウ１９から遠ざかることになる。
【0135】
一方、レンズ駆動部３３ｄによって、入射レンズ３３ａと出射レンズ３３ｃとの間の距離が、相対的に長く調整されたものとする。この場合、出射レンズ３３ｃを通過する近赤外レーザ光の集光角が相対的に大きくなるため、近赤外レーザ光の焦点位置は、マーカヘッド１の透過ウインドウ１９に近付くことになる。
【0136】
なお、Ｚスキャナ３３においては、入射レンズ３３ａ、コリメートレンズ３３ｂ及び出射レンズ３３ｃのうち、入射レンズ３３ａをケーシング３３ｅの内部に固定して、コリメートレンズ３３ｂ及び出射レンズ３３ｃを上下方向に移動可能としてもよい。あるいは、入射レンズ３３ａ、コリメートレンズ３３ｂ及び出射レンズ３３ｃを全て、上下方向に移動可能としてもよい。
【0137】
こうして、焦点調整部としてのＺスキャナ３３は、近赤外レーザ光を上下方向に走査するための手段として機能することになる。以下、Ｚスキャナ３３による走査方向を「Ｚ方向」と呼称する場合がある。
【0138】
なお、Ｚスキャナ３３を通過する近赤外レーザ光は、前述のように、ガイド光源３６から出射されるガイド光と同軸とされている。そのため、Ｚスキャナ３３を作動させることにより、近赤外レーザ光ばかりでなく、ガイド光の焦点位置も併せて調整することができる。
【0139】
なお、本実施形態に係るＺスキャナ３３、特にＺスキャナ３３におけるレンズ駆動部３３ｄは、制御部１０１から出力された制御信号に基づいて作動するように構成されている。
【0140】
－ベンドミラー３４－
ベンドミラー３４は、下流側光路Ｐｄの途中に設けられており、該光路Ｐｄを折り曲げて後方に指向させるように配置されている。図６に示すように、ベンドミラー３４は、下流側合流機構３５における光学部材３５ａと略同じ高さに配置されており、Ｚスキャナ３３を通過した近赤外レーザ光及びガイド光を反射することができる。
ベンドミラー３４は、下流側光路Ｐｄの途中に設けられており、該光路Ｐｄを折り曲げて後方に指向させるように配置されている。図６に示すように、ベンドミラー３４は、下流側合流機構３５における光学部材３５ａと略同じ高さに配置されており、Ｚスキャナ３３を通過した近赤外レーザ光及びガイド光を反射することができる。
【0141】
ベンドミラー３４によって反射された近赤外レーザ光及びガイド光は、後方に向かって伝搬し、下流側合流機構３５を通過してレーザ光走査部（具体的には第１スキャナ４１）４へ至る。
【0142】
－下流側合流機構３５－
下流側合流機構３５は、筐体１０の内部において、レーザ光路Ｐにおいて、ガイド光合流機構としての上流側合流機構３１と、レーザ光走査部４と、の間に設けられる。下流側合流機構３５は、「測距光合流機構」の例示である。
下流側合流機構３５は、筐体１０の内部において、レーザ光路Ｐにおいて、ガイド光合流機構としての上流側合流機構３１と、レーザ光走査部４と、の間に設けられる。下流側合流機構３５は、「測距光合流機構」の例示である。
【0143】
詳しくは、本実施形態に係る下流側合流機構３５は、レーザ光路Ｐにおいて、焦点調整部としてのＺスキャナ３３と、レーザ光走査部４と、の間の部位（具体的には、前述の下流側光路Ｐｄ）に配置される。
【0144】
下流側合流機構３５は、測距ユニット５における測距光出射部５Ａから出射された測距光を、レーザ光路Ｐにおける中途の部位に合流させることができる。その中途の部位に合流した測距光は、レーザ光走査部４を介してワークＷの表面へと導かれることになる。
【0145】
加えて、下流側合流機構３５は、ワークＷ（特に、ワークＷの表面）により反射されて、レーザ光走査部４を介して下流側光路Ｐｄを戻る測距光を、測距ユニット５における測距光受光部５Ｂへと導くことができる。
【0146】
下流側合流機構３５を設けることで、測距光出射部５Ａから出射された測距光と、下流側光路Ｐｄにおける近赤外レーザ光及びガイド光と、を同軸にすることができる。それと同時に、下流側合流機構３５を設けることで、マーカヘッド１から出射されてワークＷにより反射された測距光のうち、マーカヘッド１に戻った測距光を測距光受光部５Ｂまで導くことができる。
【0147】
下流側合流機構３５の構成については、後述する。
【0148】
（レーザ光走査部４）
図３Ａに示すように、レーザ光走査部４は、レーザ光出力部２から出射されてレーザ光案内部３により案内されたレーザ光（近赤外レーザ光）をワークＷへ照射するとともに、そのワークＷの表面上で２次元走査するように構成されている。
図３Ａに示すように、レーザ光走査部４は、レーザ光出力部２から出射されてレーザ光案内部３により案内されたレーザ光（近赤外レーザ光）をワークＷへ照射するとともに、そのワークＷの表面上で２次元走査するように構成されている。
【0149】
図５に示す例では、レーザ光走査部４は、いわゆる２軸式のガルバノスキャナとして構成されている。すなわち、このレーザ光走査部４は、レーザ光案内部３から入射した近赤外レーザ光を第１方向に走査するための第１スキャナ４１と、第１スキャナ４１により走査された近赤外レーザ光を第２方向に走査するための第２スキャナ４２と、を有している。
【0150】
ここで、第２方向は、第１方向に対して略直交する方向を指す。よって、第２スキャナ４２は、第１スキャナ４１に対して略直交する方向に近赤外レーザ光を走査することができる。本実施形態では、第１方向は前後方向（筐体１０の長手方向）に等しく、第２方向は左右方向（筐体１０の短手方向）に等しい。以下、第１方向を「Ｘ方向」と呼称し、これと直交する第２方向を「Ｙ方向」と呼称する。Ｘ方向とＹ方向は、双方とも前述のＺ方向と直交している。
【0151】
第１スキャナ４１は、その先端に第１ミラー４１ａを有している。第１ミラー４１ａは、ベンドミラー３４及び光学部材３５ａと略同じ高さ位置で、かつ光学部材３５ａの後方に配置されている。よって、図５に示すように、ベンドミラー３４と、光学部材３５ａと、第１ミラー４１ａは、前後方向（筐体１０の長手方向）に沿って一列に並ぶようになっている。
【0152】
第１ミラー４１ａはまた、第１スキャナ４１に内蔵されたモータ（不図示）によって回転駆動される。このモータは、上下方向に延びる回転軸まわりに第１ミラー４１ａを回転させることができる。第１ミラー４１ａの回転姿勢を調整することで、第１ミラー４１ａによる近赤外レーザ光の反射角を調整することができる。
【0153】
同様に、第２スキャナ４２は、その先端に第２ミラー４２ａを有している。第２ミラー４２ａは、第１スキャナ４１における第１ミラー４１ａと略同じ高さ位置でかつ、この第１ミラー４１ａの右方に配置されている。よって、図６に示すように、第１ミラー４１ａと、第２ミラー４２ａは、左右方向（筐体１０の短手方向）に沿って並ぶようになっている。
【0154】
第２ミラー４２ａはまた、第２スキャナ４２に内蔵されたモータ（不図示）によって回転駆動される。このモータは、前後方向に延びる回転軸まわりに第２ミラー４２ａを回転させることができる。第２ミラー４２ａの回転姿勢を調整することで、第２ミラー４２ａによる近赤外レーザ光の反射角を調整することができる。
【0155】
よって、下流側合流機構３５からレーザ光走査部４へ近赤外レーザ光が入射すると、その近赤外レーザ光は、第１スキャナ４１における第１ミラー４１ａと、第２スキャナ４２における第２ミラー４２ａとによって順番に反射され、透過ウインドウ１９を介してマーカヘッド１の外部へ出射することになる。
【0156】
そのときに、第１スキャナ４１のモータを作動させて第１ミラー４１ａの回転姿勢を調整することで、ワークＷの表面上で近赤外レーザ光を第１方向に走査することが可能となる。それと同時に、第２スキャナ４２のモータを作動させて第２ミラー４２ａの回転姿勢を調整することで、ワークＷの表面上で近赤外レーザ光を第２方向に走査することが可能になる。
【0157】
また前述のように、レーザ光走査部４には、近赤外レーザ光ばかりでなく、下流側合流機構３５の光学部材３５ａを通過したガイド光、又は、同部材３５ａによって反射された測距光も入射することになる。本実施形態に係るレーザ光走査部４は、第１スキャナ４１及び第２スキャナ４２をそれぞれ作動させることで、そうして入射したガイド光又は測距光を２次元走査することができる。
【0158】
なお、第１ミラー４１ａ及び第２ミラー４２ａが取り得る回転姿勢は、基本的には、第２ミラー４２ａによって近赤外レーザ光が反射されたときに、その反射光が透過ウインドウ１９を通過するような範囲内に設定される（図７～図８も参照）。
【0159】
こうして、本実施形態に係るレーザ光走査部４は、走査制御部としての制御部１０１によって電気的に制御されることにより、ワークＷの表面上に設定される加工領域に近赤外レーザ光を照射して、その加工領域内に所定の加工パターン（マーキングパターン）を形成することができる。
【0160】
（測距ユニット５）
図３Ｂに示すように、測距ユニット５は、レーザ光走査部４を介して測距光を投光し、それをワークＷの表面に照射する。測距ユニット５はまた、ワークＷの表面により反射された測距光を、レーザ光走査部４を介して受光する。
図３Ｂに示すように、測距ユニット５は、レーザ光走査部４を介して測距光を投光し、それをワークＷの表面に照射する。測距ユニット５はまた、ワークＷの表面により反射された測距光を、レーザ光走査部４を介して受光する。
【0161】
測距ユニット５は、主に、測距光を投光するためのモジュールと、測距光を受光するためのモジュールと、に大別される。具体的に、測距ユニット５は、測距光を投光するためのモジュールとして構成された測距光出射部５Ａと、測距光を受光するためのモジュールとして構成された測距光受光部５Ｂと、を備えている。
【0162】
このうち、測距光出射部５Ａは、筐体１０の内部に設けられており、レーザ加工装置Ｌにおけるマーカヘッド１からワークＷの表面までの距離を測定するための測距光を、レーザ光走査部４に向けて出射する。
【0163】
一方、測距光受光部５Ｂは、測距光出射部５Ａと同様に筐体１０の内部に設けられており、ワークＷの表面上で反射されてレーザ光走査部４及び下流側合流機構３５を介して戻った測距光を受光する。
【0164】
さらに、測距ユニット５は、測距光出射部５Ａ及び測距光受光部５Ｂを下方から支持する支持台５０を備えており、この支持台５０を介して筐体１０の内部に固定されている。
【0165】
前述のように、測距ユニット５は、第１スペースＳ１における短手方向他側の空間に設けられている。図７に示すように、測距ユニット５は、筐体１０の長手方向に沿って前方に測距光を出射するとともに、同長手方向に沿って略後方に伝搬する測距光を受光する。
【0166】
また、測距ユニット５は、前述の光学部材３５ａを介してレーザ光案内部３と光学的に結合される。前述のように、測距ユニット５は、筐体１０の長手方向に沿って測距光を投光する。それに対し、光学部材３５ａは、筐体１０の長手方向ではなく、その短手方向に沿って伝搬した測距光を反射するようになっている。
【0167】
【0168】
よって、測距光出射部５Ａからベンドミラー５９に入射した測距光は、同ミラー５９によって反射された光学部材３５ａに入射する。一方、レーザ光走査部４に戻って光学部材３５ａによって反射された測距光は、ベンドミラー５９に入射するとともに、同ミラー５９によって反射されて測距光受光部５Ｂに入射する。
【0169】
以下、測距ユニット５を成す各部の構成について、順番に説明をする。
【0170】
－測距光出射部５Ａ－
測距光出射部５Ａは、筐体１０の内部に設けられており、レーザ加工装置Ｌにおけるマーカヘッド１から、ワークＷの表面までの距離を測定するための測距光を出射するよう構成されている。
測距光出射部５Ａは、筐体１０の内部に設けられており、レーザ加工装置Ｌにおけるマーカヘッド１から、ワークＷの表面までの距離を測定するための測距光を出射するよう構成されている。
【0171】
具体的に、測距光出射部５Ａは、前述の測距光源５１及び投光レンズ５２と、これらを収容するケーシング５３と、投光レンズ５２によって集光された測距光を案内する一対のガイドプレート５４Ｌ、５４Ｒと、を有している。測距光源５１、投光レンズ５２及びガイドプレート５４Ｌ、５４Ｒは筐体１０の後側から順番に並んでおり、それらの並び方向は、筐体１０の長手方向と実質的に等しい。
【0172】
ケーシング５３は、筐体１０及び支持台５０の長手方向に沿って延びる筒状に形成されており、同方向における一側、すなわち筐体１０の後側に対応する一端部には測距光源５１が取り付けられている一方、筐体１０の前側に対応する他端部には投光レンズ５２が取り付けられている。測距光源５１と投光レンズ５２との間の空間は、略気密状に密閉されている。
【0173】
測距光源５１は、制御部１０１から入力された制御信号に従って、筐体１０の前側に向かって測距光を出射する。詳しくは、測距光源５１は、測距光として、可視光域にあるレーザ光を出射することができる。特に、本実施形態に係る測距光源５１は、測距光として、６９０ｎｍ付近の波長を有する赤色レーザ光を出射する。
【0174】
具体的に、本実施形態における測距光の波長帯域は、好ましくは、６８０ｎｍ以上６９５ｎｍ以下に設定される。よって、測距光の波長帯域は、近赤外レーザ光及びガイド光の波長帯域とはオーバーラップしない。
【0175】
測距光源５１はまた、測距光として出射される赤色レーザ光の光軸Ａｏが、ケーシング５３の長手方向に沿うような姿勢で固定されている。よって、測距光の光軸Ａｏは、筐体１０及び支持台５０の長手方向に沿うこととなり、投光レンズ５２の中央部を通過してケーシング５３の外部に至る。
【0176】
投光レンズ５２は、支持台５０の長手方向においては、測距光受光部５Ｂにおける一対の受光素子５６Ｌ、５６Ｒと、受光レンズ５７と、の間に位置している。投光レンズ５２は、測距光の光軸Ａｏが通過するような姿勢とされている。
【0177】
投光レンズ５２は、例えば平凸レンズとすることができ、球面状の凸面をケーシング５３の外部に向けた姿勢で固定することができる。投光レンズ５２は、測距光源５１から出射された測距光を集光し、ケーシング５３の外部に出射する。ケーシング５３の外部に出射された測距光は、ガイドプレート５４Ｌ、５４Ｒの間に至る。
【0178】
ガイドプレート５４Ｌ、５４Ｒは、支持台５０の短手方向に並んだ一対の部材として構成されており、それぞれ、支持台５０の長手方向に延びる板状体とすることができる。一方のガイドプレート５４Ｌと、他方のガイドプレート５４Ｒとの間には、測距光を出射するためのスペースが区画される。ケーシング５３の外部に出射された測距光は、そうして区画されたスペースを通過して出力される。
【0179】
よって、測距光源５１から出射された測距光は、ケーシング５３内部の空間、投光レンズ５２の中央部、ガイドプレート５４Ｌ、５４Ｒの間のスペースを通過して、測距ユニット５の外部に出力される。そうして出力された測距光は、ベンドミラー５９と、下流側合流機構３５における光学部材３５ａと、によって反射されて、レーザ光走査部４に入射する。
【0180】
レーザ光走査部４に入射した測距光は、第１スキャナ４１の第１ミラー４１ａと、第２スキャナ４２の第２ミラー４２ａと、によって順番に反射され、透過ウインドウ１９からマーカヘッド１の外部へ出射することになる。
【0181】
レーザ光走査部４の説明に際して記載したように、第１スキャナ４１の第１ミラー４１ａの回転姿勢を調整することで、ワークＷの表面上で測距光を第１方向に走査することができる。それと同時に、第２スキャナ４２のモータを作動させて第２ミラー４２ａの回転姿勢を調整することで、ワークＷの表面上で測距光を第２方向に走査することが可能になる。
【0182】
そうして走査された測距光は、ワークＷの表面上で反射される。そうして反射された測距光の一部（以下、これを「反射光」ともいう）は、透過ウインドウ１９を介してマーカヘッド１の内部に入射する。マーカヘッド１の内部に入射した反射光は、レーザ光走査部４を介してレーザ光案内部３に戻る。反射光は、測距光と同じ波長を有することから、レーザ光案内部３における下流側合流機構３５の光学部材３５ａによって反射され、ベンドミラー５９を介して測距ユニット５に入射する。
【0183】
－測距光受光部５Ｂ－
測距光受光部５Ｂは、筐体１０の内部に設けられており、測距光出射部５Ａから出射されてワークＷにより反射された測距光（前述の「反射光」に等しい）を受光するよう構成されている。
測距光受光部５Ｂは、筐体１０の内部に設けられており、測距光出射部５Ａから出射されてワークＷにより反射された測距光（前述の「反射光」に等しい）を受光するよう構成されている。
【0184】
具体的に、測距光受光部５Ｂは、一対の受光素子５６Ｌ、５６Ｒと、受光レンズ５７と、を有している。一対の受光素子５６Ｌ、５６Ｒは、それぞれ支持台５０の後端部に配置されている一方、受光レンズ５７は、それぞれ支持台５０の前端部に配置されている。したがって、一対の受光素子５６Ｌ、５６Ｒと、受光レンズ５７と、は実質的に筐体１０及び支持台５０の長手方向に沿って並ぶようになっている。
【0185】
一対の受光素子５６Ｌ、５６Ｒは、筐体１０の内部において、測距光出射部５Ａにおける測距光の光軸Ａｏを挟むように各々の光軸が配置されている。一対の受光素子５６Ｌ、５６Ｒは、レーザ光走査部４へ戻った反射光をそれぞれ受光する。
【0186】
詳しくは、一対の受光素子５６Ｌ、５６Ｒは、測距光出射部５Ａの光軸Ａｏに直交する方向に並んでいる。この実施形態では、一対の受光素子５６Ｌ、５６Ｒの並び方向は、筐体１０及び支持台５０の短手方向、すなわち左右方向に等しい。同方向において、一方の受光素子５６Ｌが測距光源５１の左側に配置され、他方の受光素子５６Ｒが測距光源５１の右側に配置されている。
【0187】
そして、一対の受光素子５６Ｌ、５６Ｒは、それぞれ、斜め前方に指向せしめた受光面を有しており、各受光面における反射光の受光位置を検出し、その検出結果を示す信号（検出信号）を出力する。各受光素子５６Ｌ、５６Ｒから出力される検出信号は、マーカコントローラ１００に入力されて距離測定部１０３に至る。
【0188】
各受光素子５６Ｌ、５６Ｒとして使用可能な素子としては、例えば、相補型ＭＯＳ（Complementary MOS：ＣＭＯＳ）から成るＣＭＯＳイメージセンサ、電荷結合素子（Charge-Coupled Device：ＣＣＤ）から成るＣＣＤイメージセンサ、光位置センサ（Position Sensitive Detector：ＰＳＤ）等が挙げられる。
【0189】
本実施形態では、各受光素子５６Ｌ、５６Ｒは、ＣＭＯＳイメージセンサを用いて構成されている。この場合、各受光素子５６Ｌ、５６Ｒは、反射光の受光位置ばかりでなく、その受光量分布（受光波形）を検出することができる。すなわち、ＣＭＯＳイメージセンサを用いて各受光素子５６Ｌ、５６Ｒを構成した場合、各々の受光面には、少なくとも左右方向に画素が並ぶことになる。この場合、各受光素子５６Ｌ、５６Ｒは、画素毎に信号を読み出して増幅し、外部に出力することができる。各画素における信号の強度は、反射光が受光面上でスポットを形成したときに、そのスポットにおける反射光の強度に基づき決定される。
【0190】
なお、ＣＭＯＳイメージセンサのように、受光量分布（受光波形）を検出可能な素子を用いて各受光素子５６Ｌ、５６Ｒを構成した場合、各受光素子５６Ｌ、５６Ｒにおける受光量の大きさは、測距光の強度、すなわち測距光出射部５Ａから出射される測距光の強度（以下、これを「投射光量」ともいう）と、画素毎に信号を増幅する際のゲイン（以下、これを「受光ゲイン」ともいう）と、を用いて調整することができる。また、ゲインの他にも、各受光素子５６Ｌ、５６Ｒにおける露光時間を用いて調整することができる。
【0191】
本実施形態に係る一対の受光素子５６Ｌ、５６Ｒは、少なくとも、反射光の受光位置を示すピーク位置と、その反射光の受光量を検出することができる。受光量を示す指標としては、例えば、反射光の受光量分布における、ピークの高さを用いることができる。これに代えて、受光量分布の合算値、平均値、積分値を用いてもよい。
【0192】
また、反射光の受光位置を示す指標としては、本実施形態では受光量分布のピーク位置（スポットのピーク位置）を用いているが、これに代えて、受光量分布の重心位置を用いてもよい。
【0193】
受光レンズ５７は、筐体１０の内部において一対の受光素子５６Ｌ、５６Ｒそれぞれの光軸が通過するように配置されている。受光レンズ５７はまた、下流側合流機構３５から一対の受光素子５６Ｌ、５６Ｒまでの光路の途中に設けられており、下流側合流機構３５を通過した反射光を、一対の受光素子５６Ｌ、５６Ｒそれぞれの受光面に集光させることができる。
【0194】
受光レンズ５７は、レーザ光走査部４へ戻った反射光を集光し、各受光素子５６Ｌ、５６Ｒの受光面上に反射光のスポットを形成させる。各受光素子５６Ｌ、５６Ｒは、そうして形成されたスポットのピーク位置と、受光量を示す信号を距離測定部１０３に出力する。
【0195】
レーザ加工装置Ｌは、基本的には、受光素子５６Ｌ、５６Ｒ各々の受光面における反射光の受光位置（本実施形態ではスポットのピークの位置）に基づいて、ワークＷの表面までの距離を測定することができる。距離の測定手法としては、いわゆる三角測距方式が用いられる。
【0196】
－距離の測定手法について－
図９は、三角測距方式について説明する図である。図９においては、測距ユニット５のみが図示されているが、以下の説明は、前述のようにレーザ光走査部４を介して測距光が出射される場合にも共通である。
図９は、三角測距方式について説明する図である。図９においては、測距ユニット５のみが図示されているが、以下の説明は、前述のようにレーザ光走査部４を介して測距光が出射される場合にも共通である。
【0197】
図９に例示するように、測距光出射部５Ａにおける測距光源５１から測距光が出射されると、その測距光は、ワークＷの表面に照射される。ワークＷによって測距光が反射されると、その反射光（特に拡散反射光）は、仮に正反射の影響を除いたならば、略等方的に伝搬することになる。
【0198】
そうして伝搬する反射光には、受光レンズ５７を介して受光素子５６Ｌに入射する成分が含まれるものの、マーカヘッド１とワークＷとの距離に応じて、その入射光の受光素子５６Ｌへの入射角が増減することになる。受光素子５６Ｌへの入射角が増減すると、その受光面５６ａにおける受光位置が変位することになる。
【0199】
このように、マーカヘッド１とワークＷとの距離と、受光面５６ａにおける受光位置と、は所定の関係を以て関連付いている。したがって、その関係を予め把握しておくとともに、例えばマーカコントローラ１００に記憶させておくことで、受光面５６ａにおける受光位置から、マーカヘッド１とワークＷとの距離を算出することができる。このような算出方法は、いわゆる三角測距方式を用いた手法に他ならない。
【0200】
すなわち、前述の距離測定部１０３が、測距光受光部５Ｂにおける測距光の受光位置に基づいて、三角測距方式によりレーザ加工装置ＬからワークＷの表面までの距離を測定する。
【0201】
具体的に、前述の条件設定記憶部１０２には、受光面５６ａにおける受光位置と、マーカヘッド１からワークＷの表面までの距離との関係が予め記憶されている。一方、距離測定部１０３には、測距光受光部５Ｂにおける測距光の受光位置、詳しくは測距光の反射光が、受光面５６ａ上に形成するスポットのピークの位置を示す信号が入力される。
【0202】
距離測定部１０３は、そうして入力された信号と、条件設定記憶部１０２が記憶している関係と、に基づいて、ワークＷの表面までの距離を測定する。そうして得られた測定値は、例えば制御部１０１に入力されて、制御部１０１によるＺスキャナ３３等の制御に用いられる。
【0203】
例えば、レーザ加工装置Ｌは、ワークＷの表面のうち、マーカヘッド１による加工対象となる部位（印字点）を自動又は手動で決定する。続いて、レーザ加工装置Ｌは、印字加工を実行するに先だって、各印字点（より正確には、印字点周辺に設定した測距点）までの距離を測定するとともに、測定された距離に見合う焦点位置となるようにＺスキャナ３３の制御パラメータを決定する。レーザ加工装置Ｌは、そうして決定された制御パラメータに基づいてＺスキャナ３３を作動させた後に、近赤外レーザ光によってワークＷに印字加工を施す。
【0204】
＜ワークＷの加工手順について＞
以下、近赤外レーザ光、測距光及びガイド光の具体的な使用例として、レーザ加工装置ＬによるワークＷの加工手順について説明する。図１０は、ワークＷの加工手順を例示するフローチャートである。
以下、近赤外レーザ光、測距光及びガイド光の具体的な使用例として、レーザ加工装置ＬによるワークＷの加工手順について説明する。図１０は、ワークＷの加工手順を例示するフローチャートである。
【0205】
図１０に例示する制御プロセスは、励起光生成部１１０、レーザ光出力部２、Ｚスキャナ３３、レーザ光走査部４、測距光出射部５Ａ及びガイド光源３６を制御可能な制御部１０１によって実行可能である。
【0206】
まず、ステップＳ１０１において、ユーザが操作用端末８００を操作することにより、レーザ加工における加工条件が設定される。ステップＳ１０１において設定される加工条件には、例えばワークＷの表面上に印字されるべき文字列及び図形の内容（マーキングパターン）、及び、そうした文字列等のレイアウトが含まれる。
【0207】
続くステップＳ１０２において、制御部１０１は、ステップＳ１０１において設定された加工条件に基づき、ワークＷの表面のうち、マーカヘッド１からの距離を測定するべき箇所（以下、「測定箇所」ともいう）を複数箇所にわたり決定する。
【0208】
続くステップＳ１０３において、制御部１０１は、測距光出射部５Ａを制御することにより、レーザ加工装置ＬからワークＷの表面までの距離を、距離測定部１０３を介して測定する。
【0209】
具体的に、このステップＳ１０３において、制御部１０１は、ステップＳ１０２において決定された各測定箇所に対し、測距光出射部５Ａから測距光を出射させ、その反射光を測距光受光部５Ｂにより受光させる。そして、測距光受光部５Ｂにおける反射光の受光位置を示す信号が距離測定部１０３に入力されて、距離測定部１０３がワークＷの表面までの距離を測定する。距離測定部１０３は、そうして測定された距離を示す信号を制御部１０１へと入力する。
【0210】
続くステップＳ１０４において、制御部１０１は、ステップＳ１０３における測定結果、つまり各測定箇所における距離の測定値に基づいて、それぞれの測定値に見合う焦点位置となるようにＺスキャナ３３の制御パラメータを決定する。
【0211】
具体的に、このステップＳ１０４において、制御部１０１は、各測定箇所におけるレンズ駆動部３３ｄの制御パラメータ、すなわち各測定箇所における入射レンズ３３ａと出射レンズ３３ｃとの相対距離を決定する。
【0212】
なお、上流側合流機構３１及び下流側合流機構３５は、双方とも、レーザ光出力部２からレーザ光走査部４へと至る途中に配置されている。そして、上流側合流機構３１は、ガイド光及び近赤外レーザ光それぞれの光軸を同軸化し、下流側合流機構３５は、測距光及び近赤外レーザ光それぞれの光軸を同軸化する。よって、制御部１０１がレーザ光走査部４を制御することで、近赤外レーザ光ばかりでなく、ガイド光及び測距光を２次元走査することもできる。
【0213】
レーザ光走査部４によるガイド光の２次元走査の一例として、制御部１０１は、ステップＳ１０４から続くステップＳ１０５を実行する。具体的に、このステップＳ１０５において、制御部１０１は、Ｚスキャナ３３を介して各測定箇所における焦点位置を調整するとともに、Ｚスキャナ３３により焦点位置を調整した後に、ガイド光源３６を介してワークＷの表面へガイド光を照射させる。それとともに、制御部１０１は、レーザ光走査部４を制御することにより、ガイド光源３６から照射されるガイド光によってマーキングパターンをトレースする。
【0214】
なお、近赤外レーザ光にガイド光を合流させる上流側合流機構３１は、Ｚスキャナ３３の上流側に設けられている。そのため、Ｚスキャナ３３によって近赤外レーザ光の焦点位置を調整することで、近赤外レーザ光ばかりでなく、ガイド光の焦点位置を併せて調整することができる。
【0215】
また、ガイド光によるマーキングパターンのトレースは、レーザ光走査部４を適宜制御することにより、繰り返し行われるようになっている。これにより、人間の目の残像作用により、ワークＷの表面にはマーキングパターンが連続表示される。この際、残像作用による連続表示を有効なものとするためには、ガイド光の走査速度を残像現象が生じる最低速度以上に設定することが考えられる。一方、ワークＷの材料、近赤外レーザ光の出力等の条件によっては、印字加工の際に近赤外レーザ光の走査速度が過度に遅くなる可能性がある。これを受けて、ガイド光の走査速度は、近赤外レーザ光の走査速度よりも速い速度、つまり残像現象が生ずる最低速度以上の速度に設定される。
【0216】
続くステップＳ１０６において、制御部１０１は、マーキングパターンに係る設定を完了し、その設定に基づいて印字加工を実行する。なお、このステップＳ１０６に代えて、マーキングパターンに係る設定を条件設定記憶部１０２又は操作用端末８００に転送し、これを保存させてもよい。
【0217】
既に説明したように、本実施形態に係るレーザ加工装置Ｌは、ガイド光と測距光を双方ともレーザ光路Ｐと同軸にすることで、近赤外レーザ光に加えて、ガイド光及び測距光の２次元走査を可能にしている。
【0218】
ところが、ガイド光源３６をレーザ光路Ｐと同軸にした状態で、測距ユニット５もさらに同軸にしてしまうと、ワークＷの表面上で反射された測距光の少なくとも一部が、測距ユニット５ではなくガイド光源３６へと戻ってしまい、測距ユニット５における測距光受光部５Ｂでの受光量が減少してしまう可能性がある。そうした受光量の減少は、測定精度の低下を招くため不都合である。
【0219】
本願発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、測距光と、ガイド光及び近赤外レーザ光と、が合流する測距光合流機構としての下流側合流機構３５の構成に工夫を凝らすことで、前述した不都合を克服するに至った。
【0220】
以下、下流側合流機構３５の構成について、詳細に説明する。
【0221】
＜下流側合流機構３５の構成について＞
図１１は、下流側合流機構３５の構成を後方から見て例示する斜視図であり、図１２は、下流側合流機構３５の構成を前方から見て例示する斜視図である。また、図１３Ａは、第１実施形態に係るレーザ光入射面３５１の反射率を例示する図であり、図１３Ｂは、第１実施形態に係るレーザ光出射面３５２の反射率を例示する図である。また、図１４Ａは、下流側合流機構３５における近赤外レーザ光及びガイド光の光路を例示する図であり、図１４Ｂは、下流側合流機構３５における測距光の光路を例示する図である。
図１１は、下流側合流機構３５の構成を後方から見て例示する斜視図であり、図１２は、下流側合流機構３５の構成を前方から見て例示する斜視図である。また、図１３Ａは、第１実施形態に係るレーザ光入射面３５１の反射率を例示する図であり、図１３Ｂは、第１実施形態に係るレーザ光出射面３５２の反射率を例示する図である。また、図１４Ａは、下流側合流機構３５における近赤外レーザ光及びガイド光の光路を例示する図であり、図１４Ｂは、下流側合流機構３５における測距光の光路を例示する図である。
【0222】
前述のように、測距光の波長帯域は、近赤外レーザ光及びガイド光の波長帯域とはオーバーラップしないように設定されている。そのため、下流側合流機構３５は、上流側合流機構３１と同様に、ダイクロイックミラー等からなる光学部材３５ａを用いて構成することができる。
【0223】
具体的に、測距光上流合流機構としての下流側合流機構３５は、主たる構成要素として、ワークＷの表面上で反射された測距光を測距光受光部５Ｂへ導く光学部材３５ａと、この光学部材３５ａを保持し、筐体１０に固定されるホルダ３５ｂと、を有している。
【0224】
そして、下流側合流機構３５をなす光学部材３５ａは、近赤外レーザ光、ガイド光及び測距光それぞれの波長帯域のうち、測距光の波長帯域のみを選択的に反射又は透過させることにより、該測距光を測距光受光部５Ｂまで導くことができる。
【0225】
詳しくは、光学部材３５ａは、略円盤状のガラスから構成されていて、そのガラスの表面には、測距光の波長帯域のみを選択的に反射又は透過させるよう、コーティング処理が施されてなる。ここで、光学部材３５ａの表裏には、図１４Ａ及び図１４Ｂに例示するように、近赤外レーザ光及びガイド光が入射するレーザ光入射面３５１と、レーザ光入射面３５１から入射した近赤外レーザ光及びガイド光が、光学部材３５ａを透過して出射するレーザ光出射面３５２と、が設けられる。
【0226】
前述したコーティング処理は、例えば蒸着処理からなり、レーザ光入射面３５１とレーザ光出射面３５２との双方に施されている。このコーティング処理によって、本実施形態（特に、第１実施形態）に係る光学部材３５ａは、測距光のみを選択的に反射する一方、近赤外レーザ光及びガイド光それぞれの波長帯域を透過させることができる。
【0227】
また、ホルダ３５ｂは、略筒状に形成されており、略円盤状の光学部材３５ａを嵌め込んで、これを固定することができる。図６及び図７に例示するように、ホルダ３５ｂは、仕切部１１に設けられた貫通孔１１ａに嵌め込まれるようになっている。この貫通孔１１ａは、第２スペースＳ２と第１スペースＳ１とを連通させており、その貫通孔１１ａにホルダ３５ｂを嵌め込むことで、レーザ光案内部３とレーザ光走査部４を光学的に結合することができる。
【0228】
より詳細には、ホルダ３５ｂは、第２ベンドミラー３４と略同じ高さ位置で、かつ第２ベンドミラー３４の後方に配置されており、ベースプレート１２に設けた貫通孔１２ａに対して筐体１０の短手方向の左側に配置される。
【0229】
ホルダ３５ｂはまた、図６等に示すように、光学部材３５ａの光軸を右斜め後方に傾斜させた姿勢（特に、前後方向に対して４５度傾斜させた姿勢）で固定されている。これにより、光学部材３５ａにおける一方側の鏡面（後述のレーザ光入射面３５１）は、第２ベンドミラー３４に向けられるとともに、光学部材３５ａにおける他方側の鏡面（後述のレーザ光出射面３５２）は、ベースプレート１２の貫通孔１２ａに向けられるようになっている。
【0230】
よって、図１４Ａ及び図１４Ｂに示すように、光学部材３５ａにおける一方側の鏡面（レーザ光入射面３５１）には、仕切部１１の貫通孔１１ａを介して近赤外レーザ光及びガイド光が入射する一方、他方側の鏡面（レーザ光出射面３５２）には、貫通孔１２ａを介して測距光が入射することになる。
【0231】
【0232】
【0233】
具体的に、第１実施形態に係る光学部材３５ａは、ガイド光及び近赤外レーザ光それぞれの波長帯域に対応した反射率が、レーザ光入射面３５１とレーザ光出射面３５２との双方において、実質的に０％に設定される。このように設定すると、レーザ光入射面３５１に入射したガイド光及び近赤外レーザ光は、レーザ光入射面３５１を通り抜けることになる。レーザ光入射面３５１を通り抜けたガイド光及び近赤外レーザ光は、光学部材３５ａの内部を屈折しつつ通過して、レーザ光出射面３５２へ至る。レーザ光出射面３５２に至ったガイド光及び近赤外レーザ光は、レーザ光入射面３５１を通り抜けて外部に出射されることになる（図１４Ａを参照）。そうして出射されたガイド光及び近赤外レーザ光は、レーザ光走査部４を介してワークＷの表面に照射される。
【0234】
一方、第１実施形態に係るレーザ光出射面３５２は、図１３Ｂに示すように、測距光の波長帯域のみを選択的に反射する。対して、第１実施形態に係るレーザ光出射面３５２は、図１３Ａに示すように、測距光の波長帯域を透過させるように構成されている。
【0235】
具体的に、第１実施形態に係る光学部材３５ａは、測距光の波長帯域に対応した反射率が、レーザ光出射面３５２においては実質的に１００％（より詳細には、９５％以上１００％未満）に設定される。このように設定すると、レーザ光出射面３５２に入射した測距光のうちの大部分は、レーザ光出射面３５２によって反射されることになる（図１４Ｂを参照）。そうして反射された測距光は、ガイド光及び近赤外レーザ光と同軸になり、レーザ光走査部４を介してワークＷの表面に照射される。その表面によって反射された測距光は、レーザ光走査部４を介して光学部材３５ａまで戻り、そのレーザ光出射面３５２によって再度反射されて測距ユニット５へと戻る。
【0236】
しかしながら、レーザ光出射面３５２の反射率を厳密に１００％に設定するのは、技術的に容易ではない。そのため、レーザ光出射面３５２に入射した測距光のうちの極一部は、レーザ光出射面３５２によって反射されずに、レーザ光出射面３５２を通り抜けることになる。レーザ光出射面３５２を通り抜けた測距光は、光学部材３５ａの内部を屈折しつつ通過して、レーザ光入射面３５１へ至る。
【0237】
ここで、第１実施形態に係る光学部材３５ａは、測距光の波長帯域に対応した反射率が、レーザ光入射面３５１においては実質的に０％（より詳細には、０％以上５％未満）に設定される。このように設定すると、レーザ光出射面３５２を通り抜けてレーザ光入射面３５１に至った測距光は、レーザ光入射面３５１での反射が抑制されて、レーザ光入射面３５１から外部に出射されるようになる。
【0238】
なお、測距ユニット５からレーザ光出射面３５２に入射する測距光、及び、レーザ光出射面３５２によって反射されて測距ユニット５に戻る測距光は、図７等に示すように、双方とも、筐体１０を平面視したときの左右方向（筐体１０の短手方向）に沿って伝搬するようになっている。この伝搬方向は、レーザ光案内部３からレーザ光走査部４へと伝搬する近赤外レーザ光及びガイド光の伝搬方向と直交することになる。
【0239】
＜下流側合流機構３５が奏する効果について＞
以上説明したように、ガイド光及び測距光は、それぞれ加工用の近赤外レーザ光と同軸化され、ガイド光と測距光をレーザ光走査部４によって走査することができるようになっている。
以上説明したように、ガイド光及び測距光は、それぞれ加工用の近赤外レーザ光と同軸化され、ガイド光と測距光をレーザ光走査部４によって走査することができるようになっている。
【0240】
具体的に、ガイド光合流機構としての上流側合流機構３１はレーザ光出力部２とレーザ光走査部４とを結んだレーザ光路Ｐの途中に配置されており、測距光合流機構としての下流側合流機構３５は、そのレーザ光路Ｐにおける上流側合流機構３１とレーザ光走査部４との間に配置されている。このように配置した場合、ワークＷの表面上で反射されてマーカヘッド１へ戻った測距光は、上流側合流機構３１に到達する前に、下流側合流機構３５に到達することになる。
【0241】
ここで、図１３Ｂに例示するように、下流側合流機構３５を構成する光学部材３５ａは、加工用の近赤外レーザ光、ガイド光及び測距光それぞれの波長帯域のうち、測距光の波長帯域のみを選択的に反射又は透過させることにより、該測距光を測距光受光部５Ｂまで導くように構成されている。このように構成することで、ガイド光源３６への測距光（特に、測距光の反射光）の伝搬を抑制し、測距光受光部５Ｂにおける受光量を高めることができる。これにより、測定精度の低下を抑制することができるようになる。
【0242】
また、図１４Ｂに例示するように、光学部材３５ａにおけるレーザ光出射面３５２は、測距光を反射させ、その測距光をレーザ光走査部４又は測距光受光部５Ｂへと導くことができる。しかしながら、レーザ光出射面３５２の反射率を厳密に１００％に設定するのは、図１３Ｂに例示するように、技術的には容易ではない。そのため、レーザ光出射面３５２に入射した測距光のうちの極一部は、レーザ光出射面３５２によって反射されずに、このレーザ光出射面３５２を通り抜けることになる。レーザ光出射面３５２を通り抜けた測距光は、光学部材３５ａの内部を屈折しつつ通過して、レーザ光入射面３５１へ至る。
【0243】
そうしてレーザ光入射面３５１に至った測距光が、仮にレーザ光入射面３５１で反射されて測距光受光部５Ｂまで戻ってしまうと、測距光受光部５Ｂには、レーザ光出射面３５２とレーザ光入射面３５１とによって反射された測距光が両方とも戻ることになる。この場合、測距光受光部５Ｂにおける受光位置がぼやけてしまう可能性がある。このことは、測定精度の低下を招くため望ましくない。
【0244】
そこで、図１３Ａに例示するように、レーザ光入射面３５１は、測距光の波長帯域を反射せずに透過させる。これにより、レーザ光出射面３５２を通り抜けてレーザ光入射面３５１に至った測距光は、レーザ光入射面３５１での反射が抑制されて、レーザ光入射面３５１から外部に出射されるようになる。これにより、測距光受光部５Ｂにおける受光位置のぼやけを抑制し、測定精度の低下を抑制することができる。
【0245】
また、図３Ａ及び図３Ｂに例示するように、下流側合流機構３５は、Ｚスキャナ３３とレーザ光走査部４との間に配置され、測距光出射部５Ａから出射された測距光と、Ｚスキャナ３３を通過したレーザ光とを同軸にする。よって、測距光が、レーザ光走査部４よりも上流側の光路において同軸化されることになるから、レーザ光走査部４を作動させることで、測距光を走査することができる。
【0246】
それと同時に、測距光は、Ｚスキャナ３３よりも下流側の光路において同軸化されることにもなる。したがって、Ｚスキャナ３３の開口を過度に大きくせずとも、測距光による測定分解能を確保することができる。
【0247】
また、図３Ｂに例示するように、測距光出射部５Ａから出射される測距光ばかりでなく、ワークＷにより反射されて測距光受光部５Ｂにより受光される測距光もＺスキャナ３３を通過しない。よって、測距光出射部５Ａと測距光受光部５Ｂを近接して配置することができ、温度変化に起因した筐体の歪み等の影響を抑制することが可能になる。このことは、距離測定部１０３による距離の測定精度を確保する上で有効である。
【0248】
また、図３Ａに例示するように、ガイド光源３６から出射されたガイド光は、上流側合流機構３１と、Ｚスキャナ３３と、下流側合流機構３５と、レーザ光走査部４と、を順番に通過してワークＷに照射される。
【0249】
ここで、上流側合流機構３１は、レーザ光出力部２とＺスキャナ３３との間に設けられており、ガイド光源３６から出射されたガイド光と、レーザ光出力部２から出射されたレーザ光と、を同軸にする。よって、ガイド光とレーザ光が、Ｚスキャナ３３よりも上流側の光路において合流することになるから、Ｚスキャナ３３を作動させることで、ガイド光の焦点位置を調整することができる。これにより、ガイド光の視認性を高めることが可能になる。
【0250】
《第２実施形態》
まず、レーザ加工装置Ｌの第１実施形態を含んでなるレーザ加工システムＳについて説明する。以下の説明においては、第２実施形態に特有の構成であることを強調する場合を除き、第２実施形態を単に本実施形態という。また、第１実施形態と共通の構成については、適宜、説明を省略する。
まず、レーザ加工装置Ｌの第１実施形態を含んでなるレーザ加工システムＳについて説明する。以下の説明においては、第２実施形態に特有の構成であることを強調する場合を除き、第２実施形態を単に本実施形態という。また、第１実施形態と共通の構成については、適宜、説明を省略する。
【0251】
図１５Ａは、レーザ加工装置Ｌの第２実施形態に係るマーカヘッド１’を例示する図３Ａ対応図であり、図１５Ｂは、レーザ加工装置Ｌの第２実施形態に係るマーカヘッド１’を例示する図３Ｂ対応図である。また、図１６Ａは、第２実施形態に係るレーザ光入射面３５１’の反射率を例示する図１３Ａ対応図であり、図１６Ｂは、第２実施形態に係るレーザ光出射面３５２’の反射率を例示する図１３Ｂ対応図である。また、図１７Ａは、第２実施形態における近赤外レーザ光及びガイド光の光路を例示する図１４Ａ対応図であり、図１７Ｂは、第２実施形態における測距光の光路を例示する図１４Ｂ対応図である。
【0252】
第２実施形態に係る光学部材３５ａは、測距光の波長帯域のみを選択的に透過させる一方、近赤外レーザ光及びガイド光それぞれの波長帯域を選択的に反射する。その結果、図１５Ａ及び図１５Ｂに例示するように、第２実施形態に係る下流側合流機構３５’においては、測距光がなす光路と、ガイド光及び近赤外レーザ光がなす光路と、は第１実施形態とは互い違いとなる。
【0253】
具体的に、第２実施形態に係る光学部材３５ａ’は、測距光の波長帯域に対応した反射率が、第２実施形態に係るレーザ光入射面３５１’とレーザ光出射面３５２’との双方において、実質的に０％に設定される（図１６Ａ及び図１６Ｂを参照）。このように設定すると、レーザ光出射面３５２’に入射した測距光は、そのレーザ光出射面３５２’を通り抜けることになる。レーザ光出射面３５２’を通り抜けた測距光は、光学部材３５ａの内部を屈折しつつ通過して、レーザ光入射面３５１’から外部に出射されることになる（図１７Ｂを参照）。
【0254】
一方、第２実施形態に係るレーザ光入射面３５１’は、図１６Ａに示すように、ガイド光及び近赤外レーザ光の波長帯域を選択的に反射する。対して、第１実施形態に係るレーザ光出射面３５２’は、図１６Ｂに示すように、ガイド光及び近赤外レーザ光の波長帯域を透過させる。
【0255】
このように設定すると、レーザ光入射面３５１’に入射したガイド光及び近赤外レーザ光のうちの大部分は、レーザ光入射面３５１’によって反射されることになる。レーザ光入射面３５１’に入射したガイド光及び近赤外レーザ光のうちのごく一部は、レーザ光入射面３５１’によって反射されずに、レーザ光出射面３５２’から外部に出射される（図１７Ａを参照）。
【0256】
第２実施形態に係る光学部材３５ａ’は、第１実施形態に係る光学部材３５ａと同様に、ガイド光源３６への測距光（特に、測距光の反射光）の伝搬を抑制することができる。これにより、ガイド光及び測距光を双方とも近赤外レーザ光と同軸にしつつ、測距光受光部５Ｂにおける受光量を高め、ひいては、測定精度の低下を抑制することができるようになる。
【0257】
《他の実施形態》
前記実施形態では、加工用のレーザ光（印字用レーザ光）として、近赤外レーザ光を例示したが、その波長帯域は、これに限定されない。また、そうした印字用レーザ光の波長帯域と、ガイド光の波長帯域と、測距光の波長帯域と、の大小関係は、適宜、変更することができる。
前記実施形態では、加工用のレーザ光（印字用レーザ光）として、近赤外レーザ光を例示したが、その波長帯域は、これに限定されない。また、そうした印字用レーザ光の波長帯域と、ガイド光の波長帯域と、測距光の波長帯域と、の大小関係は、適宜、変更することができる。
【0258】
【0259】
これに対し、上から２段目の変形例１は、例えば、印字用レーザ光の波長を５３２ｎｍ又は３５５ｎｍに変更し、ガイド光及び測距光の波長を前記第１及び第２実施形態と同様に設定した場合に相当する。
【0260】
また、上から３段目の変形例２は、例えば、ガイド光の波長帯域を近赤外域における低波長側（例えば、７５０ｎｍ以上９５０ｎｍ以下）に変更し、印字用レーザ光及び測距光の波長を前記第１及び第２実施形態と同様に設定した場合に相当する。
【0261】
また、上から４段目の変形例３は、例えば、印字用レーザ光の波長を５３２ｎｍに変更し、ガイド光の波長を紫外域から青の可視光域（４００ｎｍ付近）に変更し、測距光の波長を前記第１及び第２実施形態と同様に設定した場合に相当する。
【0262】
また、上から５段目の変形例４は、例えば、印字用レーザ光の波長を５３２ｎｍ又は３５５ｎｍに変更し、ガイド光の波長を近赤外域（７５０ｎｍ以上）に変更し、測距光の波長を前記第１及び第２実施形態と同様に設定した場合に相当する。
【0263】
また、上から６段目の変形例５は、例えば、ガイド光の波長を前記第１及び第２実施形態と同様に設定し、印字用レーザ光の波長を５３２ｎｍに変更し、測距光の波長を紫外域から青の可視光域（４００ｎｍ付近）に変更した場合に相当する。
【0264】
また、図１８に示した各組み合わせにおいて、光学部材における測距光の反射率を実質的に１００％に設定し、かつガイド光及び印字用レーザ光の反射率を実質的に０％に設定するか、あるいは、光学部材における測距光の反射率を実質的に０％に設定し、ガイド光及び印字用レーザ光の反射率を実質的に１００％に設定するか、を選択することで、前述した第１及び第２実施形態に相当する構成を実現することができる。
【符号の説明】
【0265】
１ マーカヘッド
１０ 筐体
２ レーザ光出力部
３ レーザ光案内部
３１ 上流側合流機構（ガイド光合流機構）
３３ Ｚスキャナ（焦点調整部）
３５ 下流側合流機構（測距光合流機構）
３５ａ 光学部材
３５１ レーザ光入射面
３５２ レーザ光出射面
３６ ガイド光源（ガイド光出射部）
４ レーザ光走査部
５ 測距ユニット
５Ａ 測距光出射部
５Ｂ 測距光受光部
１００ マーカコントローラ
１０３ 距離測定部
１１０ 励起光生成部
Ｓ レーザ加工システム
Ｗ ワーク（被加工物）
１０ 筐体
２ レーザ光出力部
３ レーザ光案内部
３１ 上流側合流機構（ガイド光合流機構）
３３ Ｚスキャナ（焦点調整部）
３５ 下流側合流機構（測距光合流機構）
３５ａ 光学部材
３５１ レーザ光入射面
３５２ レーザ光出射面
３６ ガイド光源（ガイド光出射部）
４ レーザ光走査部
５ 測距ユニット
５Ａ 測距光出射部
５Ｂ 測距光受光部
１００ マーカコントローラ
１０３ 距離測定部
１１０ 励起光生成部
Ｓ レーザ加工システム
Ｗ ワーク（被加工物）
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13A】
【図13B】
【図14A】
【図14B】
【図15A】
【図15B】
【図16A】
【図16B】
【図17A】
【図17B】
【図18】