JP6604121B2 - レーザ加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、レーザ光を照射してワーク表面に加工を施すレーザ加工装置等に関する。

従来、レーザ加工装置は、レーザ光出射部と、レーザ光出射部から出射されたレーザ光を走査する走査部と、走査部により走査されたレーザ光を集光する集光レンズとを備えており、走査部によってレーザ光を走査することで、ワークに対して、集光レンズによって集光されたレーザ光による所望の加工を施している。

このようなレーザ加工装置において、レーザ光出射部から出射されたレーザ光は、走査部、集光レンズを経て、ワーク上へ到達する過程で、レーザ光出射部、走査部や集光レンズの配置や、集光レンズの収差等の影響によって、ワーク上における所望の位置とは異なる位置に、集光されてしまう場合があり、データ等に基づく所望の位置と、実際にレーザ光によって加工される加工位置との間に歪（誤差）が生じてしまっていた。

この点に鑑みてなされた発明として、特許文献１記載の発明が知られている。特許文献１記載のレーザマーカは、レーザ光を用いて対象物の表面に印字加工を行うためのレーザ発振器及び偏向光学系を有するヘッド部と、コントローラ部とを備えており、偏向光学系としての集光レンズが交換可能に取り付けられている。当該レーザマーカのヘッド部には、不揮発性メモリが設けられており、交換可能な集光レンズに関するレンズ歪データを記憶している。特許文献１記載のレーザマーカは、当該不揮発性メモリから読み出したレンズ歪データに基づいて、レーザ光がたどるべき軌跡に関する情報を補正している。

特開２００３−０８８９６５号公報

上述したように、レーザ加工装置におけるレーザ光の歪は、集光レンズの収差等の影響によって生じるレンズ歪だけでなく、レーザ加工装置の本体部におけるレーザ光出射部や、走査部の取付位置の誤差等に起因する歪（以下、本体歪）も含んでいる。このような本体歪は、例えば、レーザ光出射部や走査部の取付位置の誤差に起因する為、取付作業の精度等の関係上、本体部固有の態様となる。即ち、同機種のレーザ加工装置であっても別の装置であれば、本体歪は異なる態様を示し得る。

特許文献１記載のレーザマーカにおいては、交換可能な個々の集光レンズに係るレンズ歪を実際に測定したレンズ歪データを、不揮発性メモリに格納しておき、集光レンズが交換された場合には、交換後の集光レンズに係るレンズ歪データを書き換えるように構成されている。この構成の場合、レーザ光の歪の内、レンズ歪については補正し得るものの、本体歪については残存してしまうことになる。

又、この構成で、レンズ歪と本体歪を補正しようとすると、装置本体に対して集光レンズを取り付けた状態でのレンズ歪を、集光レンズ毎に実測する必要が生じる。上述したように、本体歪は、各装置本体固有の態様を示す為、一のレーザ加工装置を製造する度に、当該装置本体に対して、交換可能な集光レンズの数だけのレンズ歪の実測作業が生じ、作業工程の煩雑化を招いてしまう。

本開示は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、レーザ光を照射してワーク表面に加工を施すレーザ加工装置に関し、レーザ光の歪を高精度に補正可能であって、集光レンズの交換に対応して高精度の加工品質を維持し得るレーザ加工装置を提供する。

前記目的を達成するため、本発明の一側面に係るレーザ加工装置は、ワークを加工する為のレーザ光を出射するレーザ光出射部と、前記レーザ光出射部から出射されたレーザ光を走査する走査部を有する本体部と、前記本体部に対して交換可能に取り付けられ、前記走査部により走査されたレーザ光を集光する集光レンズと、前記レーザ光出射部と、前記走査部に対する制御を行う制御部と、前記本体部の構成に起因して、レーザ光の加工位置に生じる本体歪の情報を含む本体固有データを記憶する記憶部と、前記本体部に対して取り付けられた前記集光レンズを特定する当該集光レンズ固有の識別データを取得する識別データ取得部と、前記識別データ取得部によって取得された識別データに基づいて、前記本体部に対して取り付けられた前記集光レンズに起因して、前記レーザ光の加工位置に生じるレンズ歪の情報を含むレンズ固有データを取得するレンズデータ取得部と、前記記憶部に記憶された前記本体固有データと、前記レンズデータ取得部によって取得された前記レンズ固有データに基づいて、前記本体部に対して当該集光レンズが取り付けられた状態における加工位置を補正する為の補正データを生成する補正データ生成部と、前記本体部に対して取り付けられた前記集光レンズが交換されたか否かを判定する交換判定部と、を有し、前記交換判定部によって、前記集光レンズが交換されたと判定された場合、前記識別データ取得部は、交換後の集光レンズ固有の識別データを取得し、前記レンズデータ取得部は、交換後の集光レンズの識別データに基づいて、交換後の集光レンズに係るレンズ固有データを取得し、前記レンズ固有データは、前記集光レンズに起因して、前記レーザ光の加工位置に生じるレンズ歪の情報と共に、当該集光レンズの焦点距離の情報を含み、前記交換判定部によって、前記集光レンズが交換されたと判定された場合、前記補正データ生成部は、交換後の集光レンズに係る焦点距離の情報に基づいて、前記本体固有データに含まれる本体歪の情報を調整し、当該調整した本体歪の情報と、交換後の集光レンズに係るレンズ歪の情報に基づいて、前記補正データを生成することを特徴とする。

当該レーザ加工装置は、レーザ光出射部と走査部を有する本体部と、本体部に対して交換可能に取り付けられる集光レンズと、制御部とを有しており、レーザ光出射部から出射されたレーザ光を走査部によって走査することで、ワーク表面に加工を施すことができる。ここで、当該レーザ加工装置は、更に、記憶部と、識別データ取得部と、レンズデータ取得部と、補正データ生成部とを有しており、識別データ取得部によって、本体部に取り付けられた集光レンズ固有の識別データを取得して、当該識別データに基づいて、当該集光レンズのレンズ固有データを取得する。そして、当該レーザ加工装置は、補正データ生成部によって、記憶部に記憶された本体固有データと、レンズデータ取得部によって取得された当該集光レンズのレンズ固有データに基づいて、前記本体部に対して当該集光レンズが取り付けられた状態における加工位置を補正する為の補正データを生成する。即ち、当該レーザ加工装置によれば、補正データを用いて補正することによって、前記本体部に対して当該集光レンズが取り付けられた状態におけるレンズ歪及び本体歪を含むレーザ光の歪を補正することができ、レーザ光による加工精度をより高め得る。
当該レーザ加工装置は、交換判定部を有しており、前記交換判定部によって前記集光レンズが交換されたと判定された場合に、前記識別データ取得部は、交換後の集光レンズ固有の識別データを取得し、前記レンズデータ取得部は、交換後の集光レンズの識別データに基づいて、交換後の集光レンズに係るレンズ固有データを取得する。これにより、当該レーザ加工装置によれば、補正データ生成部によって、交換後の集光レンズに係るレンズ固有データのレンズ歪の情報及び本体固有データの本体歪の情報に基づく補正データを作成することができるので、集光レンズの交換後においても、レーザ光による加工精度を高く維持することができる。
当該レーザ加工装置において、前記レンズ固有データは、当該集光レンズの焦点距離の情報を含んでおり、補正データ生成部は、前記交換判定部によって、前記集光レンズが交換されたと判定された場合に、交換後の集光レンズに係る焦点距離の情報に基づいて、前記本体固有データに含まれる本体歪の情報を調整し、当該調整した本体歪の情報と、交換後の集光レンズに係るレンズ歪の情報に基づいて、補正データを生成する。ここで、交換によって集光レンズの焦点距離が変化すると、集光レンズを介してワーク上へと至るレーザ光の経路も変化する為、本体歪の大きさも、集光レンズの焦点距離の影響を受ける。この点、当該レーザ加工装置によれば、交換後の集光レンズに係る焦点距離の情報に基づいて、前記本体固有データに含まれる本体歪の情報を調整し、当該調整した本体歪の情報と、交換後の集光レンズに係るレンズ歪の情報に基づいて、補正データを生成する為、より適切な補正データを生成することができ、レーザ光に生じる歪を確実に補正し得る。

本発明の他の側面に係るレーザ加工装置は、請求項１記載乃至請求項４の何れかに記載のレーザ加工装置であって、前記補正データ生成部は、前記記憶部に記憶された前記本体固有データに基づく本体歪の情報と、前記レンズデータ取得部によって取得された前記レンズ固有データに基づくレンズ歪の情報を用いて、前記本体部に対して当該集光レンズが取り付けられた状態で前記レーザ光に生じる歪を特定し、特定した歪を解消する為の補正データを生成することを特徴とする。

当該レーザ加工装置において、前記補正データ生成部は、補正データを生成する際に、前記記憶部に記憶された前記本体固有データに基づく本体歪の情報と、前記レンズデータ取得部によって取得された前記レンズ固有データに基づくレンズ歪の情報を用いて、前記本体部に対して当該集光レンズが取り付けられた状態でレーザ光に生じる歪を特定する。従って、当該レーザ加工装置によれば、補正データ生成部によって生成された補正データを用いることで、前記本体部に対して当該集光レンズが取り付けられた状態でレーザ光に生じる歪を、確実に補正することができ、レーザ光による加工を、より高い精度で行うことができる。

本発明の他の側面に係るレーザ加工装置は、請求項２記載のレーザ加工装置であって、前記本体部に対して取り付けられた前記集光レンズが交換されたか否かを判定する交換判定部を有し、前記交換判定部によって、前記集光レンズが交換されたと判定された場合、前記識別データ取得部は、交換後の集光レンズ固有の識別データを取得し、前記レンズデータ取得部は、交換後の集光レンズの識別データに基づいて、交換後の集光レンズに係るレンズ固有データを取得することを特徴とする。

当該レーザ加工装置は、交換判定部を有しており、前記交換判定部によって前記集光レンズが交換されたと判定された場合に、前記識別データ取得部は、交換後の集光レンズ固有の識別データを取得し、前記レンズデータ取得部は、交換後の集光レンズの識別データに基づいて、交換後の集光レンズに係るレンズ固有データを取得する。これにより、当該レーザ加工装置によれば、補正データ生成部によって、交換後の集光レンズに係るレンズ固有データのレンズ歪の情報及び本体固有データの本体歪の情報に基づく補正データを作成することができるので、集光レンズの交換後においても、レーザ光による加工精度を高く維持することができる。

本発明の他の側面に係るレーザ加工装置は、請求項３記載のレーザ加工装置であって、前記レンズ固有データは、前記集光レンズに起因して、前記レーザ光の加工位置に生じるレンズ歪の情報と共に、当該集光レンズの焦点距離の情報を含み、前記交換判定部によって、前記集光レンズが交換されたと判定された場合、前記補正データ生成部は、交換後の集光レンズに係る焦点距離の情報に基づいて、前記本体固有データに含まれる本体歪の情報を調整し、当該調整した本体歪の情報と、交換後の集光レンズに係るレンズ歪の情報に基づいて、前記補正データを生成することを特徴とする。

当該レーザ加工装置において、前記レンズ固有データは、当該集光レンズの焦点距離の情報を含んでおり、補正データ生成部は、前記交換判定部によって、前記集光レンズが交換されたと判定された場合に、交換後の集光レンズに係る焦点距離の情報に基づいて、前記本体固有データに含まれる本体歪の情報を調整し、当該調整した本体歪の情報と、交換後の集光レンズに係るレンズ歪の情報に基づいて、補正データを生成する。ここで、交換によって集光レンズの焦点距離が変化すると、集光レンズを介してワーク上へと至るレーザ光の経路も変化する為、本体歪の大きさも、集光レンズの焦点距離の影響を受ける。この点、当該レーザ加工装置によれば、交換後の集光レンズに係る焦点距離の情報に基づいて、前記本体固有データに含まれる本体歪の情報を調整し、当該調整した本体歪の情報と、交換後の集光レンズに係るレンズ歪の情報に基づいて、補正データを生成する為、より適切な補正データを生成することができ、レーザ光に生じる歪を確実に補正し得る。

本発明の他の側面に係るレーザ加工装置は、請求項１乃至請求項５の何れかに記載のレーザ加工装置であって、前記レンズデータ取得部は、前記集光レンズのレンズ固有データを、前記識別データと対応付けて記憶するレンズデータ記憶部から、前記識別データ取得部によって取得された識別データに基づいて、当該識別データに対応する集光レンズのレンズ固有データを取得することを特徴とする。

当該レーザ加工装置において、前記レンズデータ取得部は、レンズデータ記憶部から、前記識別データ取得部によって取得された識別データに基づいて、当該識別データに対応する集光レンズのレンズ固有データを取得する。従って、当該レーザ加工装置によれば、レンズデータ記憶部において、前記集光レンズのレンズ固有データを、前記識別データと対応付けて記憶させておくことによって、確実に、本体部に取り付けられた集光レンズのレンズ固有データを取得し、適切な補正データの生成に用いることができる。

本発明の他の側面に係るレーザ加工装置は、請求項１乃至請求項６の何れかに記載のレーザ加工装置であって、前記ワーク上に前記レーザ光による加工内容を示す為の可視光を出射する可視光出射部を有し、前記制御部は、前記補正データ生成部によって、前記本体固有データと前記レンズ固有データに基づいて生成された前記補正データに基づいて、前記走査部及び前記集光レンズを介して、ワーク上に照射される前記可視光の照射位置を補正することを特徴とする。

当該レーザ加工装置は、可視光出射部を有している為、可視光出射部から出射された可視光を、走査部及び集光レンズを介して、ワーク上に照射することができる。即ち、当該レーザ加工装置は、可視光出射部から可視光を走査することによって、レーザ光による加工の内容等をワーク上に描画することもできる。そして、当該レーザ加工装置によれば、前記補正データ生成部によって、前記本体固有データと前記レンズ固有データに基づいて生成された前記補正データに基づいて、ワーク上に照射される前記可視光の照射位置に生じる歪を補正することができ、例えば、レーザ光による加工内容を、可視光によって高い精度で描画することができる。

本発明の他の側面に係るレーザ加工装置は、請求項１乃至請求項７の何れかに記載のレーザ加工装置であって、前記集光レンズは、当該集光レンズ固有の識別データに対応付けられると共に、当該集光レンズに係るレンズ歪に係る情報を含むレンズ固有データを記憶するレンズデータ記憶部を有することを特徴とする。

当該レーザ加工装置において、前記集光レンズは、夫々、レンズデータ記憶部を有しており、当該レンズデータ記憶部は、該集光レンズに係るレンズ歪に係る情報を含むレンズ固有データを、当該集光レンズ固有の識別データに対応付けて記憶している。従って、当該レーザ加工装置によれば、本体部に対して交換可能に取り付けられる集光レンズの夫々について、集光レンズの識別データ及びレンズ固有データの関連性を容易に特定でき、識別データに基づいて、適切なレンズ固有データを取得し得る。

前記目的を達成するため、本発明の一側面に係るレーザ加工装置は、ワークを加工する為のレーザ光を出射するレーザ光出射部と、前記レーザ光出射部から出射されたレーザ光を走査する走査部を有する本体部と、前記本体部に対して交換可能に取り付けられ、前記走査部により走査されたレーザ光を集光する集光レンズと、前記レーザ光出射部と、前記走査部に対する制御を行う制御部と、前記本体部の構成に起因して、レーザ光の加工位置に生じる本体歪の情報を含む本体固有データを記憶する記憶部と、前記本体部に対して取り付けられた前記集光レンズを特定する当該集光レンズ固有の識別データを取得する識別データ取得部と、前記識別データ取得部によって取得された識別データに基づいて、前記本体部に対して取り付けられた前記集光レンズに起因して、前記レーザ光の加工位置に生じるレンズ歪の情報を含むレンズ固有データを取得するレンズデータ取得部と、前記記憶部に記憶された前記本体固有データと、前記レンズデータ取得部によって取得された前記レンズ固有データに基づいて、前記本体部に対して当該集光レンズが取り付けられた状態における加工位置を補正する為の補正データを生成する補正データ生成部と、を有し、前記レンズ固有データは、前記識別データに対応付けられた前記集光レンズの焦点距離の情報を含み、前記制御部は、前記レンズデータ取得部によって取得された前記レンズ固有データに基づいて、前記本体部に取り付けられた前記集光レンズの焦点距離を特定し、前記レーザ光によって前記ワークの単位面積あたりに与えられるエネルギー量が特定した集光レンズの焦点距離に対応するように、前記レーザ光出射部又は前記走査部の何れかを制御することを特徴とする。

当該レーザ加工装置は、レーザ光出射部と走査部を有する本体部と、本体部に対して交換可能に取り付けられる集光レンズと、制御部とを有しており、レーザ光出射部から出射されたレーザ光を走査部によって走査することで、ワーク表面に加工を施すことができる。ここで、当該レーザ加工装置は、更に、記憶部と、識別データ取得部と、レンズデータ取得部と、補正データ生成部とを有しており、識別データ取得部によって、本体部に取り付けられた集光レンズ固有の識別データを取得して、当該識別データに基づいて、当該集光レンズのレンズ固有データを取得する。そして、当該レーザ加工装置は、補正データ生成部によって、記憶部に記憶された本体固有データと、レンズデータ取得部によって取得された当該集光レンズのレンズ固有データに基づいて、前記本体部に対して当該集光レンズが取り付けられた状態における加工位置を補正する為の補正データを生成する。即ち、当該レーザ加工装置によれば、補正データを用いて補正することによって、前記本体部に対して当該集光レンズが取り付けられた状態におけるレンズ歪及び本体歪を含むレーザ光の歪を補正することができ、レーザ光による加工精度をより高め得る。
当該レーザ加工装置において、交換によって集光レンズの焦点距離が変化すると、集光レンズを介してワーク上へと至るレーザ光の収束の度合も変化する為、前記レーザ光によって前記ワークの単位面積あたりに与えられるエネルギー量も変化してしまい、レーザ光による加工に適したエネルギー量が加えられず、ワークの加工品質に影響を及ぼす場合があった。この点、当該レーザ加工装置によれば、前記レンズ固有データは、当該集光レンズの焦点距離の情報を含んでおり、前記制御部は、前記レンズデータ取得部によって取得された前記レンズ固有データに基づいて、前記本体部に取り付けられた前記集光レンズの焦点距離を特定し、前記レーザ光によって前記ワークの単位面積あたりに与えられるエネルギー量が特定した集光レンズの焦点距離に対応するように、前記レーザ光出射部又は前記走査部の何れかを制御する為、前記レーザ光によって前記ワークの単位面積あたりに与えられるエネルギー量を、ワークの加工に適切な状態に調整することができ、レーザ光による加工品質を高く維持することができる。

本実施形態に係るレーザ加工システムの概略構成を示す説明図である。 レーザ加工装置におけるレーザヘッド部の構成を示す平面図である。 ｆθレンズの概略構成を示す断面図である。 レーザ加工システムの制御系を示すブロック図である。 本実施形態に係るレーザ加工処理プログラムのフローチャートである。 歪補正テーブル更新処理プログラムのフローチャートである。 本実施形態における初期総歪データの一例を示す説明図である。 本実施形態における標準レンズ歪データの一例を示す説明図である。 本実施形態における本体歪データの算出に関する説明図である。 本実施形態における交換レンズ歪データの一例を示す説明図である。 ｆθレンズの交換に伴う加工環境の変化の一例を示す説明図である。 本実施形態における交換後総歪データの一例を示す説明図である。 交換後総歪データに基づく歪補正データの生成に関する説明図である。

以下、本発明に関するレーザ加工装置を、レーザ加工装置１を含むレーザ加工システム１００に具体化した実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。

（レーザ加工システムの概略構成）
先ず、本実施形態に関するレーザ加工システム１００の概略構成について、図１を参照しつつ詳細に説明する。レーザ加工システム１００は、レーザ加工装置１と、データ作成装置７を有しており、データ作成装置７によって作成された加工データに従って、レーザ加工装置１を制御することで、ワークＷの表面上に対して、パルスレーザＬを２次元走査してマーキング加工を行うように構成されている。

（レーザ加工装置の概略構成）
次に、レーザ加工システム１００を構成するレーザ加工装置１の概略構成について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１に示すように、本実施形態に関するレーザ加工装置１は、レーザ加工装置本体部２と、レーザコントローラ５と、電源ユニット６により構成されている。

レーザ加工装置本体部２は、加工対象物に対してパルスレーザＬを照射し、当該パルスレーザＬを２次元走査して、加工対象物の表面上にマーキング加工を行い得る。そして、レーザコントローラ５は、コンピュータで構成され、データ作成装置７と双方向通信可能に接続されると共に、レーザ加工装置本体部２及び電源ユニット６と電気的に接続されている。データ作成装置７は、パーソナルコンピュータ等から構成され、加工データの作成等に用いられる。そして、レーザコントローラ５は、データ作成装置７から送信された加工データ、制御パラメータ、各種指示情報等に基づいてレーザ加工装置本体部２及び電源ユニット６を駆動制御する。

尚、図１は、レーザ加工システム１００及びレーザ加工装置１の概略構成を示すものであるため、レーザ加工装置本体部２を模式的に示している。従って、当該レーザ加工装置本体部２の具体的な構成については、後述する。

（レーザ加工装置本体部２の概略構成）
次に、レーザ加工装置本体部２の概略構成について、図１〜図３に基づいて説明する。尚、レーザ加工装置本体部２の説明において、図１の左方向、右方向、上方向、下方向が、それぞれレーザ加工装置本体部２の前方向、後方向、上方向、下方向である。従って、レーザ発振器２１のパルスレーザＬの出射方向が前方向である。本体ベース１１及びパルスレーザＬに対して垂直な方向が上下方向である。そして、レーザ加工装置本体部２の上下方向及び前後方向に直交する方向が、レーザ加工装置本体部２の左右方向である。

レーザ加工装置本体部２は、パルスレーザＬと可視レーザ光Ｍをｆθレンズ２０から同軸上に出射するレーザヘッド部３（図２参照）と、レーザヘッド部３が上面に固定される略箱体状の加工容器（図示せず）とから構成されている。

図２に示すように、レーザヘッド部３は、本体ベース１１と、パルスレーザＬを出射するレーザ発振ユニット１２と、光シャッター部１３と、光ダンパー１４と、ハーフミラー１５と、ガイド光部１６と、反射ミラー１７と、光センサ１８と、ガルバノスキャナ１９と、ｆθレンズ２０等から構成され、略直方体形状の筐体カバー（図示せず）で覆われている。当該レーザヘッド部３は、本発明における本体部の一例として機能する。

レーザ発振ユニット１２は、レーザ発振器２１と、ビームエキスパンダ２２と、取付台２３とから構成されている。レーザ発振器２１は、ファイバコネクタと、集光レンズと、反射鏡と、レーザ媒質と、受動Ｑスイッチと、出力カプラーと、ウィンドウとをケーシング内に有している。ファイバコネクタには、光ファイバＦが接続されており、電源ユニット６を構成する励起用半導体レーザ部４０から出射された励起光が、光ファイバＦを介して入射される。

集光レンズは、ファイバコネクタから入射された励起光を集光する。尚、レーザ発振器２１における集光レンズは、本発明における集光レンズとして機能するものではない。そして、反射鏡は、集光レンズによって集光された励起光を透過すると共に、レーザ媒質から出射されたレーザ光を高効率で反射する。レーザ媒質は、励起用半導体レーザ部４０から出射された励起光によって励起されてレーザ光を発振する。レーザ媒質としては、例えば、レーザ活性イオンとしてネオジウム（Ｎｄ）が添加されたネオジウム添加ガドリニウムバナデイト（Ｎｄ：ＧｄＶＯ４）結晶や、ネオジウム添加イットリウムバナデイト（Ｎｄ：ＹＶＯ４）結晶や、ネオジウム添加イットリウムアルミニウムガーネット（Ｎｄ：ＹＡＧ）結晶等を用いることができる。

受動Ｑスイッチは、内部に蓄えられた光エネルギーが或る一定値を超えたとき、透過率が高くなるという性質を持った結晶である。従って、受動Ｑスイッチは、レーザ媒質によって発振されたレーザ光をパルス状のパルスレーザとして発振するＱスイッチとして機能する。受動Ｑスイッチとしては、例えば、クローム添加ＹＡＧ（Ｃｒ：ＹＡＧ）結晶やＣｒ：ＭｇＳｉＯ４結晶等を用いることができる。

出力カプラーは、反射鏡とレーザ共振器を構成する。出力カプラーは、例えば、表面に誘電体層膜をコーティングした凹面鏡により構成された部分反射鏡で、波長１０６４ｎｍでの反射率は、８０％〜９５％である。ウィンドウは、合成石英等から形成され、出力カプラーから出射されたレーザ光を外部へ透過させる。従って、レーザ発振器２１は、受動Ｑスイッチを介してパルスレーザを発振し、加工対象物を加工するためのパルスレーザＬとして、パルスレーザを出力する。

ビームエキスパンダ２２は、パルスレーザＬのビーム径を変更するものであり、レーザ発振器２１と同軸に設けられている。取付台２３は、レーザ発振器２１がパルスレーザＬの光軸を調整可能に取り付けられ、本体ベース１１の前後方向中央位置よりも後側の上面に対して、各取付ネジ２５によって固定されている。

光シャッター部１３は、シャッターモータ２６と、平板状のシャッター２７とから構成されている。シャッターモータ２６は、ステッピングモータ等で構成されている。シャッター２７は、シャッターモータ２６のモータ軸に取り付けられて同軸に回転する。シャッター２７は、ビームエキスパンダ２２から出射されたパルスレーザＬの光路を遮る位置に回転した際には、光シャッター部１３に対して右方向に設けられた光ダンパー１４へ、パルスレーザＬを反射する。一方、シャッター２７がビームエキスパンダ２２から出射されたパルスレーザＬの光路上に位置しないように回転した場合には、ビームエキスパンダ２２から出射されたパルスレーザＬは、光シャッター部１３の前側に配置されたハーフミラー１５に入射する。

光ダンパー１４は、シャッター２７で反射されたパルスレーザＬを吸収する。尚、光ダンパー１４の発熱は、本体ベース１１に熱伝導されて冷却される。ハーフミラー１５は、パルスレーザＬの光路に対して斜め左下方向に４５度の角度を形成するように配置される。ハーフミラー１５は、後側から入射されたパルスレーザＬのほぼ全部を透過する。又、ハーフミラー１５は、後側から入射されたパルスレーザＬの一部を、４５度の反射角で反射ミラー１７へ反射する。反射ミラー１７は、ハーフミラー１５のパルスレーザＬが入射される後側面の略中央位置に対して左方向に配置される。

ガイド光部１６は、可視レーザ光として、例えば、赤色レーザ光を出射する可視半導体レーザ２８と、可視半導体レーザ２８から出射された可視レーザ光Ｍを平行光に収束するレンズ群（図示せず）とから構成されている。可視レーザ光Ｍは、レーザ発振器２１から出射されるパルスレーザＬと異なる波長である。ガイド光部１６は、ハーフミラー１５のパルスレーザＬが出射される略中央位置に対して右方向に配置されている。この結果、可視レーザ光Ｍは、ハーフミラー１５のパルスレーザＬが出射される略中央位置において、ハーフミラー１５の前側面にあたる反射面に対して４５度の入射角で入射され、４５度の反射角でパルスレーザＬの光路上に反射される。即ち、可視半導体レーザ２８は、可視レーザ光ＭをパルスレーザＬの光路上に出射する。

反射ミラー１７は、パルスレーザＬの光路に対して平行な前後方向に対して斜め左下方向に４５度の角度を形成するように配置され、ハーフミラー１５の後側面において反射されたパルスレーザＬの一部が、反射面の略中央位置に対して４５度の入射角で入射される。そして、反射ミラー１７は、反射面に対して４５度の入射角で入射されたパルスレーザＬを、４５度の反射角で前側方向へ反射する。

光センサ１８は、パルスレーザＬの発光強度を検出するフォトダイオード等で構成され、反射ミラー１７のパルスレーザＬが反射される略中央位置に対して、図２中、前側方向に配置されている。この結果、光センサ１８は、反射ミラー１７で反射されたパルスレーザＬが入射され、この入射されたパルスレーザＬの発光強度を検出する。従って、光センサ１８を介してレーザ発振器２１から出力されるパルスレーザＬの強度を検出することができる。

ガルバノスキャナ１９は、本体ベース１１の前側端部に形成された貫通孔２９の上側に取り付けられ、レーザ発振ユニット１２から出射されたパルスレーザＬと、ハーフミラー１５で反射された可視レーザ光Ｍとを下方へ２次元走査する。ガルバノスキャナ１９は、ガルバノＸ軸ミラーを有するガルバノＸ軸モータ３１と、ガルバノＹ軸ミラーを有するガルバノＹ軸モータ３２と、本体部３３により構成されている。ガルバノＸ軸モータ３１とガルバノＹ軸モータ３２は、それぞれのモータ軸が互いに直交するように外側からそれぞれの取付孔に嵌入、保持されて本体部３３に取り付けられている。

ガルバノＸ軸モータ３１において、ガルバノＸ軸ミラーは、走査ミラーとして、モータ軸の先端部に取り付けられており、パルスレーザＬと可視レーザ光Ｍを、ワークＷ表面上の加工領域においてＸ軸方向に走査する際に用いられる。そして、ガルバノＹ軸モータ３２において、ガルバノＹ軸ミラーは、走査ミラーとして、モータ軸の先端部に取り付けられており、ガルバノＸ軸ミラーによって反射されたパルスレーザＬ及び可視レーザ光Ｍを、ワークＷ表面上の加工領域においてＹ軸方向に走査する際に用いられる。

従って、当該ガルバノスキャナ１９においては、ガルバノＸ軸モータ３１、ガルバノＹ軸モータ３２の各モータ軸の先端部に取り付けられた走査ミラーが内側で互いに対向している。そして、ガルバノＸ軸モータ３１、ガルバノＹ軸モータ３２の回転をそれぞれ制御して、各走査ミラー（即ち、ガルバノＸ軸ミラー、ガルバノＹ軸ミラー）を回転させることによって、パルスレーザＬと可視レーザ光Ｍとを下方へ２次元走査する。この２次元走査方向は、ワークＷ表面の加工領域において、前後方向（Ｘ軸方向）と左右方向（Ｙ軸方向）である。

ｆθレンズ２０は、レーザヘッド部３の本体ベース１１に対して着脱可能に取り付けられており、下方に配置されたワークＷ表面の加工領域に対して、ガルバノスキャナ１９によって２次元走査されたパルスレーザＬと可視レーザ光Ｍとを同軸に集光する。そして、当該ｆθレンズ２０は、パルスレーザＬや可視レーザ光Ｍ等を集光した焦点を、平面状の焦平面とすると共に、パルスレーザＬや可視レーザ光Ｍの走査速度が一定になるように補正する。即ち、ｆθレンズ２０は、本発明における集光レンズとして機能する。従って、ガルバノＸ軸モータ３１、ガルバノＹ軸モータ３２の回転を制御することによって、パルスレーザＬと可視レーザ光Ｍが、ワークＷ表面上において、所望の加工パターンで前後方向（Ｘ方向）と左右方向（Ｙ方向）に２次元走査される。

図３に示すように、当該ｆθレンズ２０は、第１レンズ２０Ａと、第２レンズ２０Ｂと、カバーガラス２０Ｃと、鏡筒部２０Ｄとを有しており、略円筒形状の鏡筒部２０Ｄ内に配設された第１レンズ２０Ａ及び第２レンズ２０Ｂの協働によって、固有の焦点距離に対応した位置に、パルスレーザＬ及び可視レーザ光Ｍを集光して焦平面を形成すると共に、パルスレーザＬ及び可視レーザ光Ｍの等速走査を実現する。即ち、ｆθレンズ２０においては、第１レンズ２０Ａ、第２レンズ２０Ｂ等の構成が相違することによって、ｆθレンズ２０における焦点距離や歪（即ち、レンズ歪）が、夫々異なる特徴を示す。

上述したように、当該レーザ加工装置１においては、ｆθレンズ２０は、レーザヘッド部３の本体ベース１１に対して着脱可能に取り付けられている為、異なる特徴（例えば、焦点距離等）を有するｆθレンズ２０に交換して、ワークＷに対するマーキング加工に用いることができる。

本実施形態において、各ｆθレンズ２０は、無線タグ２０Ｅと、識別データ表示部２０Ｆとを有している（図３参照）。無線タグ２０Ｅは、所謂、ＲＦＩＤ（radio frequency identifier）によって構成されており、鏡筒部２０Ｄ内部において、第１レンズ２０Ａと第２レンズ２０Ｂとの間となる位置に配設されている。そして、無線タグ２０Ｅは、当該無線タグ２０Ｅが配設されているｆθレンズ２０を識別する為の識別データと、当該ｆθレンズ２０のレンズ固有データとを対応付けて記憶している。このレンズ固有データは、ｆθレンズ２０に起因して生じるレンズ歪（後述する標準レンズ歪Ｄｓ、交換レンズ歪Ｄｒ）を実測したレンズ歪データと、当該ｆθレンズ２０の焦点距離を示す焦点距離データを含んで構成されている。レンズ歪データの詳細については、後に図面を参照しつつ詳細に説明する。

そして、識別データ表示部２０Ｆは、ｆθレンズ２０外表面に形成されており、当該ｆθレンズ２０を識別する為の固有の識別データを表示している。尚、識別データ表示部２０Ｆにおける表示態様としては、例えば、識別データとして、ｆθレンズ２０固有のＩＤ番号を印刷表示する態様でも良いし、識別データをバーコードや２次元コードにエンコードして得られるコード画像を印刷表示する態様であってもよい。

（電源ユニットの概略構成）
次に、レーザ加工装置１における電源ユニット６の概略構成について、図１を参照しつつ説明する。図１に示すように、電源ユニット６は、励起用半導体レーザ部４０と、レーザドライバ５１と、電源部５２と、冷却ユニット５３とを、ケーシング５５内に有している。電源部５２は、励起用半導体レーザ部４０を駆動する駆動電流を、レーザドライバ５１を介して励起用半導体レーザ部４０に供給する。レーザドライバ５１は、レーザコントローラ５から入力される駆動情報に基づいて、励起用半導体レーザ部４０を直流でオンオフ駆動する。

励起用半導体レーザ部４０は、光ファイバＦによってレーザ発振器２１に光学的に接続されている。励起用半導体レーザ部４０は、レーザドライバ５１から入力されるパルス状の駆動電流に対して、レーザ光を発生する閾値電流を超えた電流値に比例した出力の波長のレーザ光である励起光を、光ファイバＦ内に出射する。従って、レーザ発振器２１には、励起用半導体レーザ部４０からの励起光が光ファイバＦを介して入射される。励起用半導体レーザ部４０には、例えば、ＧａＡｓを用いたレーザバーを用いることができる。

冷却ユニット５３は、電源部５２及び励起用半導体レーザ部４０を、所定の温度範囲内に調整する為のユニットであり、例えば、電子冷却方式により冷却することで、励起用半導体レーザ部４０の温度制御を行っており、励起用半導体レーザ部４０の発振波長を微調整する。尚、冷却ユニット５３は、水冷式の冷却ユニットや、空冷式の冷却ユニット等を用いるようにしてもよい。

（レーザ加工システムの制御系）
次に、レーザ加工システム１００を構成するレーザ加工装置１の制御系構成について、図面を参照しつつ説明する。図４に示すように、レーザ加工装置１は、レーザ加工装置１の全体を制御するレーザコントローラ５と、レーザドライバ５１と、ガルバノコントローラ５６と、ガルバノドライバ５７と、可視光レーザドライバ５８と、光センサ１８と、無線タグリーダ６４等を有して構成されている。レーザコントローラ５には、レーザドライバ５１と、ガルバノコントローラ５６と、光センサ１８と、可視光レーザドライバ５８と、無線タグリーダ６４等が電気的に接続されている。

レーザコントローラ５は、レーザ加工装置１の全体の制御を行う演算装置及び制御装置としてのＣＰＵ６１、ＲＡＭ６２、ＲＯＭ６３、時間を計測するタイマ６５等を備えている。又、ＣＰＵ６１、ＲＡＭ６２、ＲＯＭ６３、タイマ６５は、バス線（図示せず）により相互に接続されて、相互にデータのやり取りが行われる。

ＲＡＭ６２は、ＣＰＵ６１により演算された各種の演算結果や加工走査パターンのＸＹ座標データ等を一時的に記憶させておくためのものである。又、ＲＡＭ６２には、レーザ加工装置１の初期状態における歪（初期総歪Ｄｔｏ）を解消する為の歪補正テーブルが記憶されている。ＲＯＭ６３は、各種のプログラムを記憶させておくものであり、データ作成装置７から送信された加工データに基づいて加工走査パターンのＸＹ座標データを算出してＲＡＭ６２に記憶する等の各種プログラムが記憶されている。即ち、ＲＯＭ６３には、後述するレーザ加工処理プログラム（図５参照）や歪補正テーブル更新処理プログラム（図６参照）が記憶されている。又、ＲＯＭ６３には、レーザ加工装置１の初期状態（例えば、工場出荷時の状態）において、パルスレーザＬによる加工位置に生じる歪を示す初期総歪データ（図７参照）が記憶されている。初期総歪データについては、後に図面を参照しつつ詳細に説明する。

そして、ＣＰＵ６１は、ＲＯＭ６３に記憶されている各種の制御プログラムに基づいて各種の演算及び制御を行なうものである。例えば、ＣＰＵ６１は、データ作成装置７から入力された加工データを構成する各加工点に対して、後述するレーザ加工処理プログラム（図５、図６参照）を実行することで補正した各加工点のＸＹ座標データや、ガルバノ走査速度情報等をガルバノコントローラ５６に出力する。レーザ加工処理プログラムによる加工点のＸＹ座標データの補正については後に詳細に説明する。又、ＣＰＵ６１は、データ作成装置７から入力された加工データに基づいて設定した励起用半導体レーザ部４０の励起光出力、励起光の出力期間等の励起用半導体レーザ部４０の駆動情報をレーザドライバ５１に出力する。又、ＣＰＵ６１は、加工走査パターンのＸＹ座標データ、ガルバノスキャナ１９のＯＮ・ＯＦＦを指示する制御信号等をガルバノコントローラ５６に出力する。

レーザドライバ５１は、レーザコントローラ５から入力された励起用半導体レーザ部４０の励起光出力、励起光の出力期間等のレーザ駆動情報等に基づいて、励起用半導体レーザ部４０を駆動制御する。具体的には、レーザドライバ５１は、レーザコントローラ５から入力されたレーザ駆動情報の励起光出力に比例した電流値のパルス状の駆動電流を発生し、レーザ駆動情報の励起光の出力期間に基づく期間、励起用半導体レーザ部４０に出力する。これにより、励起用半導体レーザ部４０は、励起光出力に対応する強度の励起光を出力期間の間、光ファイバＦ内に出射する。

ガルバノコントローラ５６は、レーザコントローラ５から入力された加工データにおける各加工点のＸＹ座標データ、ガルバノ走査速度情報等に基づいて、ガルバノＸ軸モータ３１とガルバノＹ軸モータ３２の駆動角度、回転速度等を算出して、駆動角度、回転速度を表すモータ駆動情報をガルバノドライバ５７へ出力する。

ガルバノドライバ５７は、ガルバノコントローラ５６から入力された駆動角度、回転速度を表すモータ駆動情報に基づいて、ガルバノＸ軸モータ３１とガルバノＹ軸モータ３２を駆動制御して、パルスレーザＬを２次元走査する。

可視光レーザドライバ５８は、レーザコントローラ５から出力される制御信号に基づいて、可視半導体レーザ２８を含むガイド光部１６の制御を行い、例えば、制御信号に基づいて、可視半導体レーザ２８から出射される可視レーザ光Ｍの発光タイミングや光量を制御する。

無線タグリーダ６４は、アンテナを介した無線通信によって、上述したｆθレンズ２０の無線タグ２０Ｅから、当該ｆθレンズ２０固有の識別データ及び、当該識別データに対応付けられたレンズ固有データを読み取る。当該無線タグリーダ６４は、本発明における識別データ取得部及びレンズデータ取得部として機能する。

図１、図４に示すように、レーザコントローラ５には、データ作成装置７が双方向通信可能に接続されており、データ作成装置７から送信された加工内容を示す加工データ、レーザ加工装置本体部２の制御パラメータ、ユーザからの各種指示情報等を受信可能に構成されている。

（データ作成装置の制御系）
続いて、レーザ加工システム１００を構成するデータ作成装置７の制御系構成について、図面を参照しつつ説明する。図４に示すように、データ作成装置７は、データ作成装置７の全体を制御する制御部７０と、マウスやキーボード等から構成される入力操作部７６と、液晶ディスプレイ７７と、ＣＤ−ＲＯＭ７９に対する各種データ、プログラム等の書き込み及び読み込みを行うためのＣＤ−Ｒ／Ｗ７８等から構成されている。

制御部７０は、データ作成装置７の全体の制御を行う演算装置及び制御装置としてのＣＰＵ７１と、ＲＡＭ７２と、ＲＯＭ７３と、時間を計測するタイマ７４と、ＨＤＤ７５等を備えている。又、ＣＰＵ７１と、ＲＡＭ７２と、ＲＯＭ７３と、タイマ７４は、バス線（図示せず）により相互に接続されて、相互にデータのやり取りが行われる。又、ＣＰＵ７１とＨＤＤ７５は、入出力インターフェース（図示せず）を介して接続され、相互にデータのやり取りが行われる。

ＲＡＭ７２は、ＣＰＵ７１により演算された各種の演算結果等を一時的に記憶させておくためのものである。ＲＯＭ７３は、各種の制御プログラムやデータテーブルを記憶させておくものである。

そして、ＨＤＤ７５は、各種アプリケーションソフトウェアのプログラム、各種データファイルを記憶する記憶装置である。当該ＨＤＤ７５は、ワークＷ上におけるレーザ加工の加工内容を示す加工データを作成する為のデータ作成処理プログラム等を記憶している。

そして、ＣＤ−Ｒ／Ｗ７８は、アプリケーションプログラム、各種データテーブルを構成する各データ群を、ＣＤ−ＲＯＭ７９から読み込む、又は、ＣＤ−ＲＯＭ７９に対して書き込む。即ち、データ作成装置７は、ＣＤ−Ｒ／Ｗ７８を介して、データ作成処理プログラム等をＣＤ−ＲＯＭ７９から読み込み、ＨＤＤ７５に格納する。

尚、データ作成装置７においては、データ作成処理プログラム等の制御プログラムや、各種データテーブルを、ＲＯＭ７３に記憶しても良いし、ＣＤ−ＲＯＭ７９等の記憶媒体から読み込むように構成しても良い。又、インターネット等のネットワーク（図示せず）を介して、ダウンロードするように構成してもよい。

そして、データ作成装置７には、入出力インターフェース（図示せず）を介して、マウスやキーボード等から構成される入力操作部７６と、液晶ディスプレイ７７等が電気的に接続されている。従って、データ作成装置７は、入力操作部７６や、液晶ディスプレイ７７を用いて、加工データの作成や制御パラメータの設定等に利用される。

（本実施形態におけるレーザ加工処理プログラムの処理内容）
続いて、レーザコントローラ５において実行されるレーザ加工処理プログラムの処理内容について、図５〜図１３を参照しつつ詳細に説明する。上述したように、当該レーザ加工処理プログラムは、レーザコントローラ５のＲＯＭ６３に記憶されており、ＣＰＵ６１によって読み出されて実行される。

尚、以下の説明においては、マーキング加工の実行開始を示す加工実行指示と、データ作成装置７で作成された加工データを、データ作成装置７から取得しているものとする。当該加工データは、レーザ加工装置１によるマーキング加工によって、ワークＷ表面の加工領域に描画される加工内容を示し、パルスレーザＬによる加工位置に対応する複数の加工点や、複数の加工点の集合によって構成される線要素等を含んで構成されている。そして、当該加工データを構成する各加工点は、直交座標系上の各座標位置（直交座標系において、相互に直交する２本のグリッドの交点）に割り付けられている。

ここで、直交座標系は、レーザ加工システム１００における各構成装置（例えば、レーザコントローラ５、データ作成装置７、ガルバノコントローラ５６等）がワークＷ表面の加工領域上の各位置を擬似的に把握するために用いられており、相互に直交する座標軸であるＸ軸とＹ軸によって定義されている。そして、上記各加工点の座標位置（ＸＹ座標データ）は、加工領域上でパルスレーザＬの照射位置を移動させるべき目標位置に対応する。そして、交座標系の原点Ｏは、ｆθレンズ２０のレンズ中心軸を通る直線と加工領域との交点を示し、直交座標系の定義範囲は、Ｘ座標値、Ｙ座標値の絶対値が所定値を示す正方形状の範囲として定義される。

そして、ｆθレンズ２０としては、標準レンズ２０Ｓと交換レンズ２０Ｒの何れかが、レーザヘッド部３の本体ベース１１に対して取り付けられるものとする。標準レンズ２０Ｓは、レーザ加工装置１の初期状態（例えば、工場出荷時）において、レーザヘッド部３の本体ベース１１に対して取り付けられているｆθレンズ２０を意味し、その焦点距離は、焦点距離Ｆｓである。交換レンズ２０Ｒは、レーザヘッド部３の本体ベース１１に取り付けられているｆθレンズ２０（例えば、標準レンズ２０Ｓ）に変えて、本体ベース１１に取り付けられるものであり、交換後のｆθレンズ２０を意味する。当該交換レンズ２０Ｒの焦点距離は、焦点距離Ｆｒを示す。

レーザ加工処理プログラムの実行を開始すると、ＣＰＵ６１は、先ず、レーザヘッド部３の本体ベース１１に取り付けられているｆθレンズ２０が交換されたか否かを判断する（Ｓ１）。具体的には、ＣＰＵ６１は、入力操作部７６からの操作信号に基づいて、ｆθレンズ２０が交換されたか否かを判断する。尚、この判断処理は、無線タグリーダ６４によって、ｆθレンズ２０における無線タグ２０Ｅから識別データを読み取り、当該識別データが相違するか否かによって行ってもよい。ｆθレンズ２０の交換があった場合（Ｓ１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ６１は、歪補正テーブル更新処理（Ｓ２）に処理を移行する。一方、ｆθレンズ２０の交換がなかった場合（Ｓ１：ＮＯ）、ＣＰＵ６１は、Ｓ３に処理を移行する。

Ｓ２においては、ＣＰＵ６１は、歪補正テーブル更新処理（Ｓ２）を実行することで、ＲＡＭ６２に格納されている歪補正テーブルを、交換後のｆθレンズ２０に対応する内容に更新する。具体的には、当該歪補正テーブル更新処理（Ｓ２）では、ＣＰＵ６１は、歪補正テーブル更新処理プログラム（図６参照）を、ＲＯＭ６３から読み出して実行する。

（歪補正テーブル更新処理プログラムの処理内容）
ここで、歪補正テーブル更新処理（Ｓ２）で実行される歪補正テーブル更新処理プログラムの処理内容について、図６を参照しつつ詳細に説明する。歪補正テーブル更新処理（Ｓ２）に移行すると、ＣＰＵ６１は、当該レーザ加工装置１における最初のｆθレンズ２０の交換であるか否か（即ち、標準レンズ２０Ｓを取り外し、他のｆθレンズ２０とする交換であるか否か）を判断する（Ｓ１１）。最初のｆθレンズ２０の交換である場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ６１は、Ｓ１２に処理を移行する。一方、最初のｆθレンズ２０の交換ではない場合（Ｓ１１：ＮＯ）、ＣＰＵ６１は、Ｓ１６に処理を移行する。

Ｓ１２においては、ＣＰＵ６１は、初期総歪データを、レーザコントローラ５のＲＯＭ６３から取得する。当該初期総歪データは、初期状態（本体ベース１１に対して標準レンズ２０Ｓが取り付けられた状態）のレーザ加工装置１において、何等の補正処理（例えば、歪補正テーブルを用いた射影変換による補正）を行わなかった場合に、直交座標系上に定義されたパルスレーザＬの加工位置に生じる歪（初期総歪Ｄｔｏ）を実測した実測値によって構成されている。初期総歪データをＲＯＭ６３から取得した後、ＣＰＵ６１は、Ｓ１３に処理を移行する。

（初期総歪データの内容）
ここで、初期総歪データの内容について、図７を参照しつつ説明する。当該レーザ加工システム１００においては、歪補正テーブルを用いた補正処理をせずに、加工データの各加工点の座標データに従ってガルバノミラーを回動させると、レーザ発振ユニット１２から出射されたパルスレーザＬは、ガルバノスキャナ１９、ｆθレンズ２０（標準レンズ２０Ｓ）を経て、ワークＷ上へ到達する過程で、レーザヘッド部３におけるレーザ発振ユニット１２やガルバノスキャナ１９の配置の影響（後述する本体歪Ｄｍ）や、ｆθレンズ２０の収差等の影響（後述する標準レンズ歪Ｄｓ）を受けてしまう。

即ち、これらの影響によって、ワークＷ表面の加工領域上におけるパルスレーザＬによる加工位置Ｐｍと、ワークＷ上でパルスレーザＬによる加工が要求されている理想座標である理想点Ｐｉ、加工データにおける直交座標系上に設定された加工点の座標である設定点Ｐｃとの間に、偏差としての初期総歪Ｄｔｏが生じてしまう。尚、補正処理を行わなかった場合、設定点Ｐｃの座標値は、理想点Ｐｉを示す座標値と等しい。

例えば、図７左図に示すように、直交座標系上における理想点Ｐｉ（設定点Ｐｃ）の座標値（Ｊｏ，Ｋｏ）に対する誤差補正をすることなく、ワークＷ上にパルスレーザＬを照射した場合について説明する。この場合、実際にワークＷ表面に形成されるパルスレーザＬの加工位置Ｐｍ（マーキング加工の跡）は、直交座標系上における座標値（Ｊｍ，Ｋｍ）に対応する位置となる。従って、直交座標系上における当該理想点Ｐｉに係る初期総歪Ｄｔｏは、（Ｊｍ−Ｊｏ，Ｋｍ−Ｋｏ）によって表現される。図７右図に示す場合、直交座標系上における升目状の定義範囲において、初期総歪Ｄｔｏは、左右両辺の始点と終点付近では外側に膨らみ、中央付近では内側に凹むような傾向を示す。又、初期総歪Ｄｔｏは、当該定義範囲における上下両辺の始点と終点付近では内側に凹み、中央付近では外側に膨らむような傾向を示す。尚、図７右図に示す初期総歪Ｄｔｏの傾向は、あくまでも一例であり、異なる傾向を示す場合もある。

Ｓ１３に移行すると、ＣＰＵ６１は、無線タグリーダ６４を用いて、標準レンズ２０Ｓの無線タグ２０Ｅから、標準レンズ２０Ｓ固有の識別データを取得すると共に、当該識別データに対応する標準レンズ２０Ｓに係るレンズ固有データを取得する。当該レンズ固有データは、標準レンズ２０Ｓの収差等に起因して、パルスレーザＬの加工位置に生じる標準レンズ歪Ｄｓを示す標準レンズ歪データと、標準レンズ２０Ｓの焦点距離Ｆｓを示す焦点距離データを含んでいる。取得した標準レンズ２０Ｓのレンズ固有データをＲＡＭ６２に格納した後、ＣＰＵ６１は、Ｓ１４に処理を移行する。

（標準レンズ歪データの内容）
標準レンズ歪データの内容について、図８を参照しつつ説明する。標準レンズ歪データは、レーザヘッド部３を用いることなく、標準レンズ２０Ｓのみを介して、何等の補正処理（例えば、歪補正テーブルを用いた射影変換による補正）を行なわずに、レーザ光（例えば、パルスレーザＬ）を照射した場合に、直交座標系上に定義されたパルスレーザＬの加工位置に生じる歪（標準レンズ歪Ｄｓ）を実測した実測値によって構成されている。

例えば、図８左図に示すように、直交座標系上における理想点Ｐｉ（設定点Ｐｃ）の座標値（Ｊｏ，Ｋｏ）に対する誤差補正をすることなく、ワークＷ上にパルスレーザＬを照射した場合について説明する。この場合、実際にワークＷ表面に形成されるパルスレーザＬの加工位置Ｐｍ（マーキング加工の跡）は、直交座標系上における座標値（Ｊｓ，Ｋｓ）に対応する位置となる。従って、直交座標系上における当該理想点Ｐｉについて、偏差としての標準レンズ歪Ｄｓは、（Ｊｓ−Ｊｏ，Ｋｓ−Ｋｏ）によって表現される。そして、図８右図に示す場合には、直交座標系上における升目状の定義範囲において、標準レンズ歪Ｄｓは、左右両辺の始点と終点付近では内側に凹み、中央付近では外側に膨らむような傾向を示す。同様に、標準レンズ歪Ｄｓは、当該定義範囲における上下両辺の始点と終点付近では内側に凹み、中央付近では外側に膨らむような傾向を示す。尚、図８右図に示す標準レンズ歪Ｄｓの傾向は、あくまでも一例であり、その構成等によっては異なる傾向を示す場合もある。

Ｓ１４では、ＣＰＵ６１は、Ｓ１２で取得した初期総歪データと、Ｓ１３で取得した標準レンズ２０Ｓに係るレンズ固有データに基づいて、当該レーザ加工装置１のレーザヘッド部３に対するレーザ発振ユニット１２やガルバノスキャナ１９の配置等に起因する本体歪Ｄｍを算出し、当該本体歪Ｄｍに基づく本体歪データを生成する。その後、ＣＰＵ６１は、Ｓ１５に処理を移行する。

（本体歪データの生成）
ここで、Ｓ１４における本体歪データの生成について、図９を参照しつつ説明する。上述したように、Ｓ１４では、ＣＰＵ６１は、Ｓ１２で取得した初期総歪データと、Ｓ１３で取得した標準レンズ２０Ｓに係るレンズ固有データに基づいて、本体歪Ｄｍを算出し、当該本体歪Ｄｍに基づく本体歪データを生成する。

ここで、本実施形態に係る初期総歪Ｄｔｏは、初期状態（本体ベース１１に対して標準レンズ２０Ｓが取り付けられた状態）のレーザ加工装置１において、何等の補正処理（例えば、歪補正テーブルを用いた射影変換による補正）を行わなかった場合に、直交座標系上に定義されたパルスレーザＬの加工位置に生じる歪を示す為、本体歪Ｄｍと、標準レンズ歪Ｄｓによって構成される。従って、初期総歪Ｄｔｏから標準レンズ歪Ｄｓを除去すれば、直交座標系上における本体歪Ｄｍを特定することができる。

上述したように、直交座標系上における理想点Ｐｉ（設定点Ｐｃ）の座標値（Ｊｏ，Ｋｏ）に対する初期総歪Ｄｔｏは、（Ｊｍ−Ｊｏ，Ｋｍ−Ｋｏ）によって表現され、当該理想点Ｐｉに係る標準レンズ歪Ｄｓは、（Ｊｓ−Ｊｏ，Ｋｓ−Ｋｏ）によって表現される。そして、直交座標系上における当該理想点Ｐｉについて、偏差としての本体歪Ｄｍは、初期総歪Ｄｔｏから標準レンズ歪Ｄｓを除去することによって特定できる為、図９に示すように、座標値（Ｊｍ−Ｊｓ，Ｋｍ−Ｋｓ）として算出される。そして、図９右図に示す場合、直交座標系上における升目状の定義範囲において、本体歪Ｄｍは、左右両辺の始点と終点付近では外側に膨らみ、中央付近では内側に凹むような傾向を示す。又、当該本体歪Ｄｍは、当該定義範囲における上下両辺では、Ｘ軸に対して略平行に伸びる傾向を示す。尚、図９右図に示す本体歪Ｄｍの傾向は、あくまでも一例であり、その構成及び配置等によっては異なる傾向を示す場合もある。

Ｓ１５においては、ＣＰＵ６１は、Ｓ１４で算出した各座標位置に対応する本体歪Ｄｍに基づき生成した本体歪データを、ＲＡＭ６２に格納する。本体歪データをＲＡＭ６２に格納した後、ＣＰＵ６１は、Ｓ１７に処理を移行する。

一方、最初のｆθレンズ２０の交換ではない（Ｓ１１：ＮＯ）に移行するＳ１６では、ＣＰＵ６１は、最初のｆθレンズ２０の交換を行った際にＳ１４によって生成された本体歪データを、ＲＡＭ６２から取得する。当該本体歪データにおける本体歪Ｄｍは、レーザ加工装置１のレーザヘッド部３に対するレーザ発振ユニット１２やガルバノスキャナ１９の配置等に起因しており、ｆθレンズ２０の影響を含んでいない為、ｆθレンズ２０を交換した場合においても、パルスレーザＬの加工位置に生じる歪として残存し得る。即ち、本体歪データは、ｆθレンズ２０の交換後において、何等の補正処理（例えば、歪補正テーブルを用いた射影変換による補正）を行わなかった場合に、直交座標系上に定義されたパルスレーザＬの加工位置に生じる歪を特定する際に利用し得る。本体歪データをＲＡＭ６２から取得した後、ＣＰＵ６１は、Ｓ１７に処理を移行する。

Ｓ１７に移行すると、ＣＰＵ６１は、無線タグリーダ６４を用いて、交換レンズの無線タグ２０Ｅから、交換レンズ２０Ｒ固有の識別データを取得すると共に、当該識別データに対応する交換レンズ２０Ｒに係るレンズ固有データを取得する。この場合のレンズ固有データは、交換レンズ２０Ｒの収差等に起因して、パルスレーザＬの加工位置に生じる交換レンズ歪Ｄｒを示す交換レンズ歪データと、交換レンズ２０Ｒの焦点距離Ｆｒを示す焦点距離データを含んでいる。取得した交換レンズ２０Ｒのレンズ固有データをＲＡＭ６２に格納した後、ＣＰＵ６１は、Ｓ１８に処理を移行する。

（交換レンズ歪データの内容）
交換レンズ歪データの内容について、図１０、図１１を参照しつつ説明する。交換レンズ歪データは、上述した標準レンズ歪データと同様に、レーザヘッド部３を用いることなく、交換レンズ２０Ｒのみを介して、何等の補正処理を行なわずに、レーザ光（例えば、パルスレーザＬ）を照射した場合に、直交座標系上に定義されたパルスレーザＬの加工位置に生じる歪（交換レンズ歪Ｄｒ）を実測した実測値によって構成されている。

ここで、図１１に示すように、標準レンズ２０Ｓは、焦点距離Ｆｓとなる位置に第１焦平面を形成する為、標準レンズ２０Ｓを用いる場合、この第１焦平面上に直交座標系に基づく加工領域Ｒｓが定義付けられる。一方、交換レンズ２０Ｒは、焦点距離Ｆｒとなる位置に第２焦平面を形成する為、交換レンズ２０Ｒを用いる場合、この第２焦平面上に直交座標系に基づく加工領域Ｒｒが定義付けられる。即ち、交換レンズ２０Ｒの加工領域Ｒｒと、標準レンズ２０Ｓの加工領域Ｒｓは、別の焦平面に定義付けられるので、両者の焦点距離の差に基づいて、加工領域や歪の大きさが変化してしまう。尚、図１１における標準レンズ２０Ｓの焦点距離Ｆｓ及び交換レンズ２０Ｒの焦点距離Ｆｒは、図示の関係上、簡略化して示しており、焦点距離Ｆｓ、焦点距離Ｆｒの具体的な内容は、各ｆθレンズ２０（例えば、標準レンズ２０Ｓ、交換レンズ２０Ｒ）における焦点距離の定義に従う。

この点、パルスレーザＬ及び可視レーザ光Ｍは直進性を有している為、標準レンズ２０Ｓの焦点距離Ｆｓと、交換レンズ２０Ｒの焦点距離Ｆｒとを用いて補正すれば、一の焦平面に定義された加工領域において、他の焦平面に定義された加工領域及び歪の大きさや位置を比較し計算することができる。
本実施形態においては、これらの点に関する補正係数αとし、他の焦平面に係る焦点距離（例えば、焦点距離Ｆｒ）／第１焦平面に係る焦点距離Ｆｓを用いる。例えば、第１焦平面に定義付けられた直交座標系上における理想点Ｐｉ（設定点Ｐｃ）の座標値（Ｊｏ，Ｋｏ）は、図１０左図に示すように、夫々、補正係数αを乗算することによって、第２焦平面上に定義付けられた直交座標系では、（αＪｏ，αＫｏ）を示す。

そして、当該理想点Ｐｉ（設定点Ｐｃ）の座標値（αＪｏ，αＫｏ）に対する誤差補正をすることなく、交換レンズ２０Ｒを介して、ワークＷ上にパルスレーザＬを照射した場合について説明する。この場合、実際にワークＷ表面に形成されるパルスレーザＬの加工位置Ｐｍ（マーキング加工の跡）は、直交座標系上における座標値（Ｊｒ，Ｋｒ）に対応する位置となる。従って、直交座標系上における当該理想点Ｐｉに係る交換レンズ歪Ｄｒは、（Ｊｒ−αＪｏ，Ｋｒ−αＫｏ）によって表現される。そして、図１０右図に示すように、直交座標系上における升目状の定義範囲において、交換レンズ歪Ｄｒは、左右両辺の始点と終点付近では内側に凹み、中央付近では外側に膨らむような傾向を示す。同様に、当該定義範囲における上下両辺の始点と終点付近では内側に凹み、中央付近では外側に膨らむような傾向を示す。

Ｓ１８に移行すると、ＣＰＵ６１は、当該レーザ加工装置１のレーザヘッド部３固有の本体歪データと、Ｓ１７で取得した交換レンズ２０Ｒのレンズ固有データとを用いて、レーザヘッド部３に対して交換レンズ２０Ｒを取り付けた場合の交換後総歪Ｄｔｒを算出し、算出した各交換後総歪Ｄｔｒに基づく交換後総歪データを生成する。交換後総歪Ｄｔｒは、レーザヘッド部３に対して交換レンズ２０Ｒを取り付けた状態で、何等の補正処理を行わなかった場合に、直交座標系上に定義されたパルスレーザＬの加工位置に生じる歪を意味する。交換後総歪データをＲＡＭ６２に格納した後、ＣＰＵ６１は、Ｓ１９に処理を移行する。

ここで、Ｓ１８における交換後総歪Ｄｔｒの算出について、図１２を参照しつつ詳細に説明する。図１２に示すように、本実施形態においては、交換後総歪Ｄｔｒを算出する為には、レーザヘッド部３固有の本体歪Ｄｍを示す本体歪データと、標準レンズ２０Ｓの焦点距離Ｆｓ及び交換レンズ２０Ｒの焦点距離Ｆｒに基づく補正係数αと、交換レンズ２０Ｒの交換レンズ歪Ｄｒを示す交換レンズ歪データを用いている。

具体的には、ＣＰＵ６１は、本体歪データに基づく本体歪Ｄｍに対しては、焦点距離の変化に関する補正係数αを乗算することによって、当該本体歪Ｄｍを、標準レンズ歪Ｄｓを同一の焦平面上に変換する。上述したように、本体歪Ｄｍは、座標値（Ｊｍ−Ｊｓ，Ｋｍ−Ｋｓ）として表現される為、補正係数αを乗算すると、座標値（α（Ｊｍ−Ｊｓ），α（Ｋｍ−Ｋｓ））となる。そして、交換レンズ歪データに係る交換レンズ歪Ｄｒは、（Ｊｒ−αＪｏ，Ｋｒ−αＫｏ）によって表現される。

そして、交換後総歪Ｄｔｒは、補正係数αを乗算した本体歪Ｄｍと、交換レンズ歪データに係る交換レンズ歪Ｄｒを加算することによって特定される。即ち、直交座標系上における理想点Ｐｉ（設定点Ｐｃ）の座標値（Ｊｏ，Ｋｏ）に対する交換後総歪Ｄｔｒは、（α（Ｊｍ−Ｊｓ）＋Ｊｒ−αＪｏ，α（Ｋｍ−Ｋｓ）＋Ｋｒ−αＫｏ）によって表現される。

Ｓ１９では、ＣＰＵ６１は、先ず、Ｓ１８で生成した交換後総歪データの交換後総歪Ｄｔｒと、設定点Ｐｃの座標値（αＪｏ，αＫｏ）に基づいて、交換レンズ２０Ｒに係る直交座標系上における加工位置Ｐｍの座標値を算出する。上述した具体例の場合、交換後総歪Ｄｔｒは、（α（Ｊｍ−Ｊｓ）＋Ｊｒ−αＪｏ，α（Ｋｍ−Ｋｓ）＋Ｋｒ−αＫｏ）を示し、設定点Ｐｃの座標値は、（αＪｏ，αＫｏ）を示す為、交換レンズ２０Ｒに交換した後における加工位置Ｐｍの座標値は、両者を加算することによって、（α（Ｊｍ−Ｊｓ）＋Ｊｒ，α（Ｋｍ−Ｋｓ）＋Ｋｒ）として算出される。その後、ＣＰＵ６１は、交換レンズ２０Ｒに交換した後における加工位置Ｐｍの座標値に基づいて、交換レンズ２０Ｒに交換した場合の直交座標系上における加工位置Ｐｍ毎の射影変換係数を算出する。当該射影変換係数は、直交座標系上の各座標位置に生じる歪（即ち、交換後総歪Ｄｔｒ）を後述する射影変換処理によって相殺する為に必要な値を示す。

当該射影変換処理で用いられる変換式は、下記の通りである。
（座標位置のＸ座標（ｘ´））＝（ａ＊ｘ＋ｂ＊ｙ＋ｃ）／（ｇ＊ｘ＋ｈ＊ｙ＋α）
（座標位置のＹ座標（ｙ´））＝（ｄ＊ｘ＋ｅ＊ｙ＋ｆ）／（ｇ＊ｘ＋ｈ＊ｙ＋α）
従って、Ｓ１９においては、直交座標系上における所定座標位置の座標値（例えば、座標値（Ｊｏ，Ｋｏ）等）と、交換後総歪データに基づく当該所定座標位置における交換後総歪Ｄｔｒを特定することによって、所定座標位置に対する複数の射影変換係数を算出することができる。これら複数の射影変換係数（即ち、「ａ」〜「ｈ」、「α」）によって構成されており、当該射影変換係数における「α」は、「＋１」又は「−１」の何れかを示す。交換レンズ２０Ｒに係る直交座標系上に関し、各座標位置の射影変換係数を算出した後、ＣＰＵ６１は、Ｓ２０に処理を移行する。

Ｓ２０においては、ＣＰＵ６１は、Ｓ１９で算出した各座標位置の射影変換係数に基づいて、交換レンズ２０Ｒが取り付けられている状態における歪補正テーブルを生成する。具体的には、ＣＰＵ６１は、交換レンズ２０Ｒに係る直交座標系上の座標位置毎に、当該座標位置に係る複数の射影変換係数（即ち、「ａ」〜「ｈ」、「α」）を対応付けて、交換レンズ２０Ｒに係る歪補正テーブルを生成する。そして、ＣＰＵ６１は、生成した交換レンズ２０Ｒ用の歪補正テーブルをＲＡＭ６２に格納して、歪補正テーブルを更新した後、ＣＰＵ６１は、歪補正テーブル更新処理プログラムを終了し、レーザ加工処理プログラムのＳ３に処理を移行する。

再び図５を参照しつつ、Ｓ３以後の処理内容について説明する。Ｓ３においては、ＣＰＵ６１は、ＲＡＭ６２から歪補正テーブルを取得する。本実施形態においては、ＣＰＵ６１は、ｆθレンズ２０が一度も交換されていない場合は、標準レンズ２０Ｓ用の歪補正テーブル（即ち、初期総歪Ｄｔｏを解消する為の歪補正テーブル）を取得し、ｆθレンズ２０が交換されている場合は、レーザヘッド部３に取り付けられているｆθレンズ２０用の歪補正テーブル（例えば、交換後総歪Ｄｔｒを解消する為の歪補正テーブル）を取得する。その後、ＣＰＵ６１は、Ｓ４に処理を移行する。

Ｓ４では、ＣＰＵ６１は、レーザ加工処理プログラムの実行開始に際して取得した加工データと、Ｓ３で取得した歪補正テーブルに基づいて、歪補正実行処理を実行し、現時点におけるレーザ加工装置１の加工環境（本体歪やレンズ歪の大きさ）等に応じて、加工領域内の加工点を加工する際にパルスレーザＬ等に生じる歪を補正する。具体的には、ＣＰＵ６１は、当該加工データにおける加工点のＸ座標値、Ｙ座標値と、Ｓ３で取得した歪補正テーブルにおける当該加工点の射影変換係数と、上述した変換式とを用いることによって、パルスレーザＬに生じる歪を補正した加工点のＸ座標値、Ｙ座標値を算出する。算出した補正後の加工点に係るＸ座標、Ｙ座標をＲＡＭ６２に格納した後、ＣＰＵ６１は、歪補正実行処理を終了し、Ｓ５に処理を移行する。

Ｓ５においては、ＣＰＵ６１は、加工データにおいて規定されたパルスレーザＬの出力強度又は走査速度を示す制御パラメータと、レーザヘッド部３に取り付けられているｆθレンズ２０の焦点距離データに基づいて、レーザ光調整処理を実行して、パルスレーザＬによって前記ワークＷの単位面積あたりに与えられるエネルギー量を、現時点におけるレーザ加工装置１の加工環境（即ち、ｆθレンズ２０の焦点距離）に応じて調整する。レーザヘッド部３に取り付けられているｆθレンズ２０の焦点距離データは、当該ｆθレンズ２０の無線タグ２０Ｅから、当該ｆθレンズ２０固有の識別データに基づいて、無線タグリーダ６４によって取得される。レーザ光調整処理を終了した後、ＣＰＵ６１は、Ｓ６に処理を移行する。

ここで、図１１に示すように、ｆθレンズ２０の焦点距離が変化すると、焦平面に合わせて設定されるワークＷ表面の位置も変化する。ワークＷ表面の位置が変化すると、パルスレーザＬの集光度合も、ワークＷ表面上に焦点を形成した最適な状態から、ピントがずれた状態に変化してしまう。そうすると、ｆθレンズ２０の焦点距離が変化したことによって、ワークＷ表面にマーキング加工を施すために必要なエネルギー量を、パルスレーザＬが与えられなくなる場合がある。交換前後におけるｆθレンズ２０の焦点距離を用いて、パルスレーザＬの出力強度を調整することによって、マーキング加工を施すために必要なエネルギー量を確保することができる。

又、ｆθレンズ２０の焦点距離が変化すると、焦平面に対して定義付けられる直交座標系上の加工領域の大きさも変化する。そうすると、或る焦平面上の加工領域に基づいて規定されたパルスレーザＬの走査速度は、他の焦平面上の加工領域における走査速度とは異なってしまう。このパルスレーザＬの走査速度の相違に基づいて、パルスレーザＬによって前記ワークＷの単位面積あたりに与えられるエネルギー量が大きく異なってしまう場合があり、ワークＷ表面に対するマーキング加工の品質に影響を及ぼし得る。交換前後におけるｆθレンズ２０の焦点距離を用いて、パルスレーザＬの走査速度を調整することによって、マーキング加工の加工品質を維持することができる。

Ｓ６に移行すると、ＣＰＵ６１は、加工実行処理を実行し、歪補正実行処理（Ｓ４）で補正された加工データの各加工点の座標位置に基づいて、ワークＷ表面の加工領域にパルスレーザＬを照射して、加工データにおける各加工点をマーキング加工する。具体的には、ＣＰＵ６１は、歪補正実行処理（Ｓ４）によってパルスレーザＬに生じる歪（初期総歪Ｄｔｏ、交換後総歪Ｄｔｒ）の補正が行われた各加工点の座標位置を、ガルバノコントローラ５６、ガルバノドライバ５７へ出力して、ガルバノスキャナ１９の駆動制御を行う。又、ＣＰＵ６１は、レーザ光調整処理（Ｓ５）で調整された加工データにおけるレーザ駆動情報等の制御パラメータを、レーザドライバ５１へ出力し、励起用半導体レーザ部４０及びレーザ発振ユニット１２の駆動制御を行う。

これにより、レーザ加工装置１は、パルスレーザＬに生じる歪（初期総歪Ｄｔｏ、交換後総歪Ｄｔｒ）の補正が行われた加工点の座標位置に基づいて、ガルバノスキャナ１９の駆動制御を行い、加工データに基づく加工内容に係る加工点を、ワークＷ表面におけるレ歪が低減された位置に加工することができる。加工実行処理（Ｓ６）を終了すると、ＣＰＵ６１は、レーザ加工処理プログラムを終了する。

尚、上述したように、本実施形態に係るレーザ加工装置１は、パルスレーザＬと同様に、ガルバノスキャナ１９、ｆθレンズ２０（標準レンズ２０Ｓ、交換レンズ２０Ｒ）を介して、ガイド光部１６から出射された可視レーザ光Ｍを、ワークＷ表面上に２次元走査させることができる。即ち、当該レーザ加工装置１においては、データ作成装置７から取得した加工データの各加工点に従って、ワークＷ表面上で可視レーザ光Ｍを２次元走査させることによって、ワークＷに対するマーキング加工を行う前に、当該加工データの加工内容を確認することができる。

この場合において、当該レーザ加工装置１のＣＰＵ６１は、ＲＯＭ６３に格納されている歪補正テーブルと、当該加工データに基づいて、歪補正実行処理を実行し、現時点におけるレーザ加工装置１の加工環境（本体歪やレンズ歪の大きさ）等に応じて、加工領域内の加工点を描画する際に可視レーザ光Ｍに生じる歪を補正して、可視レーザ光Ｍの２次元走査を行う。これにより、初期総歪Ｄｔｏや交換後総歪Ｄｔｒの無い状態で、加工データの加工内容をワークＷ表面上に描画することができるので、当該加工データにおける加工内容のプレビューに関する精度を高めることができ、もって、ユーザ所望のマーキング加工の実現に貢献し得る。

以上説明したように、本実施形態に関するレーザ加工システム１００において、レーザ加工装置１は、レーザ発振ユニット１２及びガルバノスキャナ１９を有するレーザヘッド部３と、レーザヘッド部３に対して交換可能に取り付けられるｆθレンズ２０（標準レンズ２０Ｓ、交換レンズ２０Ｒ）と、レーザコントローラ５を有しており、レーザ発振ユニット１２から出射されたパルスレーザＬを、ガルバノスキャナ１９によって走査することで、ワークＷ表面にマーキング加工を施すことができる。

ここで、当該レーザ加工装置１は、ＲＡＭ６２に記憶された本体歪データの本体歪Ｄｍと、無線タグリーダ６４によって、レーザヘッド部３に取り付けられているｆθレンズ２０の無線タグ２０Ｅから識別データと共に取得した当該ｆθレンズ２０のレンズ固有データのレンズ歪（標準レンズ歪Ｄｓ、交換レンズ歪Ｄｒ）に基づいて、レーザヘッド部３に対して当該ｆθレンズ２０（例えば、標準レンズ２０Ｓ、交換レンズ２０Ｒ）が取り付けられた状態におけるパルスレーザＬの加工位置に生じる歪を補正する為の歪補正テーブルを生成する（Ｓ２）。そして、当該レーザ加工装置１は、生成した歪補正テーブルを用いて、加工データにおける加工位置に射影変換を施して補正する（Ｓ４）ことによって、レーザヘッド部３に対してｆθレンズ２０が取り付けられた状態において、パルスレーザＬの加工位置に生じる歪を補正することができ、パルスレーザＬによるマーキング加工の加工精度をより高め得る。

歪補正テーブル更新処理（Ｓ２）においては、ＣＰＵ６１は、レーザヘッド部３におけるレーザ発振ユニット１２やガルバノスキャナ１９の配置に起因する本体歪Ｄｍを示す本体歪データと、無線タグリーダ６４によって無線タグ２０Ｅから取得されたｆθレンズ２０のレンズ固有データを構成するレンズ歪データ（例えば、標準レンズ歪Ｄｓ、交換レンズ歪Ｄｒ）を用いて、レーザヘッド部３に対して当該ｆθレンズ２０が取り付けられた状態で、パルスレーザＬの加工位置に生じる歪を特定し（Ｓ１８）、この歪を補正する為の歪補正テーブルを生成する（Ｓ２０）。従って、当該レーザ加工装置１によれば、生成された歪補正テーブルを用いることで、レーザヘッド部３に対してｆθレンズ２０が取り付けられた状態で、パルスレーザＬの加工位置に生じる歪を、本体歪及びレンズ歪の両者について確実に補正することができ、パルスレーザＬによるマーキング加工を、より高い精度で行うことができる。

又、ＣＰＵ６１は、ｆθレンズ２０の交換が行われたか否かを判断し（Ｓ１）、ｆθレンズ２０の交換が行われた場合（Ｓ１：ＹＥＳ）、無線タグリーダ６４によって、交換レンズ２０Ｒの無線タグ２０Ｅから、交換レンズ２０Ｒ固有の識別データと共に、交換レンズ２０Ｒのレンズ固有データを取得する（Ｓ１７）。これにより、当該レーザ加工装置１によれば、歪補正データ更新処理（Ｓ２）において、交換レンズ２０Ｒに係るレンズ固有データにおける交換レンズ歪データ及び本体固有データにおける本体歪データに基づいて、交換後総歪Ｄｔｒを算出して歪補正テーブルを生成することができるので（Ｓ２０）、ｆθレンズ２０を交換レンズ２０Ｒに交換した場合においても、パルスレーザＬの加工位置に生じる歪（交換後総歪Ｄｔｒ）を解消することができ、マーキング加工の加工精度を高く維持することができる。

ｆθレンズ２０の無線タグ２０Ｅに記憶されているレンズ固有データは、レンズ歪データに加えて、ｆθレンズ２０の焦点距離を示す焦点距離データを含んでいる。歪補正テーブル更新処理（Ｓ２）において、交換後総歪Ｄｔｒを算出する際に、本体歪データの本体歪Ｄｍに対して、標準レンズ２０Ｓの焦点距離Ｆｓ及び交換レンズ２０Ｒの焦点距離Ｆｒに基づく補正係数αを乗算して、本体歪データに係る本体歪を調整する。そして、ＣＰＵ６１は、調整した本体歪Ｄｍと、交換レンズ２０Ｒに係る交換レンズ歪データに基づく交換レンズ歪Ｄｒに基づいて、歪補正テーブルを生成する（Ｓ１８〜Ｓ２０）。

ここで、図１１に示すように、ｆθレンズ２０の交換によってｆθレンズ２０の焦点距離が変化すると、ｆθレンズ２０を介してワークＷ上へと至るパルスレーザＬ等の経路も変化する為、本体歪Ｄｍの大きさも、ｆθレンズ２０の焦点距離の影響を受ける。この点、当該レーザ加工装置１によれば、交換レンズ２０Ｒに係る焦点距離Ｆｒに基づいて、前記本体固有データに含まれる本体歪Ｄｍを調整し、当該調整した本体歪Ｄｍと、交換レンズ２０Ｒに係る交換レンズ歪Ｄｒに基づいて、歪補正テーブルを生成（Ｓ１８〜Ｓ２０）する為、より適切な歪補正テーブルを生成することができ、パルスレーザＬの加工位置に生じる歪を確実に補正し得る。

そして、本実施形態においては、ｆθレンズ２０は、夫々無線タグ２０Ｅを有しており、各無線タグ２０Ｅは、当該ｆθレンズ２０固有の識別データに対応付けて、当該ｆθレンズ２０のレンズ固有データを記憶している。従って、当該レーザ加工装置１によれば、無線タグリーダ６４を用いることによって、レーザヘッド部３に取り付けられたｆθレンズ２０の無線タグ２０Ｅから、当該ｆθレンズ２０の識別データと、識別データに対応付けられたレンズ固有データとを確実に取得することができ、もって、適切な歪補正テーブルの生成に用いることができる。又、当該レーザ加工装置１によれば、レーザヘッド部３に対して交換可能に取り付けられるｆθレンズ２０（標準レンズ２０Ｓ、交換レンズ２０Ｒ）の夫々について、ｆθレンズ２０の識別データ及びレンズ固有データの関連性を容易に特定でき、識別データに基づいて、適切なレンズ固有データを取得し得る。

そして、当該レーザ加工装置１は、パルスレーザＬと同様に、ガルバノスキャナ１９、ｆθレンズ２０（標準レンズ２０Ｓ、交換レンズ２０Ｒ）を介して、ガイド光部１６から出射された可視レーザ光Ｍを、データ作成装置７から取得した加工データの各加工点に従って、ワークＷ表面上に２次元走査させることができ、もって、ワークＷに対するマーキング加工を行う前に、当該加工データの加工内容を確認することができる。

この場合において、ＣＰＵ６１は、ＲＯＭ６３に格納されている歪補正テーブルと、当該加工データに基づいて、歪補正実行処理を実行し、現時点におけるレーザ加工装置１の加工環境（本体歪やレンズ歪の大きさ）等に応じて、加工領域内の加工点を描画する際に可視レーザ光Ｍに生じる歪を補正して、可視レーザ光Ｍの２次元走査を行う。これにより、初期総歪Ｄｔｏや交換後総歪Ｄｔｒの無い状態で、加工データの加工内容をワークＷ表面上に描画することができるので、当該加工データにおける加工内容のプレビューに関する精度を高めることができ、もって、ユーザ所望のマーキング加工の実現に貢献し得る。

図１１に示すように、ｆθレンズ２０の交換によって、ｆθレンズ２０の焦点距離が変化すると、ｆθレンズ２０を介してワークＷ上へと至るパルスレーザＬの収束の度合や、パルスレーザＬの走査速度も変化する為、パルスレーザＬによってワークＷの単位面積あたりに与えられるエネルギー量も変化してしまい、パルスレーザＬによるマーキング加工に適したエネルギー量が加えられず、ワークＷに対するマーキング加工の加工品質に影響を及ぼす場合があった。

この点、当該レーザ加工装置１によれば、レーザ光調整処理（Ｓ５）を実行することによって、レーザヘッド部３に取り付けられたｆθレンズ２０（例えば、交換レンズ２０Ｒ）の焦点距離に対応するように、パルスレーザＬによってワークＷの単位面積あたりに与えられるエネルギー量を調整し（Ｓ５）、調整された制御パラメータに基づいて、加工実行処理（Ｓ６）を行う。これにより、当該レーザ加工装置１は、パルスレーザＬによってワークＷの単位面積あたりに与えられるエネルギー量を、ワークＷのマーキング加工に適切な状態に調整することができ、パルスレーザＬによるマーキング加工の加工品質を高く維持することができる。

尚、上述した実施形態において、レーザ加工装置１及びレーザ加工システム１００は、本発明におけるレーザ加工装置の一例であり、レーザ発振ユニット１２は、本発明におけるレーザ光出射部の一例である。そして、ガルバノスキャナ１９は、本発明における走査部の一例であり、レーザヘッド部３は、本発明における本体部の一例である。又、ｆθレンズ２０、標準レンズ２０Ｓ、交換レンズ２０Ｒは、本発明における集光レンズの一例であり、レーザコントローラ５、ＣＰＵ６１は、本発明における制御部の一例である。そして、ＲＡＭ６２は、本発明における記憶部の一例であり、無線タグリーダ６４は、本発明における識別データ取得部、レンズデータ取得部の一例である。そして、ＣＰＵ６１、ＲＡＭ６２、ＲＯＭ６３は、本発明における補正データ生成部、交換判定部の一例であり、ガイド光部１６は、本発明における可視光出射部の一例である。そして、ｆθレンズ２０の無線タグ２０Ｅは、レンズデータ記憶部の一例である。

以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変更が可能である。例えば、上述した実施形態においては、ｆθレンズ２０のレンズ固有データは、ｆθレンズ２０の無線タグ２０Ｅにおいて、当該ｆθレンズ２０の識別データに対応付けて格納されていたが、この態様に限定されるものではない。本発明におけるレンズデータ記憶部としては、無線タグ２０Ｅとは別体の記憶装置を用いることができる。

例えば、レーザヘッド部３に対して取り付け可能な各ｆθレンズ２０の識別データと、各ｆθレンズ２０に係るレンズ固有データとを相互に対応付けたデータベースを、レーザコントローラ５のＲＯＭ６３に形成してもよい。この場合、ＣＰＵ６１は、無線タグリーダ６４によって、ｆθレンズ２０の無線タグ２０Ｅから識別データを取得することで、ＲＯＭ６３に形成されたデータベースから、当該ｆθレンズ２０のレンズ固有データを特定して取得する。又、このようなデータベースは、レーザコントローラ５のＲＯＭ６３に形成されていなくてもよく、例えば、データ作成装置７のＨＤＤ７５に形成されていてもよいし、ネットワーク網を介して双方向通信可能に接続されたサーバ上に形成されていてもよい。

そして、上述した実施形態においては、ｆθレンズ２０の無線タグ２０Ｅに記憶された識別データを、無線タグリーダ６４によって読み出すことで取得していたが、この態様に限定されるものではない。例えば、識別データ表示部２０Ｆにおいて、識別データをコード化したコード画像が表示されている場合、レーザコントローラ５に対して、コードリーダを接続して、識別データ表示部２０Ｆから識別データを読み出して取得してもよい。そして、識別データ表示部２０Ｆにおいて、識別データを構成する文字列が表示されている場合に、ユーザが識別データ表示部２０Ｆを視認して、当該文字列をキー入力することによって、識別データを取得してもよい。

又、上述した実施形態においては、ｆθレンズ２０に係るレンズ歪データ（標準レンズ歪データ、交換レンズ歪データ）を、レンズ歪（標準レンズ歪Ｄｓ、交換レンズ歪Ｄｒ）の実測値によって構成していたが、この態様に限定されるものではない。例えば、ｆθレンズ２０の構成（レンズの形状や組み合わせ等）に基づいて、当該ｆθレンズ２０に起因して生じるレンズ歪の数値をシミュレートし、得られたシミュレート値によって、レンズ歪データを構成してもよい。

そして、上述した実施形態においては、レーザ加工装置１のＣＰＵ６１は、ＲＯＭ６３に格納されている歪補正テーブルと、当該加工データに基づいて、現時点におけるレーザ加工装置１の加工環境（本体歪やレンズ歪の大きさ）等に応じて、可視レーザ光Ｍに生じる歪を補正していたが、この態様に限定されるものではない。即ち、上述したパルスレーザＬに関する歪補正テーブルの更新と同様に、可視レーザ光Ｍに係るレンズ歪と、可視レーザ光Ｍに係る本体歪に基づいて、可視レーザ光Ｍに生じる歪を補正する為の可視光歪補正テーブルを生成することも可能である。又、パルスレーザＬに歪補正テーブルと、パルスレーザＬの波長と、可視レーザ光Ｍの波長とに基づいて、可視レーザ光Ｍに生じる歪を補正する為の可視光歪補正テーブルを生成してもよい。

更に、上述した実施形態においては、レーザコントローラ５のＣＰＵ６１が、レーザ加工処理プログラム（図５、図６参照）を実行することで、データ作成装置７から取得した加工データにおける各加工点に生じる歪を補正し、ガルバノコントローラ５６へ出力する構成であったが、この態様に限定されるものではない。即ち、データ作成装置７のＣＰＵ７１が、レーザ加工処理プログラム（図５、図６参照）を実行することで、データ作成装置７から取得した加工データにおける各加工点に生じる歪を補正する構成とすることも可能である。

１ レーザ加工装置
３ レーザヘッド部
５ レーザコントローラ
６ 電源ユニット
７ データ作成装置
１２ レーザ発振ユニット
１６ ガイド光部
１９ ガルバノスキャナ
２０ ｆθレンズ
２０Ｓ 標準レンズ
２０Ｒ 交換レンズ
２０Ｅ 無線タグ
６１ ＣＰＵ
６２ ＲＡＭ
６３ ＲＯＭ
６４ 無線タグリーダ

Claims (8)

1. ワークを加工する為のレーザ光を出射するレーザ光出射部と、前記レーザ光出射部から出射されたレーザ光を走査する走査部を有する本体部と、
   前記本体部に対して交換可能に取り付けられ、前記走査部により走査されたレーザ光を集光する集光レンズと、
   前記レーザ光出射部と、前記走査部に対する制御を行う制御部と、
   前記本体部の構成に起因して、レーザ光の加工位置に生じる本体歪の情報を含む本体固有データを記憶する記憶部と、
   前記本体部に対して取り付けられた前記集光レンズを特定する当該集光レンズ固有の識別データを取得する識別データ取得部と、
   前記識別データ取得部によって取得された識別データに基づいて、前記本体部に対して取り付けられた前記集光レンズに起因して、前記レーザ光の加工位置に生じるレンズ歪の情報を含むレンズ固有データを取得するレンズデータ取得部と、
   前記記憶部に記憶された前記本体固有データと、前記レンズデータ取得部によって取得された前記レンズ固有データに基づいて、前記本体部に対して当該集光レンズが取り付けられた状態における加工位置を補正する為の補正データを生成する補正データ生成部と、
   前記本体部に対して取り付けられた前記集光レンズが交換されたか否かを判定する交換判定部と、
   を有し、
   前記交換判定部によって、前記集光レンズが交換されたと判定された場合、
   前記識別データ取得部は、交換後の集光レンズ固有の識別データを取得し、
   前記レンズデータ取得部は、交換後の集光レンズの識別データに基づいて、交換後の集光レンズに係るレンズ固有データを取得し、
   前記レンズ固有データは、前記集光レンズに起因して、前記レーザ光の加工位置に生じるレンズ歪の情報と共に、当該集光レンズの焦点距離の情報を含み、
   前記交換判定部によって、前記集光レンズが交換されたと判定された場合、
   前記補正データ生成部は、
   交換後の集光レンズに係る焦点距離の情報に基づいて、前記本体固有データに含まれる本体歪の情報を調整し、
   当該調整した本体歪の情報と、交換後の集光レンズに係るレンズ歪の情報に基づいて、前記補正データを生成する
   ことを特徴とするレーザ加工装置。
2. ワークを加工する為のレーザ光を出射するレーザ光出射部と、前記レーザ光出射部から出射されたレーザ光を走査する走査部を有する本体部と、
   前記本体部に対して交換可能に取り付けられ、前記走査部により走査されたレーザ光を集光する集光レンズと、
   前記レーザ光出射部と、前記走査部に対する制御を行う制御部と、
   前記本体部の構成に起因して、レーザ光の加工位置に生じる本体歪の情報を含む本体固有データを記憶する記憶部と、
   前記本体部に対して取り付けられた前記集光レンズを特定する当該集光レンズ固有の識別データを取得する識別データ取得部と、
   前記識別データ取得部によって取得された識別データに基づいて、前記本体部に対して取り付けられた前記集光レンズに起因して、前記レーザ光の加工位置に生じるレンズ歪の情報を含むレンズ固有データを取得するレンズデータ取得部と、
   前記記憶部に記憶された前記本体固有データと、前記レンズデータ取得部によって取得された前記レンズ固有データに基づいて、前記本体部に対して当該集光レンズが取り付けられた状態における加工位置を補正する為の補正データを生成する補正データ生成部と、を有し、
   前記レンズ固有データは、前記識別データに対応付けられた前記集光レンズの焦点距離の情報を含み、
   前記制御部は、
   前記レンズデータ取得部によって取得された前記レンズ固有データに基づいて、前記本体部に取り付けられた前記集光レンズの焦点距離を特定し、
   前記レーザ光によって前記ワークの単位面積あたりに与えられるエネルギー量が特定した集光レンズの焦点距離に対応するように、前記レーザ光出射部又は前記走査部の何れかを制御する
   ことを特徴とするレーザ加工装置。
3. 前記本体部に対して取り付けられた前記集光レンズが交換されたか否かを判定する交換判定部を有し、
   前記交換判定部によって、前記集光レンズが交換されたと判定された場合、
   前記識別データ取得部は、交換後の集光レンズ固有の識別データを取得し、
   前記レンズデータ取得部は、交換後の集光レンズの識別データに基づいて、交換後の集光レンズに係るレンズ固有データを取得する
   ことを特徴とする請求項２記載のレーザ加工装置。
4. 前記レンズ固有データは、前記集光レンズに起因して、前記レーザ光の加工位置に生じるレンズ歪の情報と共に、当該集光レンズの焦点距離の情報を含み、
   前記交換判定部によって、前記集光レンズが交換されたと判定された場合、
   前記補正データ生成部は、
   交換後の集光レンズに係る焦点距離の情報に基づいて、前記本体固有データに含まれる本体歪の情報を調整し、
   当該調整した本体歪の情報と、交換後の集光レンズに係るレンズ歪の情報に基づいて、前記補正データを生成する
   ことを特徴とする請求項３記載のレーザ加工装置。
5. 前記補正データ生成部は、
   前記記憶部に記憶された前記本体固有データに基づく本体歪の情報と、前記レンズデータ取得部によって取得された前記レンズ固有データに基づくレンズ歪の情報を用いて、前記本体部に対して当該集光レンズが取り付けられた状態で前記レーザ光に生じる歪を特定し、特定した歪を解消する為の補正データを生成する
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載のレーザ加工装置。
6. 前記レンズデータ取得部は、
   前記集光レンズのレンズ固有データを前記識別データと対応付けて記憶するレンズデータ記憶部から、前記識別データ取得部によって取得された識別データに基づいて、当該識別データに対応する集光レンズのレンズ固有データを取得する
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載のレーザ加工装置。
7. 前記ワーク上に前記レーザ光による加工内容を示す為の可視光を出射する可視光出射部を有し、
   前記制御部は、
   前記補正データ生成部によって、前記本体固有データと前記レンズ固有データに基づいて生成された前記補正データに基づいて、前記走査部及び前記集光レンズを介して、ワーク上に照射される前記可視光の照射位置を補正する
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れかに記載のレーザ加工装置。
8. 前記集光レンズは、
   当該集光レンズ固有の識別データに対応付けられると共に、当該集光レンズに係るレンズ歪に係る情報を含むレンズ固有データを記憶するレンズデータ記憶部を有する
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れかに記載のレーザ加工装置。

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