JP2021104522A - Laser processing device - Google Patents

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Abstract

To secure the measurement accuracy of a distance while coaxializing guide light and range-finding light to laser beams for processing.SOLUTION: A laser processing device L includes: a laser beam output part 2 for outputting near-infrared laser beams; a laser beam scan part 4 for scanning the near-infrared laser beams; a guide light source 36 for outputting guide light; an upstream confluence mechanism 31 for joining the guide light with a laser optical path P from the laser beam output part 2 to the laser beam scan part 4; a range-finding light outputting part 5A for outputting range-finding light; a downstream confluence mechanism 35 disposed between the upstream confluence mechanism 31 and the laser beam scan part 4 in the laser optical path P, and joining the range-finding light with the laser optical path P; and a range-finding light receiving part 5B for receiving the range-finding light reflected by a workpiece W and returning via the downstream confluence mechanism 35. The downstream confluence mechanism 35 has an optical member 35a for selectively reflecting or transmitting only a wavelength band of the range-finding light among wavelength bands of the near-infrared laser beams, the guide light and the range-finding light.SELECTED DRAWING: Figure 13B

Description

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。 The technique disclosed herein relates to a laser processing apparatus such as a laser marking apparatus that performs processing by irradiating a work piece with a laser beam.

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。 Conventionally, a laser machining apparatus capable of measuring the distance to a workpiece is known.

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。 For example, Patent Document 1 describes an objective condensing lens that condenses laser light (pulse laser light) emitted from a laser light source, and between the objective condensing lens and an object to be processed (processed object). A laser processing apparatus including a distance measuring sensor for measuring a distance and an actuator for adjusting a focal position of a laser beam based on the measurement result by the distance measuring sensor is disclosed.

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。 The distance measuring sensor according to Patent Document 1 is supported by a Z-axis stage as shown in the same document. Therefore, this distance measuring sensor has a non-variable distance measuring position and measures the distance to a fixed point.

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。 It is also widely known that a laser machining apparatus projects a machining pattern on the surface of a work piece by emitting a guide light on the surface of the work piece so that the user can visually recognize the machining content in advance. There is.

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。 For example, the laser processing apparatus disclosed in Patent Document 2 is configured to include a guide light emitting unit (guide light source) capable of emitting guide light. This guide light emitting unit is coaxial with the optical axis of the laser light scanning system, and the guide light can be scanned by the laser light scanning system.

特開2006−315031号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-315301 特開2008−227377号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-227377

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。 In the configuration in which the distance measuring position is non-variable as in Patent Document 1, there is room for improvement in the usability of the distance measuring sensor. Therefore, by making the optical axis of the distance measuring light emitted from the distance measuring sensor and the optical axis of the laser light for processing (particularly, the optical axis of the laser light scanning system) coaxial, the laser light scanning system is used. It is conceivable to scan the distance measurement light.

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。 However, in a device provided with a coaxialized guide light emitting unit such as the laser processing device disclosed in Patent Document 2, if the distance measuring sensor is also coaxialized, the surface of the workpiece is covered. At least a part of the reflected distance measuring light may return to the guide light emitting portion instead of the distance measuring sensor, and the amount of light received by the distance measuring sensor may decrease. A decrease in the amount of light received by the distance measuring sensor is inconvenient because it causes a decrease in measurement accuracy.

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。 The technology disclosed here was made in view of this point, and the purpose is to ensure the accuracy of distance measurement while coaxializing the guide light and the distance measuring light with the laser light for processing. It is in.

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。 Specifically, the first aspect of the present disclosure is to generate a laser beam based on an excitation light generation unit that generates an excitation light and an excitation light generated by the excitation light generation unit, and emit the laser light. A laser light output unit, a laser light scanning unit that irradiates a work piece with laser light emitted from the laser light output unit, and two-dimensionally scans the surface of the work piece, and at least the laser light output. The present invention relates to a laser processing apparatus including a unit and a housing provided with the laser light scanning unit inside. This laser processing device is provided inside the housing, and has a guide light emitting portion that emits guide light for projecting a predetermined processing pattern onto the surface of the workpiece, and the inside of the housing. A guide light merging mechanism provided in the middle of the laser light path from the laser light output section to the laser light scanning section and merging the guide light emitted from the guide light emitting section into the laser light path, and inside the housing. A distance measuring light emitting portion that is provided and emits distance measuring light for measuring the distance from the laser processing apparatus to the surface of the work piece, and the guide light confluence of the laser light path inside the housing. A distance measuring light merging mechanism provided between the mechanism and the laser light scanning unit and merging the distance measuring light emitted from the distance measuring light emitting unit into the laser light path, and a distance measuring light merging mechanism provided inside the housing. A distance measuring light receiving unit that receives the distance measuring light that is reflected on the surface of the workpiece and returns via the laser light scanning unit and the distance measuring light merging mechanism, and the distance measuring unit in the distance measuring light receiving unit. A distance measuring unit for measuring the distance from the laser processing apparatus to the surface of the workpiece based on the light receiving position is provided.

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。 According to the first aspect of the present disclosure, the distance measuring light merging mechanism has an optical member that guides the distance measuring light reflected on the surface of the workpiece to the distance measuring light receiving portion. The optical member selectively reflects or transmits only the wavelength band of the ranging light among the wavelength bands of the laser light, the guide light, and the ranging light, thereby measuring the ranging light. Guide to the distance light receiver.

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。 According to this configuration, when measuring the distance from the laser processing apparatus to the surface of the workpiece, the ranging light emitting unit emits the ranging light. The distance measuring light emitted from the distance measuring light emitting unit passes through the distance measuring light merging mechanism and the laser light scanning unit in order, and irradiates the workpiece. The distance measuring light irradiated to the work piece is reflected by the work piece, and then returns to the distance measuring light receiving part by returning in order from the laser light scanning unit and the distance measuring light merging mechanism. The distance measuring unit measures the distance to the surface of the workpiece based on the light receiving position of the distance measuring light in the distance measuring light receiving unit.

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。 Further, when the surface of the workpiece is irradiated with the guide light, the guide light emitting portion emits the guide light. The guide light emitted from the guide light emitting unit passes through the guide light merging mechanism, the ranging light merging mechanism, and the laser light scanning unit in order, and irradiates the workpiece.

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。 According to the above configuration, the guide light emitting unit and the distance measuring light emitting unit are coaxial with the laser light for processing, respectively, so that the guide light and the ranging light can be scanned by the laser light scanning unit. become.

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。 Specifically, the guide light merging mechanism is arranged in the middle of the laser light path from the laser light output unit to the laser light scanning part, and the distance measuring light merging mechanism is a combination of the guide light merging mechanism and the laser light scanning part in the laser light path. It is placed in between. When arranged in this way, the distance measuring light reflected on the surface of the workpiece and returning to the laser processing apparatus reaches the distance measuring light merging mechanism before reaching the guide light merging mechanism.

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。 Here, the optical member constituting the ranging light merging mechanism selectively reflects or transmits only the wavelength band of the ranging light among the wavelength bands of the laser light for processing, the guide light, and the ranging light. As a result, the distance measuring light is configured to be guided to the distance measuring light receiving unit. With such a configuration, it is possible to suppress the propagation of the ranging light (particularly, the reflected light of the ranging light) to the guide light emitting section and increase the amount of received light in the ranging light receiving section. This makes it possible to suppress a decrease in measurement accuracy.

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。 Further, according to the second aspect of the present disclosure, the optical member may be coated so as to selectively reflect or transmit only the wavelength band of the ranging light.

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。 According to this configuration, it is possible to construct an optical member suitable for selective reflection or transmission.

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。 Further, according to the third aspect of the present disclosure, the optical member selectively reflects only the wavelength band of the ranging light, while transmitting the wavelength bands of the laser light and the guide light. May be good.

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。 According to this configuration, it is advantageous in suppressing a decrease in measurement accuracy.

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。 Further, according to the fourth aspect of the present disclosure, the front and back surfaces of the optical member include a laser light incident surface on which the laser light and the guide light are incident, the laser light incident from the laser light incident surface, and the laser light incident surface. A laser light emitting surface through which the guide light is transmitted through the optical member is provided, and the laser light emitting surface selectively reflects only the wavelength band of the distance measuring light, and the laser light incident surface. May be configured to transmit the wavelength band of the ranging light.

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。 According to this configuration, the laser beam emitting surface of the optical member can reflect the ranging light and guide the ranging light to the laser beam scanning section or the ranging light receiving section. However, it is not technically easy to set the reflectance of the laser beam emitting surface to exactly 100%. Therefore, a part of the ranging light incident on the laser beam emitting surface passes through the laser beam emitting surface without being reflected by the laser beam emitting surface. The ranging light that has passed through the laser beam emitting surface passes through the inside of the optical member while being refracted, and reaches the laser beam incident surface.

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。 If the distance measuring light that has reached the laser light incident surface is reflected by the laser light incident surface and returns to the distance measuring light receiving part, the distance measuring light receiving part has the laser light emitting surface and the laser light. Both the distance-finding light reflected by the incident surface and the incident surface will be returned. In this case, the light receiving position in the ranging light receiving unit may be blurred. This is not desirable because it causes a decrease in measurement accuracy. Such a problem becomes more remarkable when the reflectance on the laser beam emitting surface is low.

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。 Therefore, as in the above configuration, the laser beam incident surface transmits the wavelength band of the ranging light without reflecting it. As a result, the distance measuring light that has passed through the laser light incident surface and reached the laser light incident surface is suppressed from being reflected by the laser light incident surface so that it is emitted to the outside from the laser light incident surface. Become. As a result, blurring of the light receiving position in the distance measuring light receiving unit can be suppressed, and deterioration of measurement accuracy can be suppressed.

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。 Further, according to the fifth aspect of the present disclosure, the optical member selectively transmits only the wavelength band of the ranging light, while selectively reflecting the wavelength bands of the laser light and the guide light. You may do.

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。 According to this configuration, it is advantageous in suppressing a decrease in measurement accuracy.

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。 Further, according to the sixth aspect of the present disclosure, the laser processing apparatus includes a focus adjusting unit provided inside the housing and adjusting the focal position of the laser light emitted from the laser light output unit. The ranging light merging mechanism may be arranged between the focusing adjustment unit and the laser light scanning unit in the laser optical path.

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。 According to this configuration, the distance measuring light merging mechanism is arranged between the focusing light adjusting unit and the laser light scanning unit, and the distance measuring light emitted from the distance measuring light emitting unit and the laser light passing through the focusing light adjusting unit are provided. To be coaxial. Therefore, since the distance measuring light is coaxialized in the optical path on the upstream side of the laser light scanning unit, the distance measuring light can be scanned by operating the laser light scanning unit.

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。 At the same time, the ranging light is coaxialized in the optical path on the downstream side of the focusing adjustment unit. Therefore, it is possible to secure the measurement resolution by the distance measuring light without making the opening of the focusing adjustment portion excessively large.

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。 Further, according to the above configuration, not only the ranging light emitted from the ranging light emitting section but also the ranging light reflected by the workpiece and received by the ranging light receiving section passes through the focusing adjusting section. do not. Therefore, the ranging light emitting section and the ranging light receiving section can be arranged close to each other, and it is possible to suppress the influence of distortion of the housing due to the temperature change. This is effective in ensuring the measurement accuracy by the distance measuring unit.

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。 Further, according to the seventh aspect of the present disclosure, the guide light merging mechanism is arranged between the laser light output unit and the focus adjustment unit in the laser optical path.

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。 According to this configuration, the guide light emitted from the guide light emitting unit passes through the guide light merging mechanism, the focusing adjustment unit, the distance measuring light merging mechanism, and the laser light scanning unit in order to be processed. The object is irradiated.

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。 Here, the guide light merging mechanism is provided between the laser light output unit and the focus adjustment unit, and the guide light emitted from the guide light emitting unit, the laser light emitted from the laser light output unit, and the laser light emitted from the laser light output unit. To be coaxial. Therefore, since the guide light and the laser light merge in the optical path on the upstream side of the focus adjustment unit, the focal position of the guide light can be adjusted by operating the focus adjustment unit. This makes it possible to improve the visibility of the guide light.

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。 Further, according to the eighth aspect of the present disclosure, the wavelength bands of the distance measuring light and the guide light are both set in the visible light region, and the wavelength of the laser light is the distance measuring light and the guide light. It may be longer than the wavelength of.

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。 According to this configuration, the distance measuring light and the guide light can be visually recognized by the user.

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。 Further, according to the ninth aspect of the present disclosure, the wavelength of the laser beam is set to 1064 nm, 532 nm or 355 nm, the wavelength band of the ranging light is set to 680 nm or more and 695 nm or less, and the guide light is used. The wavelength band may be set to 645 nm or more and 660 nm or less.

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。 According to this configuration, only the wavelength band of the ranging light can be selectively reflected or transmitted.

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。 As described above, according to the laser processing apparatus, it is possible to secure the measurement accuracy of the distance while coaxializing the guide light and the distance measuring light with the laser light for processing.

図1は、レーザ加工システムの全体構成を例示する図である。FIG. 1 is a diagram illustrating the overall configuration of a laser processing system. 図2は、レーザ加工装置の概略構成を例示するブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a laser processing apparatus. 図3Aは、マーカヘッドの概略構成を例示するブロック図である。FIG. 3A is a block diagram illustrating a schematic configuration of a marker head. 図3Bは、マーカヘッドの概略構成を例示するブロック図である。FIG. 3B is a block diagram illustrating a schematic configuration of a marker head. 図4は、マーカヘッドの外観を例示する斜視図である。FIG. 4 is a perspective view illustrating the appearance of the marker head. 図5は、レーザ光走査部の構成を例示する図である。FIG. 5 is a diagram illustrating the configuration of the laser beam scanning unit. 図6は、レーザ光案内部、レーザ光走査部及び測距ユニットの構成を例示する図である。FIG. 6 is a diagram illustrating the configurations of a laser beam guide unit, a laser beam scanning unit, and a distance measuring unit. 図7は、レーザ光案内部、レーザ光走査部及び測距ユニットを結ぶ光路を例示する断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating an optical path connecting the laser beam guide unit, the laser beam scanning unit, and the distance measuring unit. 図8は、レーザ光案内部、レーザ光走査部及び測距ユニットを結ぶ光路を例示する斜視図である。FIG. 8 is a perspective view illustrating an optical path connecting the laser beam guide unit, the laser beam scanning unit, and the distance measuring unit. 図9は、三角測距方式について説明する図である。FIG. 9 is a diagram illustrating a triangular ranging method. 図10は、ワークの加工手順を例示するフローチャートである。FIG. 10 is a flowchart illustrating a machining procedure of the work. 図11は、下流側合流機構の構成を後方から見て例示する斜視図である。FIG. 11 is a perspective view illustrating the configuration of the downstream side merging mechanism when viewed from the rear. 図12は、下流側合流機構の構成を前方から見て例示する斜視図である。FIG. 12 is a perspective view illustrating the configuration of the downstream side merging mechanism when viewed from the front. 図13Aは、第1実施形態に係るレーザ光入射面の反射率を例示する図である。FIG. 13A is a diagram illustrating the reflectance of the laser beam incident surface according to the first embodiment. 図13Bは、第1実施形態に係るレーザ光出射面の反射率を例示する図である。FIG. 13B is a diagram illustrating the reflectance of the laser beam emitting surface according to the first embodiment. 図14Aは、下流側合流機構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る。FIG. 14A is a diagram illustrating the optical paths of the near-infrared laser beam and the guide light in the downstream merging mechanism. 図14Bは、下流側合流機構における測距光の光路を例示する図である。FIG. 14B is a diagram illustrating an optical path of distance measuring light in the downstream merging mechanism. 図15Aは、レーザ加工装置の第2実施形態に係るマーカヘッドを例示する図3A対応図である。FIG. 15A is a diagram corresponding to FIG. 3A illustrating a marker head according to a second embodiment of the laser processing apparatus. 図15Bは、レーザ加工装置の第2実施形態に係るマーカヘッドを例示する図3B対応図である。FIG. 15B is a diagram corresponding to FIG. 3B illustrating a marker head according to a second embodiment of the laser processing apparatus. 図16Aは、第2実施形態に係るレーザ光入射面の反射率を例示する図13A対応図である。FIG. 16A is a diagram corresponding to FIG. 13A illustrating the reflectance of the laser beam incident surface according to the second embodiment. 図16Bは、第2実施形態に係るレーザ光出射面の反射率を例示する図13B対応図である。FIG. 16B is a diagram corresponding to FIG. 13B illustrating the reflectance of the laser beam emitting surface according to the second embodiment. 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対応図である。FIG. 17A is a diagram corresponding to FIG. 14A illustrating the optical paths of the near-infrared laser beam and the guide light in the second embodiment. 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。FIG. 17B is a diagram corresponding to FIG. 14B illustrating the optical path of the ranging light according to the second embodiment. 図18は、近赤外レーザ光、ガイド光及び測距光が取り得る波長の組み合わせを例示する図である。FIG. 18 is a diagram illustrating a combination of wavelengths that can be taken by near-infrared laser light, guide light, and ranging light.

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。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings. The following description is an example.

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。 That is, although the laser marker as an example of the laser processing apparatus will be described in the present specification, the technique disclosed herein can be generally applied to the laser application equipment regardless of the names of the laser processing apparatus and the laser marker.

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。 Further, in the present specification, printing processing will be described as a typical example of processing, but the present invention is not limited to printing processing, and can be used in all processing processing using laser light such as image marking.

《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。
<< First Embodiment >>
First, the laser processing system S including the first embodiment of the laser processing apparatus L will be described. In the following description, the first embodiment is simply referred to as the present embodiment unless it is emphasized that the configuration is specific to the first embodiment.

<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。
<Overall configuration>
FIG. 1 is a diagram illustrating the overall configuration of the laser processing system S, and FIG. 2 is a diagram illustrating a schematic configuration of the laser processing apparatus L in the laser processing system S. The laser processing system S illustrated in FIG. 1 includes a laser processing device L, an operation terminal 800 connected to the laser processing device L, and an external device 900.

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。 Then, the laser processing apparatus L illustrated in FIGS. 1 and 2 irradiates the work W as a work piece with the laser light emitted from the marker head 1 and scans the work W three-dimensionally on the surface of the work W. It is processed by doing so. The "three-dimensional scanning" here means a two-dimensional operation of scanning the irradiation position of the laser beam on the surface of the work W (so-called "two-dimensional scanning") and adjusting the focal position of the laser beam. It refers to a concept that collectively refers to a combination of one-dimensional movement and.

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。 In particular, the laser processing apparatus L according to the present embodiment can emit a laser beam having a wavelength in the vicinity of 1064 nm as a laser beam for processing the work W. This wavelength corresponds to the near infrared (Near-InfraRed: NIR) wavelength range. Therefore, in the following description, the laser beam for processing the work W may be referred to as "near-infrared laser beam" to distinguish it from other laser beams. Of course, laser light having another wavelength may be used for processing the work W.

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。 Specifically, the wavelength of the laser beam used for processing the work W can be set to, for example, 532 nm or 355 nm as an option other than 1064 nm. The wavelength of 532 nm corresponds to the green visible light region, and the wavelength of 355 nm corresponds to the wavelength region of near-ultraviolet (NUV).

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。 Further, the laser processing apparatus L according to the present embodiment measures the distance (height) to the work W via the distance measuring unit 5 built in the marker head 1, and uses the measurement result to obtain near red. The focal position of the external laser beam can be adjusted.

図1及び図2に示すように、レーザ加工装置Lは、レーザ光を出射するためのマーカヘッド1と、マーカヘッド1を制御するためのマーカコントローラ100と、を備えている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the laser processing apparatus L includes a marker head 1 for emitting laser light and a marker controller 100 for controlling the marker head 1.

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。 The marker head 1 and the marker controller 100 are separate bodies in this embodiment, are electrically connected via electrical wiring, and are optically connected via an optical fiber cable.

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。 More generally, one of the marker head 1 and the marker controller 100 can be incorporated into the other and integrated. In this case, the optical fiber cable or the like can be omitted as appropriate.

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。 The operation terminal 800 has, for example, a central processing unit (CPU) and a memory, and is connected to the marker controller 100. The operation terminal 800 functions as a terminal for setting various processing conditions such as print settings and showing information related to laser processing to the user. The operation terminal 800 includes a display unit 801 for displaying information to the user, an operation unit 802 for receiving operation input by the user, and a storage device 803 for storing various information.

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。 Specifically, the display unit 801 is composed of, for example, a liquid crystal display or an organic EL panel. The display unit 801 displays the operating status and processing conditions of the laser processing apparatus L as information related to laser processing. On the other hand, the operation unit 802 is composed of, for example, a keyboard and / or a pointing device. Here, the pointing device includes a mouse and / or a joystick and the like. The operation unit 802 is configured to receive an operation input by the user, and is used to operate the marker head 1 via the marker controller 100.

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。 The operation terminal 800 configured as described above can set the processing conditions in laser processing based on the operation input by the user. The processing conditions include, for example, a character string to be printed on the work W, the contents of figures such as a barcode and a QR code (registered trademark) (marking pattern), an output required for laser light (target output), and an output. , The scanning speed (scanning speed) of the laser beam on the work W is included.

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。 Further, the processing conditions according to the present embodiment also include conditions and parameters related to the above-mentioned distance measuring unit 5 (hereinafter, these are also referred to as “distance measuring conditions”). Such distance measuring conditions include, for example, data associating a signal indicating a detection result by the distance measuring unit 5 with the distance to the surface of the work W.

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。 The processing conditions set by the operation terminal 800 are output to the marker controller 100 and stored in the condition setting storage unit 102. If necessary, the storage device 803 in the operation terminal 800 may store the processing conditions.

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。 The operation terminal 800 can be integrated by incorporating it into, for example, the marker controller 100. In this case, the name of the control unit or the like is used instead of the “operation terminal”, but at least in the present embodiment, the operation terminal 800 and the marker controller 100 are separated from each other.

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。 The external device 900 is connected to the marker controller 100 of the laser processing device L as needed. In the example shown in FIG. 1, an image recognition device 901 and a programmable logic controller (PLC) 902 are provided as the external device 900.

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。 Specifically, the image recognition device 901 determines, for example, the type and position of the work W transported on the production line. As the image recognition device 901, for example, an image sensor can be used. The PLC902 is used to control the laser machining system S according to a predetermined sequence.

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。 In addition to the above-mentioned devices and devices, the laser processing device L can also be connected to devices for performing operations and controls, computers for performing various other processes, storage devices, peripheral devices, and the like. The connection in this case may be, for example, a serial connection such as IEEE1394, RS-232, RS-422 and USB, or a parallel connection. Alternatively, electrical, magnetic, or optical connections may be employed via networks such as 10BASE-T, 100BASE-TX, 1000BASE-T, and the like. In addition to the wired connection, a wireless LAN such as IEEE802 or a wireless connection using radio waves such as Bluetooth (registered trademark), infrared rays, optical communication, or the like may be used. Further, as a storage medium used for a storage device for exchanging data, storing various settings, and the like, for example, various memory cards, magnetic disks, magneto-optical disks, semiconductor memories, hard disks, and the like can be used.

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。 Hereinafter, a description relating to the hardware configuration of each of the marker controller 100 and the marker head 1 and a configuration relating to the control of the marker head 1 by the marker controller 100 will be described in order.

<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。
<Marker controller 100>
As shown in FIG. 2, the marker controller 100 includes a condition setting storage unit 102 that stores the above-mentioned processing conditions, a control unit 101 that controls the marker head 1 based on the processing conditions stored in the condition setting storage unit 102, and laser excitation. It includes an excitation light generation unit 110 that generates light (excitation light).

(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。
(Condition setting storage unit 102)
The condition setting storage unit 102 is configured to store the processing conditions set via the operation terminal 800 and output the stored processing conditions to the control unit 101 as needed.

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。 Specifically, the condition setting storage unit 102 is configured by using a volatile memory, a non-volatile memory, a hard disk drive (HDD), a solid state drive (SSD), and the like, and processing conditions. Information indicating the above can be temporarily or continuously stored. When the operation terminal 800 is incorporated in the marker controller 100, the storage device 803 can be configured to also serve as the condition setting storage unit 102.

(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。
(Control unit 101)
Based on the processing conditions stored in the condition setting storage unit 102, the control unit 101 includes at least the excitation light generation unit 110 in the marker controller 100, the laser light output unit 2 in the marker head 1, and the laser light guide unit 3. By controlling the laser beam scanning unit 4, the distance measuring unit 5, and the wide area camera (non-coaxial camera) 6 described later, the work W is printed.

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。 Specifically, the control unit 101 has a CPU, a memory, and an input / output bus, and receives a signal indicating information input via the operation terminal 800 and a processing condition read from the condition setting storage unit 102. A control signal is generated based on the indicated signal. The control unit 101 controls the printing process on the work W and the measurement of the distance to the work W by outputting the control signal thus generated to each unit of the laser processing device L.

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。 For example, when starting the machining of the work W, the control unit 101 reads the target output stored in the condition setting storage unit 102, outputs the control signal generated based on the target output to the excitation light source drive unit 112, and outputs the control signal to the excitation light source drive unit 112. Controls the generation of laser excitation light.

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。 Further, when the work W is actually processed, the control unit 101 reads, for example, a processing pattern (marking pattern) stored in the condition setting storage unit 102, and laser light a control signal generated based on the processing pattern. It is output to the scanning unit 4 and two-dimensionally scanned the near-infrared laser light. The control unit 101 exemplifies the "scanning control unit" in the present embodiment in that it controls the two-dimensional scanning of the near-infrared laser beam.

(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。
(Excitation light generator 110)
The excitation light generation unit 110 is optically coupled to the excitation light source 111 that generates laser light according to the drive current, the excitation light source drive unit 112 that supplies the drive current to the excitation light source 111, and the excitation light source 111. It is provided with an excitation light condensing unit 113. The excitation light source 111 and the excitation light condensing unit 113 are fixed in an excitation casing (not shown). Although details are omitted, the excitation casing is made of a metal such as copper having excellent thermal conductivity, and heat can be efficiently dissipated from the excitation light source 111.

以下、励起光生成部110の各部について順番に説明する。 Hereinafter, each part of the excitation light generation part 110 will be described in order.

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。 The excitation light source drive unit 112 supplies a drive current to the excitation light source 111 based on the control signal output from the control unit 101. Although details are omitted, the excitation light source drive unit 112 determines the drive current based on the target output determined by the control unit 101, and supplies the determined drive current to the excitation light source 111.

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。 The excitation light source 111 is supplied with a drive current from the excitation light source drive unit 112, and oscillates a laser beam corresponding to the drive current. For example, the excitation light source 111 is composed of a laser diode (LD) or the like, and an LD array or LD bar in which a plurality of LD elements are linearly arranged can be used. When an LD array or LD bar is used as the excitation light source 111, the laser light oscillated from each element is output in a line shape and incident on the excitation light condensing unit 113.

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。 The excitation light condensing unit 113 collects the laser light output from the excitation light source 111 and outputs it as laser excitation light (excitation light). For example, the excitation light condensing unit 113 is composed of a focusing lens or the like, and has an incident surface on which the laser light is incident and an exit surface on which the laser excitation light is output. The excitation light condensing unit 113 is optically coupled to the marker head 1 via the above-mentioned optical fiber cable. Therefore, the laser excitation light output from the excitation light condensing unit 113 is guided to the marker head 1 via the optical fiber cable.

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。 The excitation light generation unit 110 can be an LD unit or an LD module in which the excitation light source driving unit 112, the excitation light source 111, and the excitation light condensing unit 113 are incorporated in advance. Further, the excitation light emitted from the excitation light generation unit 110 (specifically, the laser excitation light output from the excitation light condensing unit 113) can be unpolarized, thereby changing the polarization state. There is no need to consider it, which is advantageous in terms of design. In particular, regarding the configuration around the excitation light source 111, the LD unit itself, which bundles and outputs the light obtained from each of the LD arrays in which dozens of LD elements are arranged by an optical fiber, has a mechanism for unpolarizing the output light. It is preferable to prepare.

(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。
(Other components)
The marker controller 100 also has a distance measuring unit 103 that measures the distance to the work W via the distance measuring unit 5. The distance measuring unit 103 is electrically connected to the distance measuring unit 5, and is a signal related to the measurement result by the distance measuring unit 5 (at least, a signal indicating the light receiving position of the distance measuring light in the distance measuring light receiving unit 5B). Is said to be receivable.

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。 Further, as will be described later, the laser processing apparatus L according to the present embodiment includes a non-coaxial camera 6 as a wide area camera for photographing the surface of the work W. The control unit 101 in the marker controller 100 can perform processing based on the image captured by the non-coaxial camera 6.

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。 The marker controller 100 also includes a setting unit 107 for setting information related to the marking pattern. The setting contents in the setting unit 107 are read and used by the control unit 101 as the scanning control unit.

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。 The distance measuring unit 103 and the setting unit 107 may be configured by the control unit 101. For example, the control unit 101 may use at least one of the distance measurement unit 103 and the setting unit 107.

距離測定部103及び設定部107の詳細は、後述する。 Details of the distance measuring unit 103 and the setting unit 107 will be described later.

<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。
<Marker head 1>
As described above, the laser excitation light generated by the excitation light generation unit 110 is guided to the marker head 1 via the optical fiber cable. The marker head 1 irradiates the surface of the work W with the laser light output unit 2 that amplifies and generates the laser light based on the laser excitation light and outputs the laser light, and the laser light output from the laser light output unit 2. Distance measurement that is projected and received through the laser light scanning unit 4 that performs dimensional scanning, the laser light guiding unit 3 that constitutes the optical path from the laser light output unit 2 to the laser light scanning unit 4, and the laser light scanning unit 4. A distance measuring unit 5 for measuring the distance to the surface of the work W based on light is provided.

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。 Here, the laser beam guide unit 3 according to the present embodiment not only constitutes an optical path, but also has a Z scanner (focus adjustment unit) 33 that adjusts the focal position of the laser light, and a guide light source that emits guide light. Etc., a plurality of members are combined.

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。 Further, the laser light guide unit 3 further includes an upstream side merging mechanism (guide light merging mechanism) 31 that merges the near-infrared laser light output from the laser light output unit 2 and the guide light emitted from the guide light source 36. It has a downstream side merging mechanism (distance measuring light merging mechanism) 35 that merges the laser light guided to the laser light scanning unit 4 and the ranging light projected from the ranging unit 5.

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。 3A to 3B are block diagrams illustrating the schematic configuration of the marker head 1, and FIG. 4 is a perspective view illustrating the appearance of the marker head 1. Of FIGS. 3A to 3B, FIG. 3A illustrates a case where the work W is processed by using a near-infrared laser beam, and FIG. 3B shows a case where the distance to the surface of the work W is measured by using the distance measuring unit 5. Is illustrated.

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。 As illustrated in FIGS. 3A to 4, the marker head 1 includes at least a housing 10 in which a laser light output unit 2, a laser light guide unit 3, a laser light scanning unit 4, and a distance measuring unit 5 are provided inside. ing. The housing 10 has a substantially rectangular outer shape as shown in FIG. The lower surface of the housing 10 is partitioned by a plate-shaped bottom plate 10a. The bottom plate 10a is provided with a transmission window 19 as a transmission window portion for emitting laser light from the marker head 1 to the outside of the marker head 1. The transmission window 19 is configured by fitting a plate-shaped transparent member capable of transmitting near-infrared laser light, guide light, and ranging light into a through hole penetrating the bottom plate 10a in the plate thickness direction.

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。 In the following description, the longitudinal direction of the housing 10 in FIG. 4 is simply referred to as the "longitudinal direction" or the "front-back direction", and the lateral direction of the housing 10 in the figure is simply referred to as the "minor direction" or It may be called "left-right direction". Similarly, the height direction of the housing 10 in FIG. 4 may be simply referred to as "height direction" or "vertical direction".

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。 FIG. 5 is a perspective view illustrating the configuration of the laser beam scanning unit 4. Further, FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating the configuration of the laser beam guiding unit 3, the laser beam scanning unit 4, and the ranging unit 5, and FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating the configuration of the laser beam guiding unit 3, the laser beam scanning unit 4, and the ranging unit 5. FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating the optical path connecting the laser beam guide unit 3, the laser beam scanning unit 4, and the distance measuring unit 5. FIG.

図5〜図6に例示するように、筐体10の内部には仕切部11が設けられている。筐体10の内部空間は、この仕切部11によって長手方向の一側と他側に仕切られている。 As illustrated in FIGS. 5 to 6, a partition portion 11 is provided inside the housing 10. The internal space of the housing 10 is partitioned into one side and the other side in the longitudinal direction by the partition portion 11.

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。 Specifically, the partition portion 11 is formed in a flat plate shape extending in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the housing 10. Further, the partition portion 11 is arranged so as to be closer to one side in the longitudinal direction (front side in FIG. 4) than the central portion of the housing 10 in the same direction in the longitudinal direction of the housing 10.

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。 Therefore, the space partitioned on one side in the longitudinal direction in the housing 10 has a shorter dimension in the longitudinal direction than the space partitioned on the other side in the longitudinal direction (rear side in FIG. 4). Hereinafter, the space in the housing 10 partitioned on the other side in the longitudinal direction is referred to as the first space S1, while the space partitioned on one side in the longitudinal direction is referred to as the second space S2.

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。 In this embodiment, the laser light output unit 2, some parts of the laser light guide unit 3, the laser light scanning unit 4, and the distance measuring unit 5 are arranged inside the first space S1. On the other hand, inside the second space S2, the main parts of the laser beam guiding unit 3 are arranged.

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。 Specifically, the first space S1 is divided into a space on one side (left side in FIG. 4) and a space on the other side (right side in FIG. 4) in the lateral direction by a substantially flat base plate 12. .. In the former space, the parts constituting the laser beam output unit 2 are mainly arranged.

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。 More specifically, among the components constituting the laser beam output unit 2, the optical component 21 such as an optical lens and an optical crystal, which is required to be sealed as airtightly as possible, is the one in the short direction in the first space S1. In the space on the side, it is arranged inside the accommodation space surrounded by the base plate 12 and the like.

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。 On the other hand, among the parts constituting the laser beam output unit 2, for parts that are not necessarily required to be sealed, such as electrical wiring and the heat sink 22 shown in FIG. 5, the base plate 12 is sandwiched between the optical parts 21. It is arranged on the opposite side (the other side in the lateral direction in the first space S1).

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。 Further, as illustrated in FIGS. 5 and 6, the laser beam scanning unit 4 can be arranged on one side in the lateral direction with the base plate 12 interposed therebetween, similarly to the optical component 21 in the laser beam output unit 2. .. Specifically, the laser light scanning unit 4 according to this embodiment is arranged adjacent to the above-mentioned partition portion 11 in the longitudinal direction and along the inner bottom surface of the housing 10 in the vertical direction.

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。 Further, as shown in FIG. 6, the distance measuring unit 5 is arranged in the space on the other side in the lateral direction in the first space S1 like the heat sink 22 in the laser beam output unit 2.

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。 Further, the parts constituting the laser beam guide unit 3 are mainly arranged in the second space S2. In this embodiment, most of the parts constituting the laser beam guide portion 3 are housed in a space surrounded by the partition portion 11 and the cover member 17 that partitions the front surface of the housing 10.

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。 Among the parts constituting the laser beam guide unit 3, the downstream side merging mechanism 35 is arranged at a portion near the partition portion 11 in the first space S1 (see FIG. 5). That is, in this embodiment, the downstream merging mechanism 35 is located near the boundary between the first space S1 and the second space S2.

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。 Further, the base plate 12 is formed with a through hole (not shown) that penetrates the base plate 12 in the plate thickness direction. Through this through hole, the laser beam guide unit 3, the laser beam scanning unit 4, and the distance measuring unit 5 are optically coupled. The base plate 12 has high rigidity, and even after many years of use, the base plate 12 is less likely to be deformed than the housing 10. Therefore, by fixing the distance measuring unit 5 to the base plate 12 instead of the housing 10 by using, for example, a fastening member such as a screw, it is possible to prevent the posture of the distance measuring unit 5 from shifting due to long-term use, and thus the distance measuring accuracy. Can be prevented from decreasing.

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。 Hereinafter, the configurations of the laser light output unit 2, the laser light guide unit 3, the laser light scanning unit 4, and the distance measuring unit 5 will be described in order.

(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。
(Laser beam output unit 2)
The laser light output unit 2 generates a near-infrared laser light for printing processing based on the laser excitation light generated by the excitation light generation unit 110, and transfers the near-infrared laser light to the laser light guide unit 3. It is configured to output.

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。 Specifically, the laser light output unit 2 generates laser light having a predetermined wavelength based on the laser excitation light, and amplifies the laser light to emit near-infrared laser light from the laser oscillator 21a and the laser oscillator 21a. It includes a beam sampler 21b for separating a part of the oscillated near-infrared laser light, and a power monitor 21c for incident the near-infrared laser light separated by the beam sampler 21b.

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。 Although details are omitted, the laser oscillator 21a according to the present embodiment is for pulse-oscillating a laser medium that emits a laser beam by performing induced emission corresponding to the laser excitation light and a laser beam emitted from the laser medium. It has a Q switch and a mirror that resonates the laser beam pulse-oscillated by the Q switch.

特に本実施形態では、レーザ媒質としてロッド状のNd:YVO(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、GdVO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。 In particular, in this embodiment, a rod-shaped Nd: YVO 4 (yttrium vanadate) is used as the laser medium. As a result, the laser oscillator 21a can emit a laser beam having a wavelength in the vicinity of 1064 nm (the above-mentioned near-infrared laser beam) as the laser beam. However, the present invention is not limited to this example, and as another laser medium, for example, rare earth-doped YAG, YLF, GdVO 4 and the like can be used. Various solid-state laser media can be used depending on the application of the laser processing apparatus L.

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。 Further, it is also possible to combine a solid-state laser medium with a wavelength conversion element to convert the wavelength of the output laser light into an arbitrary wavelength. Further, a so-called fiber laser in which a fiber is used as an oscillator instead of the bulk may be used as the solid-state laser medium.

さらには、Nd:YVO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。 Further, a solid-state laser medium such as Nd: YVO 4 and a fiber may be combined to form a laser oscillator 21a. In that case, as in the case of using a solid-state laser medium, a laser with a short pulse width is emitted to suppress thermal damage to the work W, while high output is realized as in the case of using a fiber. It is possible to realize faster printing processing.

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。 The power monitor 21c detects the output of the near-infrared laser beam. The power monitor 21c is electrically connected to the marker controller 100, and its detection signal can be output to the control unit 101 or the like.

(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。
(Laser beam guide 3)
The laser light guide unit 3 forms at least a part of the laser light path P that guides the near-infrared laser light emitted from the laser light output unit 2 to the laser light scanning unit 4. The laser light guide unit 3 includes a Z scanner (focus adjustment unit) 33, a guide light source (guide light emission unit) 36, and the like, in addition to the bend mirror 34 for forming such a laser optical path P. All of these parts are provided inside the housing 10 (mainly in the second space S2).

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。 The near-infrared laser light incident from the laser light output unit 2 is reflected by the bend mirror 34 and passes through the laser light guide unit 3. On the way to the bend mirror 34, a Z scanner 33 for adjusting the focal position of the near-infrared laser beam is arranged. The near-infrared laser light that has passed through the Z scanner 33 and is reflected by the bend mirror 34 is incident on the laser light scanning unit 4.

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。 The laser optical path P composed of the laser light guide unit 3 can be divided into two with the Z scanner 33 as the focus adjustment unit as a boundary. Specifically, the laser optical path P composed of the laser light guide unit 3 includes an upstream optical path Pu from the laser light output unit 2 to the Z scanner 33 and a downstream optical path Pd from the Z scanner 33 to the laser light scanning unit 4. Can be divided into.

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。 More specifically, the upstream optical path Pu is provided inside the housing 10 and reaches the Z scanner 33 from the laser beam output unit 2 via the upstream side merging mechanism 31 described above.

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。 On the other hand, the downstream optical path Pd is provided inside the housing 10, and the laser light scanning unit 4 passes through the Z scanner 33, the bend mirror 34, and the downstream merging mechanism 35 in this order. It leads to the first scanner 41.

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。 As described above, inside the housing 10, the upstream side merging mechanism 31 is provided in the middle of the upstream side optical path Pu, and the downstream side merging mechanism 35 is provided in the middle of the downstream side optical path Pd.

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。 Hereinafter, the configurations related to the laser beam guide unit 3 will be described in order.

−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。
-Guide light source 36-
The guide light source 36 is provided in the second space S2 inside the housing 10, and emits a guide light for projecting a predetermined processing pattern onto the surface of the work W. The wavelength band of the guide light is set so as to fall within the visible light range. As an example, the guide light source 36 according to the present embodiment emits a red laser beam having a wavelength in the vicinity of 655 nm as the guide light. Therefore, when the guide light is emitted from the marker head 1, the user can visually recognize the guide light.

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。 Specifically, the wavelength band of the guide light in the present embodiment is preferably set to 645 nm or more and 660 nm or less. Therefore, the wavelength band of the guide light does not overlap with the near-infrared laser light wavelength band.

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。 As described above, in the present embodiment, the wavelength of the guide light is set to be at least different from the wavelength of the near-infrared laser light. Further, as will be described later, the ranging light emitting unit 5A in the ranging unit 5 emits ranging light having a wavelength different from that of the guide light and the near-infrared laser light. Therefore, the ranging light, the guide light, and the laser light have different wavelengths, and the wavelength bands of the ranging light, the guide light, and the laser light do not overlap each other.

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。 Further, the guide light source 36 is arranged at substantially the same height as the upstream side merging mechanism 31 in the second space S2, and emits a visible light laser (guide light) toward the inside in the lateral direction of the housing 10. be able to. The guide light source 36 is also arranged so that the optical axis of the guide light emitted from the guide light source 36 intersects with the upstream merging mechanism 31.

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。 The term "substantially the same height" as used herein means that the height positions are substantially the same when viewed from the bottom plate 10a forming the lower surface of the housing 10. In other descriptions, it also refers to the height seen from the bottom plate 10a.

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。 Therefore, for example, when the guide light is emitted from the guide light source 36 in order to make the user visually recognize the processing pattern by the near infrared laser light, the guide light reaches the upstream side merging mechanism 31. The upstream side merging mechanism 31 has a dichroic mirror (not shown) as an optical component. As will be described later, this dichroic mirror reflects near-infrared laser light while transmitting guide light. As a result, the guide light transmitted through the dichroic mirror and the near-infrared laser light reflected by the mirror merge and become coaxial.

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。 The guide light source 36 according to the present embodiment is configured to emit guide light based on the control signal output from the control unit 101.

−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。
-Upstream merging mechanism 31-
The upstream side merging mechanism 31 is provided inside the housing 10 in the middle of the laser optical path P from the laser light output unit 2 to the laser light scanning unit 4, starting from the laser light output unit 2. The upstream side merging mechanism 31 is an example of the "guide optical merging mechanism" in the present embodiment.

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。 Specifically, the upstream side merging mechanism 31 according to the present embodiment is a portion (specifically, the above-mentioned upstream) between the laser light output unit 2 and the Z scanner 33 as the focus adjustment unit in the laser optical path P. It is arranged in the side optical path Pu).

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。 The upstream side merging mechanism 31 merges the guide light emitted from the guide light source 36 as the guide light emitting portion with the upstream side optical path Pu in the laser optical path P. By providing the upstream side merging mechanism 31, the guide light emitted from the guide light source 36 and the near infrared laser light in the upstream side optical path Pu can be made coaxial.

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。 As described above, the wavelength band of the guide light is set so as not to overlap with at least the wavelength band of the near-infrared laser light. Therefore, the upstream side merging mechanism 31 can be configured by using, for example, a dichroic mirror as described above. The near-infrared laser light and the guide light coaxialized by the dichroic mirror propagate downward, pass through the Z scanner 33, and reach the bend mirror 34.

−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。
-Z scanner 33-
The Z scanner 33 as the focus adjustment unit is arranged in the middle of the optical path formed by the laser light guide unit 3, and can adjust the focal position of the near-infrared laser light emitted from the laser light output unit 2. ..

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。 Specifically, the Z scanner 33 is provided inside the housing 10 in the middle of the optical path from the upstream side merging mechanism 31 as the guide light merging mechanism to the laser light scanning unit 4 in the laser optical path P.

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。 Specifically, as shown in FIGS. 3A to 3B, the Z scanner 33 according to the present embodiment passes through the incident lens 33a that transmits the near-infrared laser light emitted from the laser light output unit 2 and the incident lens 33a. A collimating lens 33b that passes the near-infrared laser light, an emitting lens 33c that passes the near-infrared laser light that has passed through the incident lens 33a and the collimating lens 33b, and a lens driving unit 33d that moves the incident lens 33a. It has a lens 33a, a collimating lens 33b, and a casing 33e for accommodating the exit lens 33c.

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。 The incident lens 33a is made of a plano-concave lens, and the collimating lens 33b and the emitting lens 33c are made of a plano-convex lens. The incident lens 33a, the collimating lens 33b, and the emitting lens 33c are arranged so that their optical axes are coaxial with each other.

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。 Further, in the Z scanner 33, the lens driving unit 33d moves the incident lens 33a along the optical axis. As a result, the relative distance between the incident lens 33a and the emitted lens 33c is changed while keeping the optical axes of the incident lens 33a, the collimating lens 33b, and the emitting lens 33c coaxial with each other with respect to the near-infrared laser light passing through the Z scanner 33. can do. As a result, the focal position of the near-infrared laser beam applied to the work W changes.

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。 Hereinafter, each part constituting the Z scanner 33 will be described in more detail.

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。 The casing 33e has a substantially cylindrical shape. As shown in FIGS. 3A to 3B, openings 33f for passing near-infrared laser light are formed at both ends of the casing 33e. Inside the casing 33e, the incident lens 33a, the collimating lens 33b, and the emitting lens 33c are arranged in this order in the vertical direction.

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。 Among the incident lens 33a, the collimating lens 33b, and the emitting lens 33c, the collimating lens 33b and the emitting lens 33c are fixed inside the casing 33e. On the other hand, the incident lens 33a is provided so as to be movable in the vertical direction. The lens driving unit 33d has, for example, a motor, and moves the incident lens 33a in the vertical direction. As a result, the relative distance between the incident lens 33a and the outgoing lens 33c is changed.

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。 For example, it is assumed that the distance between the incident lens 33a and the outgoing lens 33c is adjusted to be relatively short by the lens driving unit 33d. In this case, since the focusing angle of the near-infrared laser beam passing through the emitting lens 33c is relatively small, the focal position of the near-infrared laser beam is moved away from the transmission window 19 of the marker head 1.

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。 On the other hand, it is assumed that the distance between the incident lens 33a and the outgoing lens 33c is adjusted to be relatively long by the lens driving unit 33d. In this case, since the focusing angle of the near-infrared laser beam passing through the emitting lens 33c becomes relatively large, the focal position of the near-infrared laser beam approaches the transmission window 19 of the marker head 1.

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。 In the Z scanner 33, of the incident lens 33a, the collimating lens 33b, and the emitting lens 33c, the incident lens 33a is fixed inside the casing 33e so that the collimating lens 33b and the emitting lens 33c can be moved in the vertical direction. good. Alternatively, the incident lens 33a, the collimating lens 33b, and the emitting lens 33c may all be movable in the vertical direction.

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。 In this way, the Z scanner 33 as the focus adjusting unit functions as a means for scanning the near-infrared laser beam in the vertical direction. Hereinafter, the scanning direction by the Z scanner 33 may be referred to as "Z direction".

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。 The near-infrared laser light passing through the Z scanner 33 is coaxial with the guide light emitted from the guide light source 36, as described above. Therefore, by operating the Z scanner 33, not only the near-infrared laser light but also the focal position of the guide light can be adjusted.

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。 The Z-scanner 33 according to the present embodiment, particularly the lens driving unit 33d in the Z-scanner 33, is configured to operate based on the control signal output from the control unit 101.

−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。
-Bend mirror 34-
The bend mirror 34 is provided in the middle of the downstream optical path Pd, and is arranged so as to bend the optical path Pd and direct it rearward. As shown in FIG. 6, the bend mirror 34 is arranged at substantially the same height as the optical member 35a in the downstream merging mechanism 35, and reflects the near-infrared laser light and the guide light that have passed through the Z scanner 33. Can be done.

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。 The near-infrared laser light and the guide light reflected by the bend mirror 34 propagate backward, pass through the downstream merging mechanism 35, and reach the laser light scanning unit (specifically, the first scanner 41) 4. ..

−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。
-Downstream side merging mechanism 35-
The downstream side merging mechanism 35 is provided inside the housing 10 in the laser optical path P between the upstream side merging mechanism 31 as a guide light merging mechanism and the laser light scanning unit 4. The downstream side merging mechanism 35 is an example of the “distance measuring light merging mechanism”.

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。 Specifically, the downstream merging mechanism 35 according to the present embodiment is a portion (specifically, the above-mentioned downstream) between the Z scanner 33 as the focus adjustment unit and the laser light scanning unit 4 in the laser optical path P. It is arranged in the side optical path Pd).

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。 The downstream merging mechanism 35 can merge the ranging light emitted from the ranging light emitting unit 5A in the ranging unit 5 with the intermediate portion of the laser optical path P. The ranging light that has merged with the intermediate portion is guided to the surface of the work W via the laser beam scanning unit 4.

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。 In addition, the downstream merging mechanism 35 measures the ranging light reflected by the work W (particularly, the surface of the work W) and returns to the downstream optical path Pd via the laser beam scanning unit 4 in the ranging unit 5. It can be guided to the distance light receiving unit 5B.

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。 By providing the downstream side merging mechanism 35, the distance measuring light emitted from the distance measuring light emitting unit 5A can be made coaxial with the near infrared laser light and the guide light in the downstream side optical path Pd. At the same time, by providing the downstream side merging mechanism 35, among the ranging light emitted from the marker head 1 and reflected by the work W, the ranging light returned to the marker head 1 is guided to the ranging light receiving unit 5B. be able to.

下流側合流機構35の構成については、後述する。 The configuration of the downstream merging mechanism 35 will be described later.

(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。
(Laser beam scanning unit 4)
As shown in FIG. 3A, the laser beam scanning unit 4 irradiates the work W with a laser beam (near infrared laser beam) emitted from the laser beam output unit 2 and guided by the laser beam guiding unit 3, and the work W thereof is irradiated with the laser beam. It is configured to perform a two-dimensional scan on the surface of the work W.

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。 In the example shown in FIG. 5, the laser light scanning unit 4 is configured as a so-called biaxial galvano scanner. That is, the laser light scanning unit 4 includes a first scanner 41 for scanning the near-infrared laser light incident from the laser light guiding unit 3 in the first direction, and a near-infrared laser scanned by the first scanner 41. It has a second scanner 42 for scanning light in a second direction.

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。 Here, the second direction refers to a direction substantially orthogonal to the first direction. Therefore, the second scanner 42 can scan the near-infrared laser beam in a direction substantially orthogonal to the first scanner 41. In the present embodiment, the first direction is equal to the front-rear direction (longitudinal direction of the housing 10), and the second direction is equal to the left-right direction (short direction of the housing 10). Hereinafter, the first direction is referred to as "X direction", and the second direction orthogonal to this is referred to as "Y direction". Both the X and Y directions are orthogonal to the Z direction described above.

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。 The first scanner 41 has a first mirror 41a at its tip. The first mirror 41a is arranged at substantially the same height as the bend mirror 34 and the optical member 35a and behind the optical member 35a. Therefore, as shown in FIG. 5, the bend mirror 34, the optical member 35a, and the first mirror 41a are arranged in a row along the front-rear direction (longitudinal direction of the housing 10).

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。 The first mirror 41a is also rotationally driven by a motor (not shown) built into the first scanner 41. This motor can rotate the first mirror 41a around a rotation axis extending in the vertical direction. By adjusting the rotational posture of the first mirror 41a, the reflection angle of the near-infrared laser light by the first mirror 41a can be adjusted.

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。 Similarly, the second scanner 42 has a second mirror 42a at its tip. The second mirror 42a is arranged at substantially the same height as the first mirror 41a in the first scanner 41 and to the right of the first mirror 41a. Therefore, as shown in FIG. 6, the first mirror 41a and the second mirror 42a are arranged along the left-right direction (the lateral direction of the housing 10).

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。 The second mirror 42a is also rotationally driven by a motor (not shown) built into the second scanner 42. This motor can rotate the second mirror 42a around a rotation axis extending in the front-rear direction. By adjusting the rotational posture of the second mirror 42a, the reflection angle of the near-infrared laser light by the second mirror 42a can be adjusted.

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。 Therefore, when the near-infrared laser light is incident on the laser light scanning unit 4 from the downstream side merging mechanism 35, the near-infrared laser light is transmitted to the first mirror 41a in the first scanner 41 and the second mirror in the second scanner 42. It is reflected in order by the 42a and is emitted to the outside of the marker head 1 through the transmission window 19.

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。 At that time, by operating the motor of the first scanner 41 and adjusting the rotational posture of the first mirror 41a, it becomes possible to scan the near-infrared laser beam in the first direction on the surface of the work W. .. At the same time, by operating the motor of the second scanner 42 to adjust the rotational posture of the second mirror 42a, it becomes possible to scan the near-infrared laser beam in the second direction on the surface of the work W.

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。 Further, as described above, the laser beam scanning unit 4 is provided with not only the near-infrared laser beam but also the guide light that has passed through the optical member 35a of the downstream merging mechanism 35 or the distance measuring light reflected by the member 35a. Will also be incident. The laser light scanning unit 4 according to the present embodiment can two-dimensionally scan the incident guide light or ranging light by operating the first scanner 41 and the second scanner 42, respectively.

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)。 The rotational posture that the first mirror 41a and the second mirror 42a can take is basically that when the near-infrared laser light is reflected by the second mirror 42a, the reflected light passes through the transmission window 19. It is set within such a range (see also FIGS. 7 to 8).

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。 In this way, the laser beam scanning unit 4 according to the present embodiment is electrically controlled by the control unit 101 as a scanning control unit, so that the near-infrared laser light is applied to the processing region set on the surface of the work W. By irradiating, a predetermined processing pattern (marking pattern) can be formed in the processing region.

(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。
(Distance measuring unit 5)
As shown in FIG. 3B, the ranging unit 5 projects the ranging light through the laser beam scanning unit 4 and irradiates the surface of the work W with the ranging light. The ranging unit 5 also receives the ranging light reflected by the surface of the work W via the laser beam scanning unit 4.

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。 The ranging unit 5 is mainly classified into a module for projecting the ranging light and a module for receiving the ranging light. Specifically, the distance measuring unit 5 includes a distance measuring light emitting unit 5A configured as a module for projecting distance measuring light, and a distance measuring light receiving unit configured as a module for receiving distance measuring light. It is equipped with 5B.

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。 Of these, the ranging light emitting unit 5A is provided inside the housing 10, and the ranging light for measuring the distance from the marker head 1 to the surface of the work W in the laser processing apparatus L is the laser beam. It emits light toward the scanning unit 4.

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。 On the other hand, the distance measuring light receiving unit 5B is provided inside the housing 10 like the distance measuring light emitting unit 5A, and is reflected on the surface of the work W to be reflected on the surface of the work W, and the laser light scanning unit 4 and the downstream side merging mechanism 35. Receives the range-finding light returned via.

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。 Further, the distance measuring unit 5 includes a support base 50 that supports the distance measuring light emitting unit 5A and the distance measuring light receiving unit 5B from below, and is fixed to the inside of the housing 10 via the support base 50. There is.

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。 As described above, the distance measuring unit 5 is provided in the space on the other side in the lateral direction in the first space S1. As shown in FIG. 7, the distance measuring unit 5 emits the distance measuring light forward along the longitudinal direction of the housing 10 and receives the ranging light propagating substantially rearward along the same longitudinal direction.

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。 Further, the distance measuring unit 5 is optically coupled to the laser beam guiding unit 3 via the above-mentioned optical member 35a. As described above, the distance measuring unit 5 projects the distance measuring light along the longitudinal direction of the housing 10. On the other hand, the optical member 35a reflects the ranging light propagating along the lateral direction of the housing 10 instead of the longitudinal direction.

そこで、測距ユニット5と光学部材35aを結ぶ光路を構成するべく、筐体10の内部にはベンドミラー59が設けられている(図6及び図7を参照)。 Therefore, a bend mirror 59 is provided inside the housing 10 in order to form an optical path connecting the distance measuring unit 5 and the optical member 35a (see FIGS. 6 and 7).

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。 Therefore, the ranging light incident on the bend mirror 59 from the ranging light emitting unit 5A is incident on the optical member 35a reflected by the mirror 59. On the other hand, the distance measuring light returned to the laser light scanning unit 4 and reflected by the optical member 35a is incident on the bend mirror 59, and is reflected by the mirror 59 and incident on the distance measuring light receiving unit 5B.

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。 Hereinafter, the configurations of the respective parts forming the distance measuring unit 5 will be described in order.

−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。
-Distance measuring light emitting part 5A-
The ranging light emitting unit 5A is provided inside the housing 10, and is configured to emit ranging light for measuring the distance from the marker head 1 in the laser processing apparatus L to the surface of the work W. ing.

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。 Specifically, the distance measuring light emitting unit 5A is a pair of the distance measuring light source 51 and the light projecting lens 52 described above, a casing 53 accommodating them, and a pair of distance measuring lights focused by the light projecting lens 52. It has guide plates 54L and 54R. The distance measuring light source 51, the light projecting lens 52, and the guide plates 54L and 54R are arranged in order from the rear side of the housing 10, and the arrangement direction thereof is substantially the same as the longitudinal direction of the housing 10.

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。 The casing 53 is formed in a tubular shape extending along the longitudinal direction of the housing 10 and the support base 50, and the ranging light source 51 is formed on one side in the same direction, that is, at one end corresponding to the rear side of the housing 10. Is attached, while the light projecting lens 52 is attached to the other end corresponding to the front side of the housing 10. The space between the distance measuring light source 51 and the light projecting lens 52 is sealed in a substantially airtight manner.

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。 The ranging light source 51 emits ranging light toward the front side of the housing 10 according to the control signal input from the control unit 101. Specifically, the ranging light source 51 can emit a laser beam in the visible light region as the ranging light. In particular, the ranging light source 51 according to the present embodiment emits a red laser beam having a wavelength in the vicinity of 690 nm as the ranging light.

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。 Specifically, the wavelength band of the ranging light in the present embodiment is preferably set to 680 nm or more and 695 nm or less. Therefore, the wavelength band of the ranging light does not overlap with the wavelength band of the near infrared laser light and the guide light.

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。 The ranging light source 51 is also fixed in such a posture that the optical axis Ao of the red laser beam emitted as the ranging light is along the longitudinal direction of the casing 53. Therefore, the optical axis Ao of the ranging light is along the longitudinal direction of the housing 10 and the support base 50, passes through the central portion of the light projecting lens 52, and reaches the outside of the casing 53.

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。 The light projecting lens 52 is located between the pair of light receiving elements 56L and 56R in the ranging light receiving unit 5B and the light receiving lens 57 in the longitudinal direction of the support base 50. The projection lens 52 is arranged so that the optical axis Ao of the ranging light passes through.

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。 The projectile lens 52 can be, for example, a plano-convex lens, and the spherical convex surface can be fixed in a posture facing the outside of the casing 53. The light projecting lens 52 collects the ranging light emitted from the ranging light source 51 and emits it to the outside of the casing 53. The ranging light emitted to the outside of the casing 53 reaches between the guide plates 54L and 54R.

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。 The guide plates 54L and 54R are configured as a pair of members arranged in the lateral direction of the support base 50, and each of them can be a plate-like body extending in the longitudinal direction of the support base 50. A space for emitting ranging light is partitioned between one guide plate 54L and the other guide plate 54R. The ranging light emitted to the outside of the casing 53 passes through the space thus partitioned and is output.

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。 Therefore, the ranging light emitted from the ranging light source 51 passes through the space inside the casing 53, the central portion of the projection lens 52, and the space between the guide plates 54L and 54R, and goes to the outside of the ranging unit 5. It is output. The distance measuring light output in this way is reflected by the bend mirror 59 and the optical member 35a in the downstream side merging mechanism 35, and is incident on the laser light scanning unit 4.

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。 The ranging light incident on the laser beam scanning unit 4 is sequentially reflected by the first mirror 41a of the first scanner 41 and the second mirror 42a of the second scanner 42, and is reflected from the transmission window 19 to the outside of the marker head 1. Will be emitted to.

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。 As described in the description of the laser light scanning unit 4, by adjusting the rotational posture of the first mirror 41a of the first scanner 41, the ranging light can be scanned in the first direction on the surface of the work W. .. At the same time, by operating the motor of the second scanner 42 to adjust the rotational posture of the second mirror 42a, it becomes possible to scan the ranging light in the second direction on the surface of the work W.

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。 The ranging light thus scanned is reflected on the surface of the work W. A part of the distance measuring light reflected in this way (hereinafter, this is also referred to as “reflected light”) is incident on the inside of the marker head 1 through the transmission window 19. The reflected light incident on the inside of the marker head 1 returns to the laser light guide unit 3 via the laser light scanning unit 4. Since the reflected light has the same wavelength as the distance measuring light, it is reflected by the optical member 35a of the downstream side merging mechanism 35 in the laser light guide unit 3 and is incident on the distance measuring unit 5 via the bend mirror 59.

−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。
-Distance measuring light receiver 5B-
The ranging light receiving unit 5B is provided inside the housing 10 and receives the ranging light (equivalent to the above-mentioned “reflected light”) emitted from the ranging light emitting unit 5A and reflected by the work W. It is configured to do.

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。 Specifically, the ranging light receiving unit 5B has a pair of light receiving elements 56L and 56R and a light receiving lens 57. The pair of light receiving elements 56L and 56R are respectively arranged at the rear end portion of the support base 50, while the light receiving lens 57 is arranged at the front end portion of the support base 50, respectively. Therefore, the pair of light receiving elements 56L and 56R and the light receiving lens 57 are substantially arranged along the longitudinal direction of the housing 10 and the support base 50.

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。 The optical axes of the pair of light receiving elements 56L and 56R are arranged inside the housing 10 so as to sandwich the optical axis Ao of the ranging light in the ranging light emitting unit 5A. The pair of light receiving elements 56L and 56R receive the reflected light returned to the laser light scanning unit 4, respectively.

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。 Specifically, the pair of light receiving elements 56L and 56R are arranged in a direction orthogonal to the optical axis Ao of the ranging light emitting unit 5A. In this embodiment, the arrangement direction of the pair of light receiving elements 56L and 56R is equal to the lateral direction of the housing 10 and the support base 50, that is, the left-right direction. In the same direction, one light receiving element 56L is arranged on the left side of the distance measuring light source 51, and the other light receiving element 56R is arranged on the right side of the distance measuring light source 51.

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。 Each of the pair of light receiving elements 56L and 56R has a light receiving surface oriented obliquely forward, detects a light receiving position of reflected light on each light receiving surface, and indicates a signal (detection signal) indicating the detection result. Is output. The detection signals output from the light receiving elements 56L and 56R are input to the marker controller 100 and reach the distance measuring unit 103.

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。 Examples of the elements that can be used as the light receiving elements 56L and 56R include a CMOS image sensor composed of a complementary MOS (CMOS), a CCD image sensor composed of a charge-coupled device (CCD), and an optical position. Examples include a sensor (Position Sensitive Detector: PSD).

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。 In the present embodiment, the light receiving elements 56L and 56R are configured by using a CMOS image sensor. In this case, each of the light receiving elements 56L and 56R can detect not only the light receiving position of the reflected light but also the light receiving amount distribution (light receiving waveform) thereof. That is, when the light receiving elements 56L and 56R are configured by using the CMOS image sensor, the pixels are arranged at least in the left-right direction on each light receiving surface. In this case, each of the light receiving elements 56L and 56R can read a signal for each pixel, amplify it, and output it to the outside. The intensity of the signal in each pixel is determined based on the intensity of the reflected light at the spot when the reflected light forms a spot on the light receiving surface.

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。 When each light receiving element 56L, 56R is configured by using an element capable of detecting the light receiving amount distribution (light receiving waveform) such as a CMOS image sensor, the magnitude of the light receiving amount in each light receiving element 56L, 56R is measured. The intensity of the distance light, that is, the intensity of the distance measurement light emitted from the distance measurement light emitting unit 5A (hereinafter, this is also referred to as “projected light amount”) and the gain when amplifying the signal for each pixel (hereinafter, this is referred to as this). It can also be adjusted using “light receiving gain”). In addition to the gain, the exposure time of each of the light receiving elements 56L and 56R can be used for adjustment.

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。 The pair of light receiving elements 56L and 56R according to the present embodiment can detect at least the peak position indicating the light receiving position of the reflected light and the received amount of the reflected light. As an index indicating the received light amount, for example, the height of the peak in the received light amount distribution of the reflected light can be used. Instead of this, the total value, the average value, and the integrated value of the received light amount distribution may be used.

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。 Further, as an index indicating the light receiving position of the reflected light, the peak position of the light receiving amount distribution (the peak position of the spot) is used in this embodiment, but instead of this, the center of gravity position of the light receiving amount distribution may be used. good.

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。 The light receiving lens 57 is arranged inside the housing 10 so that the optical axes of the pair of light receiving elements 56L and 56R pass through. The light receiving lens 57 is also provided in the middle of the optical path from the downstream side merging mechanism 35 to the pair of light receiving elements 56L and 56R, and the reflected light passing through the downstream side merging mechanism 35 is transmitted to the pair of light receiving elements 56L and 56R, respectively. Can be focused on the light receiving surface of.

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。 The light receiving lens 57 collects the reflected light returned to the laser light scanning unit 4 and forms a spot of the reflected light on the light receiving surface of each of the light receiving elements 56L and 56R. Each of the light receiving elements 56L and 56R outputs a signal indicating the peak position of the spot thus formed and the light receiving amount to the distance measuring unit 103.

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。 The laser processing device L basically measures the distance to the surface of the work W based on the light receiving position of the reflected light (the position of the peak of the spot in this embodiment) on the light receiving surface of each of the light receiving elements 56L and 56R. can do. As a distance measurement method, a so-called triangular distance measurement method is used.

−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。
-About the distance measurement method-
FIG. 9 is a diagram illustrating a triangular ranging method. In FIG. 9, only the distance measuring unit 5 is shown, but the following description is also common to the case where the distance measuring light is emitted via the laser beam scanning unit 4 as described above.

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。 As illustrated in FIG. 9, when the distance measuring light is emitted from the distance measuring light source 51 in the distance measuring light emitting unit 5A, the distance measuring light is emitted to the surface of the work W. When the ranging light is reflected by the work W, the reflected light (particularly diffuse reflected light) propagates substantially isotropically if the influence of specular reflection is removed.

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。 Although the reflected light propagating in this way contains a component incident on the light receiving element 56L via the light receiving lens 57, the incident light is transmitted to the light receiving element 56L according to the distance between the marker head 1 and the work W. The angle of incidence will increase or decrease. When the angle of incidence on the light receiving element 56L increases or decreases, the light receiving position on the light receiving surface 56a is displaced.

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。 As described above, the distance between the marker head 1 and the work W and the light receiving position on the light receiving surface 56a are related to each other with a predetermined relationship. Therefore, by grasping the relationship in advance and storing it in the marker controller 100, for example, the distance between the marker head 1 and the work W can be calculated from the light receiving position on the light receiving surface 56a. Such a calculation method is nothing but a method using a so-called triangular ranging method.

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。 That is, the distance measuring unit 103 measures the distance from the laser processing device L to the surface of the work W by the triangular distance measuring method based on the light receiving position of the distance measuring light in the distance measuring light receiving unit 5B.

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。 Specifically, the above-mentioned condition setting storage unit 102 stores in advance the relationship between the light receiving position on the light receiving surface 56a and the distance from the marker head 1 to the surface of the work W. On the other hand, a signal indicating the light receiving position of the distance measuring light in the distance measuring light receiving unit 5B, specifically, the reflected light of the distance measuring light and the peak position of the spot formed on the light receiving surface 56a is input to the distance measuring unit 103. Will be done.

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。 The distance measuring unit 103 measures the distance to the surface of the work W based on the signal thus input and the relationship stored in the condition setting storage unit 102. The measured value thus obtained is input to, for example, the control unit 101 and used for controlling the Z scanner 33 and the like by the control unit 101.

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。 For example, the laser machining apparatus L automatically or manually determines a portion (printing point) to be machined by the marker head 1 on the surface of the work W. Subsequently, the laser processing apparatus L measures the distance to each printing point (more accurately, the distance measuring point set around the printing point) prior to executing the printing processing, and matches the measured distance. The control parameter of the Z scanner 33 is determined so as to be the focal position. The laser processing apparatus L operates the Z scanner 33 based on the control parameters thus determined, and then prints the work W with the near-infrared laser beam.

<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。
<Work W processing procedure>
Hereinafter, the processing procedure of the work W by the laser processing apparatus L will be described as a specific use example of the near-infrared laser light, the ranging light, and the guide light. FIG. 10 is a flowchart illustrating a machining procedure of the work W.

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。 The control process illustrated in FIG. 10 is executed by a control unit 101 capable of controlling the excitation light generation unit 110, the laser light output unit 2, the Z scanner 33, the laser light scanning unit 4, the ranging light emitting unit 5A, and the guide light source 36. It is possible.

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。 First, in step S101, the processing conditions in laser processing are set by the user operating the operation terminal 800. The processing conditions set in step S101 include, for example, a character string to be printed on the surface of the work W, the content of a figure (marking pattern), and a layout of such a character string or the like.

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。 In the following step S102, the control unit 101 determines a portion of the surface of the work W where the distance from the marker head 1 should be measured (hereinafter, also referred to as “measurement location”) based on the machining conditions set in step S101. Determine in multiple places.

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。 In the following step S103, the control unit 101 measures the distance from the laser processing device L to the surface of the work W via the distance measuring unit 103 by controlling the distance measuring light emitting unit 5A.

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。 Specifically, in this step S103, the control unit 101 emits the distance measuring light from the distance measuring light emitting unit 5A to each measurement point determined in the step S102, and emits the reflected light to the distance measuring light receiving unit 5B. To receive light. Then, a signal indicating the light receiving position of the reflected light in the distance measuring light receiving unit 5B is input to the distance measuring unit 103, and the distance measuring unit 103 measures the distance to the surface of the work W. The distance measuring unit 103 inputs a signal indicating the measured distance to the control unit 101.

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。 In the following step S104, the control unit 101 determines the control parameters of the Z scanner 33 so as to have a focal position commensurate with each measured value based on the measurement result in step S103, that is, the measured value of the distance at each measurement point. ..

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。 Specifically, in this step S104, the control unit 101 determines the control parameter of the lens driving unit 33d at each measurement point, that is, the relative distance between the incident lens 33a and the emitting lens 33c at each measurement point.

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。 Both the upstream side merging mechanism 31 and the downstream side merging mechanism 35 are arranged on the way from the laser light output unit 2 to the laser light scanning unit 4. Then, the upstream side merging mechanism 31 coaxializes the optical axes of the guide light and the near-infrared laser light, and the downstream side merging mechanism 35 coaxializes the optical axes of the distance measuring light and the near-infrared laser light. Therefore, by controlling the laser light scanning unit 4 by the control unit 101, not only the near-infrared laser light but also the guide light and the ranging light can be two-dimensionally scanned.

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。 As an example of the two-dimensional scanning of the guide light by the laser light scanning unit 4, the control unit 101 executes step S105 following step S104. Specifically, in step S105, the control unit 101 adjusts the focal position at each measurement point via the Z scanner 33, and after adjusting the focal position by the Z scanner 33, the work W via the guide light source 36. The surface of the surface is irradiated with guide light. At the same time, the control unit 101 controls the laser light scanning unit 4 to trace the marking pattern by the guide light emitted from the guide light source 36.

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。 The upstream side merging mechanism 31 for merging the guide light with the near infrared laser light is provided on the upstream side of the Z scanner 33. Therefore, by adjusting the focal position of the near-infrared laser light with the Z scanner 33, it is possible to adjust not only the near-infrared laser light but also the focal position of the guide light.

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。 Further, the tracing of the marking pattern by the guide light is repeatedly performed by appropriately controlling the laser light scanning unit 4. As a result, the marking pattern is continuously displayed on the surface of the work W due to the afterimage action of the human eye. At this time, in order to make the continuous display by the afterimage action effective, it is conceivable to set the scanning speed of the guide light to be equal to or higher than the minimum speed at which the afterimage phenomenon occurs. On the other hand, depending on the material of the work W, the output of the near-infrared laser beam, and the like, the scanning speed of the near-infrared laser beam may become excessively slow during the printing process. In response to this, the scanning speed of the guide light is set to be faster than the scanning speed of the near-infrared laser light, that is, a speed equal to or higher than the minimum speed at which the afterimage phenomenon occurs.

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。 In the following step S106, the control unit 101 completes the setting related to the marking pattern, and executes the printing process based on the setting. Instead of step S106, the setting related to the marking pattern may be transferred to the condition setting storage unit 102 or the operation terminal 800 and stored.

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。 As described above, the laser processing apparatus L according to the present embodiment has the guide light and the distance measuring light in addition to the near infrared laser light by making both the guide light and the distance measuring light coaxial with the laser optical path P. It enables two-dimensional scanning of light.

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。 However, if the distance measuring unit 5 is also coaxial with the guide light source 36 coaxial with the laser optical path P, at least a part of the distance measuring light reflected on the surface of the work W is the distance measuring unit 5. Instead, it returns to the guide light source 36, and there is a possibility that the amount of light received by the distance measuring light receiving unit 5B in the distance measuring unit 5 decreases. Such a decrease in the amount of received light is inconvenient because it causes a decrease in measurement accuracy.

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。 As a result of diligent studies, the inventors of the present application have devised a configuration of the downstream side merging mechanism 35 as a distance measuring light merging mechanism in which the distance measuring light, the guide light, and the near infrared laser light are merged. So, I came to overcome the above-mentioned inconvenience.

以下、下流側合流機構35の構成について、詳細に説明する。 Hereinafter, the configuration of the downstream side merging mechanism 35 will be described in detail.

<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。
<About the configuration of the downstream merging mechanism 35>
FIG. 11 is a perspective view illustrating the configuration of the downstream merging mechanism 35 when viewed from the rear, and FIG. 12 is a perspective view illustrating the configuration of the downstream merging mechanism 35 when viewed from the front. Further, FIG. 13A is a diagram illustrating the reflectance of the laser beam incident surface 351 according to the first embodiment, and FIG. 13B is a diagram illustrating the reflectance of the laser light emitting surface 352 according to the first embodiment. be. Further, FIG. 14A is a diagram illustrating an optical path of the near-infrared laser light and the guide light in the downstream merging mechanism 35, and FIG. 14B is a diagram illustrating an optical path of the ranging light in the downstream merging mechanism 35. ..

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。 As described above, the wavelength band of the ranging light is set so as not to overlap with the wavelength band of the near-infrared laser light and the guide light. Therefore, the downstream side merging mechanism 35 can be configured by using an optical member 35a made of a dichroic mirror or the like, similarly to the upstream side merging mechanism 31.

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。 Specifically, the downstream side merging mechanism 35 as the distance measuring light upstream merging mechanism has, as main components, an optical member 35a that guides the distance measuring light reflected on the surface of the work W to the distance measuring light receiving unit 5B. It has a holder 35b that holds the optical member 35a and is fixed to the housing 10.

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。 Then, the optical member 35a forming the downstream side merging mechanism 35 selectively reflects or transmits only the wavelength band of the ranging light from the wavelength bands of the near infrared laser light, the guide light, and the ranging light. , The distance measuring light can be guided to the distance measuring light receiving unit 5B.

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。 Specifically, the optical member 35a is made of substantially disk-shaped glass, and the surface of the glass is coated so as to selectively reflect or transmit only the wavelength band of the ranging light. .. Here, on the front and back surfaces of the optical member 35a, as illustrated in FIGS. 14A and 14B, a laser light incident surface 351 on which the near-infrared laser light and the guide light are incident, and a near-red incident surface 351 incident on the laser light incident surface 351. A laser light emitting surface 352, which emits the external laser light and the guide light through the optical member 35a, is provided.

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。 The coating treatment described above comprises, for example, a thin-film deposition treatment, and is applied to both the laser light incident surface 351 and the laser light emitting surface 352. By this coating treatment, the optical member 35a according to the present embodiment (particularly, the first embodiment) selectively reflects only the ranging light, while transmitting the wavelength bands of the near-infrared laser light and the guide light. be able to.

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。 Further, the holder 35b is formed in a substantially tubular shape, and a substantially disk-shaped optical member 35a can be fitted to fix the holder 35b. As illustrated in FIGS. 6 and 7, the holder 35b is fitted into a through hole 11a provided in the partition portion 11. The through hole 11a communicates the second space S2 and the first space S1, and by fitting the holder 35b into the through hole 11a, the laser light guide unit 3 and the laser light scanning unit 4 are optically inserted. Can be combined.

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。 More specifically, the holder 35b is arranged at substantially the same height as the second bend mirror 34 and behind the second bend mirror 34, and the housing 10 is provided with respect to the through hole 12a provided in the base plate 12. It is placed on the left side in the lateral direction of.

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。 As shown in FIG. 6 and the like, the holder 35b is also fixed in a posture in which the optical axis of the optical member 35a is tilted diagonally rearward to the right (particularly, a posture tilted 45 degrees in the front-rear direction). As a result, the mirror surface on one side of the optical member 35a (the laser light incident surface 351 described later) is directed to the second bend mirror 34, and the mirror surface on the other side of the optical member 35a (the laser light emitting surface 352 described later) is directed to the second bend mirror 34. , It is designed to be directed to the through hole 12a of the base plate 12.

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。 Therefore, as shown in FIGS. 14A and 14B, the near-infrared laser light and the guide light are incident on the mirror surface (laser light incident surface 351) on one side of the optical member 35a through the through hole 11a of the partition portion 11. On the other hand, the distance measuring light is incident on the mirror surface (laser light emitting surface 352) on the other side through the through hole 12a.

光学部材35aの具体的な反射率は、図13A及び図13Bに例示する通りである。各図において破線で囲った部分は、ガイド光、測距光及び近赤外レーザ光(印字用レーザ光)の波長帯域を例示している。 The specific reflectance of the optical member 35a is as illustrated in FIGS. 13A and 13B. The part surrounded by the broken line in each figure exemplifies the wavelength bands of the guide light, the ranging light, and the near-infrared laser light (laser light for printing).

図13A及び図13Bに示すように、第1実施形態に係るレーザ光入射面351及びレーザ光出射面352は、双方とも、ガイド光及び近赤外レーザ光の波長帯域を透過させるように構成されている。 As shown in FIGS. 13A and 13B, both the laser light incident surface 351 and the laser light emitting surface 352 according to the first embodiment are configured to transmit the wavelength bands of the guide light and the near infrared laser light. ing.

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。 Specifically, the optical member 35a according to the first embodiment has a reflectance corresponding to each wavelength band of the guide light and the near-infrared laser light on both the laser light incident surface 351 and the laser light emitting surface 352. It is set to substantially 0%. With this setting, the guide light and the near-infrared laser light incident on the laser beam incident surface 351 pass through the laser beam incident surface 351. The guide light and the near-infrared laser light that have passed through the laser light incident surface 351 pass through the inside of the optical member 35a while refracting, and reach the laser light emitting surface 352. The guide light and the near-infrared laser light that have reached the laser light emitting surface 352 pass through the laser light incident surface 351 and are emitted to the outside (see FIG. 14A). The guide light and the near-infrared laser light thus emitted are applied to the surface of the work W via the laser light scanning unit 4.

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。 On the other hand, as shown in FIG. 13B, the laser beam emitting surface 352 according to the first embodiment selectively reflects only the wavelength band of the ranging light. On the other hand, the laser beam emitting surface 352 according to the first embodiment is configured to transmit the wavelength band of the ranging light as shown in FIG. 13A.

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。 Specifically, the optical member 35a according to the first embodiment has a reflectance corresponding to the wavelength band of the ranging light of substantially 100% on the laser beam emitting surface 352 (more specifically, 95% or more 100). %) Is set. With this setting, most of the ranging light incident on the laser beam emitting surface 352 is reflected by the laser beam emitting surface 352 (see FIG. 14B). The distance-finding light reflected in this way becomes coaxial with the guide light and the near-infrared laser light, and is applied to the surface of the work W via the laser light scanning unit 4. The ranging light reflected by the surface returns to the optical member 35a via the laser beam scanning unit 4, is reflected again by the laser beam emitting surface 352, and returns to the ranging unit 5.

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。 However, it is not technically easy to set the reflectance of the laser beam emitting surface 352 to exactly 100%. Therefore, a very small part of the ranging light incident on the laser beam emitting surface 352 passes through the laser beam emitting surface 352 without being reflected by the laser beam emitting surface 352. The ranging light that has passed through the laser beam emitting surface 352 passes through the inside of the optical member 35a while refracting, and reaches the laser beam incident surface 351.

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。 Here, in the optical member 35a according to the first embodiment, the reflectance corresponding to the wavelength band of the ranging light is substantially 0% (more specifically, 0% or more and 5%) on the laser beam incident surface 351. Less than). With this setting, the distance measuring light that has passed through the laser light emitting surface 352 and reached the laser light incident surface 351 is suppressed from being reflected by the laser light incident surface 351 and is emitted to the outside from the laser light incident surface 351. Become so.

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。 As shown in FIG. 7, both the ranging light incident on the laser beam emitting surface 352 from the ranging unit 5 and the ranging light reflected by the laser beam emitting surface 352 and returning to the ranging unit 5 are both. Both propagate along the left-right direction (the lateral direction of the housing 10) when the housing 10 is viewed in a plan view. This propagation direction is orthogonal to the propagation direction of the near-infrared laser light and the guide light propagating from the laser light guide unit 3 to the laser light scanning unit 4.

<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。
<About the effect of the downstream merging mechanism 35>
As described above, the guide light and the distance measuring light are respectively coaxial with the near-infrared laser light for processing, and the guide light and the distance measuring light can be scanned by the laser light scanning unit 4. There is.

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。 Specifically, the upstream side merging mechanism 31 as the guide light merging mechanism is arranged in the middle of the laser optical path P connecting the laser light output unit 2 and the laser light scanning unit 4, and is downstream as the ranging light merging mechanism. The side merging mechanism 35 is arranged between the upstream merging mechanism 31 and the laser light scanning unit 4 in the laser light path P. When arranged in this way, the ranging light reflected on the surface of the work W and returned to the marker head 1 reaches the downstream merging mechanism 35 before reaching the upstream merging mechanism 31.

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。 Here, as illustrated in FIG. 13B, the optical member 35a constituting the downstream merging mechanism 35 is of the wavelength band of the near-infrared laser light for processing, the guide light, and the distance-finding light. It is configured to guide the ranging light to the ranging light receiving unit 5B by selectively reflecting or transmitting only the wavelength band. With such a configuration, it is possible to suppress the propagation of the ranging light (particularly, the reflected light of the ranging light) to the guide light source 36 and increase the amount of received light in the ranging light receiving unit 5B. This makes it possible to suppress a decrease in measurement accuracy.

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。 Further, as illustrated in FIG. 14B, the laser light emitting surface 352 of the optical member 35a may reflect the distance measuring light and guide the distance measuring light to the laser light scanning unit 4 or the distance measuring light receiving unit 5B. can. However, it is not technically easy to set the reflectance of the laser beam emitting surface 352 to exactly 100%, as illustrated in FIG. 13B. Therefore, a very small part of the ranging light incident on the laser beam emitting surface 352 passes through the laser beam emitting surface 352 without being reflected by the laser beam emitting surface 352. The ranging light that has passed through the laser beam emitting surface 352 passes through the inside of the optical member 35a while refracting, and reaches the laser beam incident surface 351.

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。 If the distance measuring light that has reached the laser light incident surface 351 is reflected by the laser light incident surface 351 and returns to the distance measuring light receiving unit 5B, the laser light is emitted to the distance measuring light receiving unit 5B. The ranging light reflected by the surface 352 and the laser light incident surface 351 will both return. In this case, the light receiving position in the ranging light receiving unit 5B may be blurred. This is not desirable because it causes a decrease in measurement accuracy.

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。 Therefore, as illustrated in FIG. 13A, the laser beam incident surface 351 transmits the wavelength band of the ranging light without reflecting it. As a result, the distance measuring light that has passed through the laser beam emitting surface 352 and reached the laser beam incident surface 351 is suppressed from being reflected by the laser beam incident surface 351 so that it is emitted to the outside from the laser beam incident surface 351. Become. As a result, blurring of the light receiving position in the distance measuring light receiving unit 5B can be suppressed, and deterioration of measurement accuracy can be suppressed.

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。 Further, as illustrated in FIGS. 3A and 3B, the downstream merging mechanism 35 is arranged between the Z scanner 33 and the laser beam scanning unit 4, and is combined with the distance measuring light emitted from the distance measuring light emitting unit 5A. , Makes the laser beam that has passed through the Z scanner 33 coaxial. Therefore, since the distance measuring light is coaxialized in the optical path on the upstream side of the laser light scanning unit 4, the distance measuring light can be scanned by operating the laser light scanning unit 4.

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。 At the same time, the ranging light is coaxialized in the optical path on the downstream side of the Z scanner 33. Therefore, it is possible to secure the measurement resolution by the distance measuring light without making the opening of the Z scanner 33 excessively large.

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。 Further, as illustrated in FIG. 3B, not only the ranging light emitted from the ranging light emitting unit 5A but also the ranging light reflected by the work W and received by the ranging light receiving unit 5B is also the Z scanner 33. Does not pass. Therefore, the distance measuring light emitting unit 5A and the distance measuring light receiving unit 5B can be arranged close to each other, and the influence of distortion of the housing due to the temperature change can be suppressed. This is effective in ensuring the accuracy of measuring the distance by the distance measuring unit 103.

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。 Further, as illustrated in FIG. 3A, the guide light emitted from the guide light source 36 includes the upstream side merging mechanism 31, the Z scanner 33, the downstream side merging mechanism 35, and the laser light scanning unit 4 in order. It passes through and is irradiated to the work W.

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。 Here, the upstream side merging mechanism 31 is provided between the laser light output unit 2 and the Z scanner 33, and the guide light emitted from the guide light source 36 and the laser light emitted from the laser light output unit 2 And make it coaxial. Therefore, since the guide light and the laser light merge in the optical path on the upstream side of the Z scanner 33, the focal position of the guide light can be adjusted by operating the Z scanner 33. This makes it possible to improve the visibility of the guide light.

《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。
<< Second Embodiment >>
First, the laser processing system S including the first embodiment of the laser processing apparatus L will be described. In the following description, the second embodiment is simply referred to as the present embodiment, except when emphasizing that the configuration is peculiar to the second embodiment. Further, the description of the configuration common to the first embodiment will be omitted as appropriate.

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。 FIG. 15A is a diagram corresponding to FIG. 3A illustrating the marker head 1 ′ according to the second embodiment of the laser processing apparatus L, and FIG. 15B illustrates the marker head 1 ′ according to the second embodiment of the laser processing apparatus L. It is a figure corresponding to FIG. 3B. Further, FIG. 16A is a diagram corresponding to FIG. 13A illustrating the reflectance of the laser beam incident surface 351'according to the second embodiment, and FIG. 16B is a diagram corresponding to FIG. 13A, and FIG. 16B shows the reflectance of the laser beam emitting surface 352' according to the second embodiment. It is a diagram corresponding to FIG. 13B illustrating the above. Further, FIG. 17A is a diagram corresponding to FIG. 14A illustrating the optical path of the near-infrared laser beam and the guide light in the second embodiment, and FIG. 17B is FIG. 14B illustrating the optical path of the ranging light in the second embodiment. It is a correspondence diagram.

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。 The optical member 35a according to the second embodiment selectively transmits only the wavelength band of the ranging light, and selectively reflects the wavelength bands of the near-infrared laser light and the guide light. As a result, as illustrated in FIGS. 15A and 15B, in the downstream side merging mechanism 35'according to the second embodiment, the optical path formed by the distance measuring light, the optical path formed by the guide light and the near infrared laser light, and the optical path formed by the guide light and the near infrared laser light. Are staggered from the first embodiment.

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)。 Specifically, the optical member 35a'according to the second embodiment has a reflectance corresponding to the wavelength band of the ranging light of the laser light incident surface 351'and the laser light emitting surface 352' according to the second embodiment. In both cases, it is set to substantially 0% (see FIGS. 16A and 16B). With this setting, the ranging light incident on the laser beam emitting surface 352'passes through the laser beam emitting surface 352'. The ranging light that has passed through the laser beam emitting surface 352'passes through the inside of the optical member 35a while refracting, and is emitted to the outside from the laser beam incident surface 351'(see FIG. 17B).

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。 On the other hand, as shown in FIG. 16A, the laser beam incident surface 351'according to the second embodiment selectively reflects the wavelength bands of the guide light and the near infrared laser beam. On the other hand, the laser beam emitting surface 352'according to the first embodiment transmits the wavelength bands of the guide light and the near-infrared laser light as shown in FIG. 16B.

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)。 With this setting, most of the guide light and the near-infrared laser light incident on the laser beam incident surface 351'are reflected by the laser beam incident surface 351'. A small part of the guide light and the near-infrared laser light incident on the laser light incident surface 351'is not reflected by the laser light incident surface 351'and is emitted to the outside from the laser light emitting surface 352'(. See FIG. 17A).

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。 Similar to the optical member 35a according to the first embodiment, the optical member 35a'according to the second embodiment can suppress the propagation of the ranging light (particularly, the reflected light of the ranging light) to the guide light source 36. can. As a result, while making both the guide light and the ranging light coaxial with the near-infrared laser light, it is possible to increase the amount of light received by the ranging light receiving unit 5B and, by extension, suppress a decrease in measurement accuracy.

《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。
<< Other Embodiments >>
In the above embodiment, the near-infrared laser beam is exemplified as the processing laser beam (printing laser beam), but the wavelength band thereof is not limited to this. Further, the magnitude relationship between the wavelength band of the printing laser beam, the wavelength band of the guide light, and the wavelength band of the ranging light can be changed as appropriate.

図18は、近赤外レーザ光、ガイド光及び測距光が取り得る波長の組み合わせを網羅的に例示した図である。例えば図18の最上段に示す構成は、前記第1及び第2実施形態における波長の設定を例示している。 FIG. 18 is a diagram that comprehensively illustrates the combinations of wavelengths that the near-infrared laser light, the guide light, and the ranging light can take. For example, the configuration shown at the top of FIG. 18 illustrates the wavelength setting in the first and second embodiments.

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。 On the other hand, in the second modification from the top, for example, the wavelength of the laser light for printing is changed to 532 nm or 355 nm, and the wavelengths of the guide light and the distance measuring light are the same as those in the first and second embodiments. Corresponds to the case of setting to.

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。 Further, in the second modification from the top, for example, the wavelength band of the guide light is changed to the low wavelength side in the near infrared region (for example, 750 nm or more and 950 nm or less), and the wavelengths of the laser light for printing and the distance measuring light are measured. Corresponds to the case where is set in the same manner as in the first and second embodiments.

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。 Further, in the third modification from the top, for example, the wavelength of the laser light for printing is changed to 532 nm, the wavelength of the guide light is changed from the ultraviolet region to the visible light region of blue (around 400 nm), and the distance measurement is performed. This corresponds to the case where the wavelength of light is set in the same manner as in the first and second embodiments.

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。 Further, in the fifth modification example 4 from the top, for example, the wavelength of the laser light for printing is changed to 532 nm or 355 nm, the wavelength of the guide light is changed to the near infrared region (750 nm or more), and the wavelength of the distance measurement light is changed. Corresponds to the case where is set in the same manner as in the first and second embodiments.

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。 Further, in the modification 5 of the sixth stage from the top, for example, the wavelength of the guide light is set in the same manner as in the first and second embodiments, the wavelength of the laser light for printing is changed to 532 nm, and the distance measurement light is used. This corresponds to the case where the wavelength is changed from the ultraviolet region to the blue visible light region (around 400 nm).

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。 Further, in each combination shown in FIG. 18, the reflectance of the distance measuring light in the optical member is set to substantially 100%, and the reflectance of the guide light and the laser light for printing is set to substantially 0%. Alternatively, by selecting whether to set the reflectance of the ranging light in the optical member to substantially 0% and the reflectance of the guide light and the laser light for printing to substantially 100%. It is possible to realize the configuration corresponding to the first and second embodiments described above.

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)
1 Marker head 10 Housing 2 Laser light output unit 3 Laser light guide unit 31 Upstream side merging mechanism (guide light merging mechanism)
33 Z scanner (focus adjustment unit)
35 Downstream side merging mechanism (distance measuring light merging mechanism)
35a Optical member 351 Laser light incident surface 352 Laser light emitting surface 36 Guide light source (guide light emitting part)
4 Laser light scanning unit 5 Distance measuring unit 5A Distance measuring light emitting unit 5B Distance measuring light receiving unit 100 Marker controller 103 Distance measuring unit 110 Excitation light generation unit S Laser processing system W work (workpiece)

Claims (9)

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、
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
ことを特徴とするレーザ加工装置。
An excitation light generator that generates excitation light,
A laser light output unit that generates laser light based on the excitation light generated by the excitation light generation unit and emits the laser light.
A laser beam scanning unit that irradiates the work piece with the laser light emitted from the laser light output unit and two-dimensionally scans the surface of the work piece.
A laser processing apparatus including at least the laser beam output unit and a housing provided with the laser beam scanning unit inside.
A guide light emitting portion provided inside the housing and emitting a guide light for projecting a predetermined processing pattern onto the surface of the workpiece.
A guide light merging mechanism provided in the middle of the laser optical path from the laser light output unit to the laser light scanning unit inside the housing and merging the guide light emitted from the guide light emitting unit into the laser optical path. ,
A distance measuring light emitting unit provided inside the housing and emitting distance measuring light for measuring the distance from the laser machining apparatus to the surface of the workpiece.
A measurement provided inside the housing between the guide light merging mechanism and the laser light scanning section of the laser optical path, and the ranging light emitted from the ranging light emitting section is merged with the laser optical path. Distance light merging mechanism and
A distance measuring light receiving unit provided inside the housing and receiving the distance measuring light reflected on the surface of the workpiece and returned via the laser light scanning unit and the distance measuring light merging mechanism.
A distance measuring unit for measuring the distance from the laser processing apparatus to the surface of the workpiece based on the light receiving position of the distance measuring light in the distance measuring light receiving unit is provided.
The ranging light merging mechanism has an optical member that guides the ranging light reflected on the surface of the workpiece to the ranging light receiving unit.
The optical member selectively reflects or transmits only the wavelength band of the ranging light among the wavelength bands of the laser light, the guide light, and the ranging light, thereby measuring the ranging light. A laser processing device characterized by guiding to a distance light receiving part.
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。
In the laser processing apparatus according to claim 1,
The laser processing apparatus, wherein the optical member is coated so as to selectively reflect or transmit only the wavelength band of the ranging light.
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。
In the laser processing apparatus according to claim 1 or 2.
The optical member is a laser processing apparatus characterized in that it selectively reflects only the wavelength band of the ranging light, while transmitting the wavelength bands of the laser light and the guide light.
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。
In the laser processing apparatus according to claim 3,
On the front and back of the optical member,
The laser beam incident surface on which the laser beam and the guide light are incident, and the laser beam incident surface.
A laser beam emitting surface is provided, in which the laser beam incident from the laser beam incident surface and the guide light are emitted through the optical member.
The laser beam emitting surface selectively reflects only the wavelength band of the ranging light.
A laser processing apparatus characterized in that the laser beam incident surface is configured to transmit the wavelength band of the ranging light.
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。
In the laser processing apparatus according to claim 1 or 2.
The optical member is a laser processing apparatus characterized in that it selectively transmits only the wavelength band of the ranging light, while selectively reflecting the wavelength bands of the laser light and the guide light.
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。
In the laser processing apparatus according to any one of claims 1 to 5.
A focus adjusting unit provided inside the housing and adjusting the focal position of the laser light emitted from the laser light output unit is provided.
The distance measuring light merging mechanism is a laser processing apparatus characterized in that it is arranged between the focus adjusting unit and the laser light scanning unit in the laser optical path.
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。
In the laser processing apparatus according to claim 6,
The guide light merging mechanism is a laser processing apparatus characterized in that it is arranged between the laser light output unit and the focus adjustment unit in the laser optical path.
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。
In the laser processing apparatus according to any one of claims 1 to 7.
The wavelength bands of the ranging light and the guide light are both set in the visible light region.
A laser processing apparatus characterized in that the wavelength of the laser beam is longer than the wavelength of the ranging light and the guide light.
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。
In the laser processing apparatus according to claim 8.
The wavelength of the laser beam is set to 1064 nm, 532 nm or 355 nm.
The wavelength band of the ranging light is set to 680 nm or more and 695 nm or less.
A laser processing apparatus characterized in that the wavelength band of the guide light is set to 645 nm or more and 660 nm or less.
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