JP7003903B2 - レーザマーカ - Google Patents

Description

本開示は、レーザマーカに関するものである。

従来より、加工対象物までの距離を測定するレーザマーカに関し、種々の技術が提案されている。例えば、下記特許文献１に記載の技術は、距離測定装置であって、被測定物の表面にスポット光を投光する投光手段、前記被測定物からの反射光を受光して被測定物までの距離に対応する距離信号を出力する第１の受光手段、前記被測定物からの反射光を受光して前記スポット光の反射率のバラツキを補正するための補正信号を出力する第２の受光手段、前記第２の受光手段からの補正信号を前記第１の受光手段からの距離信号に印加して前記距離信号を補正する補正手段、を具備することを特徴とする。

そのような特徴を具備する距離測定装置は、下記特許文献１の記載によれば、レーザー加工機に利用された場合、被測定物の金属表面までの距離を測定する際に生じる、投光された光の反射ムラ等による測定精度の劣化の問題を解決できるとされる。

特開昭６２－６２２０８号公報

しかしながら、被測定物の表面上にある加工領域は、平面とは限らない。そのため、上記特許文献１に記載の距離測定装置によって測定された被測定物までの距離に基づき、レーザー加工機の焦点位置が決定されても、加工領域内の位置によっては、被測定物の表面が、焦点位置の許容範囲から外れる虞があった。

そこで、本開示は、上述した点を鑑みてなされたものであり、加工用レーザ光による印字精度の向上を図ることが可能なレーザマーカを提供する。

本明細書は、加工対象物の加工面上にオブジェクトを印字するための加工用レーザ光を出射するレーザ光源と、測距用レーザ光を出射し、測距対象物で反射した測距用レーザ光を受光することによって、測距対象物までの間の距離を測定する測距部と、加工用レーザ光及び測距用レーザ光を加工対象物の加工面上に向けて照射し、走査する走査部と、加工用レーザ光の焦点位置を移動させて補正する可変焦点光学系と、オブジェクトの印字パターンが記憶された記憶部と、制御部とを備え、制御部は、オブジェクトの印字パターンに基づいて加工対象物の加工面上に複数の測定点を設定し、測距用レーザ光を複数の測定点で反射させることによって取得される測定点と測距部との間の距離を、測定距離として、測定点に対応付けて記憶部に記憶し、加工用レーザ光をオブジェクトの印字パターンに基づいて加工対象物の加工面上で走査させる際に、オブジェクトの印字パターン、測定点、及び測定距離に基づいて、加工用レーザ光の焦点位置を補正し、複数の測定点は、加工用レーザ光がオブジェクトの印字パターンに基づいて加工対象物の加工面上に照射される照射位置にあり、制御部は、複数の測定点のうち、加工対象物の加工面上で隣り合う２つの測定点における測定距離の差が第１基準値を超える場合には、隣り合う２つの測定点に挟まれた間の中央付近において、隣り合う２つの測定点を結ぶ直線と照射位置とが重なる位置に測定点を追加することを特徴とするレーザマーカを開示する。

本開示によれば、レーザマーカは、加工対象物の加工面上にオブジェクトを印字するに際し、オブジェクトの印字パターンに基づいて測定された距離を使用して、加工用レーザ光の焦点位置を補正することによって、加工用レーザ光による印字精度の向上を図ることが可能である。

本実施形態のレーザマーカの概略構成が表された図である。 同レーザマーカの電気的構成が表されたブロック図である。 同レーザマーカの概略構成が表された図である。 ｆθレンズと加工対象物の加工面との間が表された図である。 第１データテーブルが表された図である。 第２データテーブルが表された図である。 ｆθレンズと加工対象物の加工面との間が表された図である。 加工対象物の加工面上における測定点の設定例が表された図である。 加工対象物の加工面上における測定点の設定例が表された図である。 同レーザマーカが実行する各処理が表されたフローチャートである。

以下、本開示のレーザマーカについて、具体化した実施形態に基づき、図面を参照しつつ説明する。以下の説明に用いる図１乃至図３では、基本的構成の一部が省略されて描かれており、描かれた各部の寸法比等は必ずしも正確ではない。尚、以下の説明において、上下方向は、図１、図３、図４、及び図７に示された通りである。

［１．レーザマーカの概略構成］
先ず、図１及び図２に基づいて、本実施形態のレーザマーカ１の概略構成について説明する。本実施形態のレーザマーカ１は、印字情報作成部２及びレーザ加工部３で構成されている。印字情報作成部２は、パーソナルコンピュータ等で構成されている。

レーザ加工部３は、レーザ光Ｐを加工対象物７の加工面８上で２次元走査してマーキング（印字）加工を行うものである。レーザ加工部３は、レーザコントローラ６を備えている。

レーザコントローラ６は、コンピュータで構成され、印字情報作成部２と双方向通信可能に接続されている。レーザコントローラ６は、印字情報作成部２から送信された印字情報、制御パラメータ、各種指示情報等に基づいてレーザ加工部３を駆動制御する。

レーザ加工部３の概略構成について説明する。レーザ加工部３は、レーザ発振ユニット１２、ガイド光部１５、第１ダイクロイックミラー１０１、光学系７０、ＴＯＦ（Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）センサ１０３、第２ダイクロイックミラー１０５、ガルバノスキャナ１８、及びｆθレンズ１９等を備えており、不図示の略直方体形状の筐体カバーで覆われている。

レーザ発振ユニット１２は、レーザ発振器２１等で構成されている。レーザ発振器２１は、ＣＯ２レーザ、ＹＡＧレーザ等で構成されており、レーザ光Ｐを出射する。尚、レーザ光Ｐの光径は、不図示のビームエキスパンダで調整（例えば、拡大）される。

ガイド光部１５は、可視半導体レーザ２８等で構成されている。可視半導体レーザ２８は、可視可干渉光である可視レーザ光Ｑ、例えば、赤色レーザ光を出射する。尚、可視レーザ光Ｑは、不図示のレンズ群で平行光にされ、例えば、レーザ光Ｐでマーキング（印字）加工すべき印字パターンの像又はその像を取り囲んだ矩形の像を加工対象物７の加工面８に対して投影するものである。

可視レーザ光Ｑの波長は、レーザ光Ｐの波長とは異なる。本実施形態では、例えば、レーザ光Ｐの波長は１０６４ｎｍであり、可視レーザ光Ｑの波長は、６５０ｎｍである。

第１ダイクロイックミラー１０１では、入射されたレーザ光Ｐのほぼ全部が透過する。また、第１ダイクロイックミラー１０１では、レーザ光Ｐが透過する略中央位置にて、可視レーザ光Ｑが４５度の入射角で入射され、４５度の反射角でレーザ光Ｐの光路上に反射される。第１ダイクロイックミラー１０１の反射率は、波長依存性を持っている。具体的には、第１ダイクロイックミラー１０１は、誘電体層と金属層との多層膜構造の表面処理がなされており、可視レーザ光Ｑの波長に対して高い反射率を有し、それ以外の波長の光をほとんど（９９％）透過するように構成されている。

尚、図１の一点鎖線は、レーザ光Ｐと可視レーザ光Ｑの光軸１０を示している。また、光軸１０の方向は、レーザ光Ｐと可視レーザ光Ｑの経路方向を示している。

光学系７０は、第１レンズ７２、第２レンズ７４、及び移動機構７６を備えている。光学系７０では、第１ダイクロイックミラー１０１を経たレーザ光Ｐと可視レーザ光Ｑが、第１レンズ７２に入射し通過する。その際、第１レンズ７２によって、レーザ光Ｐと可視レーザ光Ｑの各光径が縮小される。また、第１レンズ７２を通過したレーザ光Ｐと可視レーザ光Ｑは、第２レンズ７４に入射し通過する。その際、第２レンズ７４によって、レーザ光Ｐと可視レーザ光Ｑが平行光にされる。移動機構７６は、光学系モータ８０と、光学系モータ８０の回転運動を直線運動に変換するラック・アンド・ピニオン（不図示）等を備えており、光学系モータ８０の回転制御によって、第２レンズ７４をレーザ光Ｐと可視レーザ光Ｑの経路方向に移動させる。

尚、移動機構７６は、第２レンズ７４に代えて第１レンズ７２を移動させる構成であってもよいし、第１レンズ７２と第２レンズ７４との間の距離が変わるように第１レンズ７２と第２レンズ７４の双方を移動させる構成であってもよい。

ＴＯＦセンサ１０３は、出射した測距用レーザ光が戻ってくるまでの時間を計測し、その計測時間を距離に換算するＴＯＦ方式のセンサである。第２ダイクロイックミラー１０５では、入射されたレーザ光Ｐ及び可視レーザ光Ｑのほぼ全部が透過する。尚、ＴＯＦセンサ１０３及び第２ダイクロイックミラー１０５の詳細な説明については、後述する。

ガルバノスキャナ１８は、第２ダイクロイックミラー１０５を経たレーザ光Ｐと可視レーザ光Ｑとを２次元走査するものである。ガルバノスキャナ１８では、ガルバノＸ軸モータ３１とガルバノＹ軸モータ３２とが、それぞれのモータ軸が互いに直交するように取り付けられ、各モータ軸の先端部に取り付けられた走査ミラー１８Ｘ、１８Ｙが内側で互いに対向している。そして、各モータ３１、３２の回転制御で、各走査ミラー１８Ｘ、１８Ｙを回転させることによって、レーザ光Ｐと可視レーザ光Ｑとを２次元走査する。この２次元走査方向は、Ｘ方向とＹ方向である。

ｆθレンズ１９は、ガルバノスキャナ１８によって２次元走査されたレーザ光Ｐと可視レーザ光Ｑとを加工対象物７の加工面８上に集光するものである。従って、レーザ光Ｐと可視レーザ光Ｑは、各モータ３１、３２の回転制御によって、加工対象物７の加工面８上でＸ方向とＹ方向に２次元走査される。

次に、レーザマーカ１を構成する印字情報作成部２とレーザ加工部３の回路構成について図２に基づいて説明する。先ず、レーザ加工部３の回路構成について説明する。

図２に表されたように、レーザ加工部３は、レーザコントローラ６、ガルバノコントローラ３５、ガルバノドライバ３６、レーザドライバ３７、半導体レーザドライバ３８、光学系ドライバ７８、及びＴＯＦセンサ１０３等から構成されている。レーザコントローラ６は、レーザ加工部３の全体を制御する。レーザコントローラ６には、ガルバノコントローラ３５、レーザドライバ３７、半導体レーザドライバ３８、光学系ドライバ７８、及びＴＯＦセンサ１０３等が電気的に接続されている。また、レーザコントローラ６には、外部の印字情報作成部２が双方向通信可能に接続されており、印字情報作成部２から送信された各情報（例えば、印字情報、レーザ加工部３に対する制御パラメータ、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。

レーザコントローラ６は、ＣＰＵ４１、ＲＡＭ４２、及びＲＯＭ４３等を備えている。ＣＰＵ４１は、レーザ加工部３の全体の制御を行う演算装置及び制御装置である。ＣＰＵ４１、ＲＡＭ４２、及びＲＯＭ４３は、不図示のバス線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。

ＲＡＭ４２は、ＣＰＵ４１により演算された各種の演算結果や印字パターンの（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。

ＲＯＭ４３は、各種のプログラムを記憶させておくものであり、例えば、印字情報作成部２から送信された印字情報に基づいて印字パターンのＸＹ座標データを算出してＲＡＭ４２に記憶するプログラムが記憶されている。尚、各種プログラムには、上述したプログラムに加えて、例えば、印字情報作成部２から入力された印字情報に対応する印字パターンの太さ、深さ及び本数、レーザ発振器２１のレーザ出力、レーザ光Ｐのレーザパルス幅、ガルバノスキャナ１８によるレーザ光Ｐを走査する速度等を示す各種制御パラメータをＲＡＭ４２に記憶するプログラム等がある。更に、ＲＯＭ４３には、フォントの種類別に、直線と楕円弧とで構成された各文字のフォントの始点、終点、焦点、曲率等のデータが記憶されている。

ＣＰＵ４１は、ＲＯＭ４３に記憶されている各種のプログラムに基づいて各種の演算及び制御を行う。

ＣＰＵ４１は、印字情報作成部２から入力された印字情報に基づいて算出した印字パターンのＸＹ座標データ、及びガルバノスキャナ１８によるレーザ光Ｐを走査する速度等を示すガルバノ走査速度情報等を、ガルバノコントローラ３５に出力する。また、ＣＰＵ４１は、印字情報作成部２から入力された印字情報に基づいて設定したレーザ発振器２１のレーザ出力、及びレーザ光Ｐのレーザパルス幅等を示すレーザ駆動情報を、レーザドライバ３７に出力する。

ＣＰＵ４１は、可視半導体レーザ２８の点灯開始を指示するオン信号又は消灯を指示するオフ信号を半導体レーザドライバ３８に出力する。

ガルバノコントローラ３５は、レーザコントローラ６から入力された各情報（例えば、印字パターンの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、駆動角度及び回転速度を示すモータ駆動情報をガルバノドライバ３６に出力する。ガルバノドライバ３６は、ガルバノコントローラ３５から入力された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、レーザ光Ｐと可視レーザ光Ｑを２次元走査する。

レーザドライバ３７は、レーザコントローラ６から入力されたレーザ発振器２１のレーザ出力、及びレーザ光Ｐのレーザパルス幅等を示すレーザ駆動情報等に基づいて、レーザ発振器２１を駆動させる。半導体レーザドライバ３８は、レーザコントローラ６から入力されたオン信号又はオフ信号に基づいて、可視半導体レーザ２８を点灯駆動又は、消灯させる。

光学系ドライバ７８は、レーザコントローラ６から入力された情報（例えば、後述する指令値等）に基づいて、光学系モータ８０を駆動制御して、第２レンズ７４を移動させる。

次に、印字情報作成部２の回路構成について説明する。印字情報作成部２は、制御部５１、入力操作部５５、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）５６、及びＣＤ－ＲＯＭドライブ５８等を備えている。制御部５１には、不図示の入出力インターフェースを介して、入力操作部５５、液晶ディスプレイ５６、及びＣＤ－ＲＯＭドライブ５８等が接続されている。

入力操作部５５は、不図示のマウス及びキーボード等から構成されており、例えば、各種指示情報をユーザが入力する際に使用される。

ＣＤ－ＲＯＭドライブ５８は、各種データ、及び各種アプリケーションソフトウェア等をＣＤ－ＲＯＭ５７から読み込むものである。

制御部５１は、印字情報作成部２の全体を制御するものであって、ＣＰＵ６１、ＲＡＭ６２、ＲＯＭ６３、及びハードディスクドライブ（以下、「ＨＤＤ」という。）６６等を備えている。ＣＰＵ６１は、印字情報作成部２の全体の制御を行う演算装置及び制御装置である。ＣＰＵ６１、ＲＡＭ６２、及びＲＯＭ６３は、不図示のバス線により相互に接続されており、相互にデータのやり取りが行われる。更に、ＣＰＵ６１とＨＤＤ６６とは、不図示の入出力インターフェースを介して接続されており、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等を一時的に記憶させておくためのものである。ＲＯＭ６３は、各種のプログラム等を記憶させておくものである。

ＨＤＤ６６には、各種アプリケーションソフトウェアのプログラム、及び各種データファイル等が記憶される。

［２．レーザ光の焦点位置及びその補正］
次に、レーザ光Ｐの焦点位置及びその補正について説明する。

図１に表されたように、レーザ光Ｐは、レーザ発振ユニット１２から出射される。その出射されたレーザ光Ｐは、第１ダイクロイックミラー１０１を透過する。その透過したレーザ光Ｐは、光学系７０内の第１レンズ７２及び第２レンズ７４を通過する。その通過したレーザ光Ｐは、第２ダイクロイックミラー１０５を透過する。その透過したレーザ光Ｐは、ガルバノスキャナ１８の走査ミラー１８Ｘ、１８Ｙで２次元走査される。その２次元走査されたレーザ光Ｐは、ｆθレンズ１９に入射する。その入射したレーザ光Ｐは、ｆθレンズ１９で集光され、ｆθレンズ１９から出射する。その出射されたレーザ光Ｐは、加工対象物７の加工面８を照射する。

以下、加工対象物７の加工面８上においてレーザ光Ｐが照射されるべき位置を、「照射予定点」と表記する。

加工対象物７の加工面８が平面であれば、レーザ光Ｐは、加工対象物７の加工面８上のどの位置にガルバノスキャナ１８で２次元走査されても、ｆθレンズ１９によって、加工対象物７の加工面８上に集光される。しかしながら、図１に表されたように、加工対象物７の加工面８が平面であっても傾斜していると、ｆθレンズ１９の位置に関連した基準位置から照射予定点までの距離が、加工対象物７の加工面８上の位置によって異なる。そのため、加工対象物７の加工面８上の位置によっては、その位置から上下方向へずれた位置でレーザ光Ｐが集光される。そこで、本実施形態のレーザマーカ１は、レーザ光Ｐの焦点位置を、光学系７０で上下方向へ移動させることによって、加工対象物７の加工面８上にあるように補正する。この点は、加工対象物７の加工面８が段差状であっても、同様である。

図１では、レーザ光Ｐがｆθレンズ１９に対して垂直に入射する場合（以下、「垂直入射の場合」という。）には、光学系７０において、第１レンズ７２から第２レンズ７４までの距離が第２距離Ａ２に調整される。これにより、レーザ光Ｐの第２焦点位置Ｆ２が、加工対象物７の加工面８上に置かれる。

一方、ｆθレンズ１９の位置に関連した基準位置から照射予定点までの距離が垂直入射の場合と比べて長いときは、光学系７０において、第１レンズ７２から第２レンズ７４までの距離が、第２距離Ａ２よりも長くなるように調整される。これにより、レーザ光Ｐの焦点位置が、下方向へ移動して、加工対象物７の加工面８上に置かれるように補正される。図１では、光学系７０において、第１レンズ７２から第２レンズ７４までの距離が、第２距離Ａ２から、その第２距離Ａ２よりも長い第１距離Ａ１に調整される。これにより、レーザ光Ｐの焦点位置が、第２焦点位置Ｆ２から、その第２焦点位置Ｆ２よりも下方向にある第１焦点位置Ｆ１に移動して、加工対象物７の加工面８上に置かれるように補正される。

これに対して、ｆθレンズ１９の位置に関連した基準位置から照射予定点までの距離が垂直入射の場合と比べて短いときは、光学系７０において、第１レンズ７２から第２レンズ７４までの距離が、第２距離Ａ２よりも短くなるように調整される。これにより、レーザ光Ｐの焦点位置が、上方向へ移動して、加工対象物７の加工面８上に置かれるように補正される。図１では、光学系７０において、第１レンズ７２から第２レンズ７４までの距離が、第２距離Ａ２から、その第２距離Ａ２よりも短い第３距離Ａ３に調整される。これにより、レーザ光Ｐの焦点位置が、第２焦点位置Ｆ２から、その第２焦点位置Ｆ２よりも上方向にある第３焦点位置Ｆ３に移動して、加工対象物７の加工面８上に置かれるように補正される。

以下、第１焦点位置Ｆ１、第２焦点位置Ｆ２、及び第３焦点位置Ｆ３を区別せず、レーザ光Ｐの焦点位置を総称して説明する場合には、「焦点位置Ｆ」と表記する。

更に、本実施形態のレーザマーカ１は、そのような補正を行うために、ＴＯＦセンサ１０３と照射予定点との間の距離を、ＴＯＦセンサ１０３で測定する。

図３に表されたように、ＴＯＦセンサ１０３では、測距用レーザ光Ｒが第２ダイクロイックミラー１０５へ向けて出射される。第２ダイクロイックミラー１０５では、測距用レーザ光Ｒが４５度の入射角で入射され、４５度の反射角でレーザ光Ｐの光路上に反射される。その際、測距用レーザ光Ｒの光軸は、レーザ光Ｐの光軸１０と一致するが、平行であってもよい。第２ダイクロイックミラー１０５の反射率は、第１ダイクロイックミラー１０１と同様にして、波長依存性を持っている。具体的には、第２ダイクロイックミラー１０５は、誘電体層と金属層との多層膜構造の表面処理がなされており、測距用レーザ光Ｒの波長に対して高い反射率を有し、それ以外の波長の光をほとんど（９９％）透過するように構成されている。

第２ダイクロイックミラー１０５で反射された測距用レーザ光Ｒは、ガルバノスキャナ１８の走査ミラー１８Ｘ、１８Ｙに入射される。その入射された測距用レーザ光Ｒは、ガルバノスキャナ１８の走査ミラー１８Ｘ、１８Ｙで反射され、ｆθレンズ１９に入射する。その入射した測距用レーザ光Ｒは、ｆθレンズ１９で集光され、ｆθレンズ１９から出射する。その出射された測距用レーザ光Ｒは、加工対象物７の加工面８に入射する。その入射された測距用レーザ光Ｒは、加工対象物７の加工面８で反射し、上述した経路を反対方向へ辿って、ＴＯＦセンサ１０３で受光される。

以下、加工対象物７の加工面８上において測距用レーザ光Ｒが反射した位置を、「反射点」と表記する。

ＴＯＦセンサ１０３では、測距用レーザ光Ｒが出射されてから受光されるまでの時間が計測され、その計測時間が距離に換算される。その換算距離は、ＴＯＦセンサ１０３と反射点との間を往復する距離である。従って、その換算距離が半分にされることによって、ＴＯＦセンサ１０３と反射点との間の距離が、ＴＯＦセンサ１０３によって測定される。更に、ＴＯＦセンサ１０３から測距用レーザ光Ｒを出射させる際に、その反射点をガルバノスキャナ１８の２次元走査で照射予定点に一致させれば、ＴＯＦセンサ１０３と照射予定点との間の距離が、ＴＯＦセンサ１０３によって測定される。

図３では、図１の各焦点位置Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３に対応する反射点（照射予定点）を、第１測定点ＭＰ１、第２測定点ＭＰ２、及び第３測定点ＭＰ３で表している。

以下、第１測定点ＭＰ１、第２測定点ＭＰ２、及び第３測定点ＭＰ３を区別せず、ＴＯＦセンサ１０３によって距離が測定される位置を総称して説明する場合には、「測定点ＭＰ」又は「複数の測定点ＭＰ」と表記する。

従って、図３において、ＴＯＦセンサ１０３によって測定される、ＴＯＦセンサ１０３と照射予定点との間の距離とは、ＴＯＦセンサ１０３と測定点ＭＰとの間の距離を意味する。

更に、本実施形態のレーザマーカ１では、ＴＯＦセンサ１０３と測定点ＭＰとの間の距離から、ｆθレンズ１９の位置に関連した基準位置と測定点ＭＰとの間の距離が算出される。図４に表された具体例では、ｆθレンズ１９の位置に関連した基準位置と測定点ＭＰとの間の距離として、ｆθレンズ１９の下面から測定点ＭＰまでの距離（所謂ワーキングディスタンスであり、以下、「ｆθレンズ１９から測定点ＭＰまでの距離」という。）が示されている。尚、ｆθレンズ１９の位置に関連した基準位置には、上記のｆθレンズ１９の下面の他に、例えば、ｆθレンズ１９の上面、又はｆθレンズ１９の上下方向の中央等がある。以下では、ｆθレンズ１９から測定点ＭＰまでの距離の算出について、図４を参照しながら説明する。

図４に表されたように、ｆθレンズ１９と第２測定点ＭＰ２との間では、測距用レーザ光Ｒの通過方向がｆθレンズ１９の垂直方向と一致する。そのため、ＴＯＦセンサ１０３で測定された、ＴＯＦセンサ１０３と第２測定点ＭＰ２との間の距離（以下、「第２測定距離Ｖ２」という。）のうち、ｆθレンズ１９と第２測定点ＭＰ２との間に相当する部分は、ｆθレンズ１９から第２測定点ＭＰ２までの距離と同じである。そこで、ｆθレンズ１９から第２測定点ＭＰ２までの距離は、ＴＯＦセンサ１０３からｆθレンズ１９までの距離等に基づいて、第２測定距離Ｖ２から求められる。尚、ＴＯＦセンサ１０３からｆθレンズ１９までの距離は、設計上求められる既知の値である。以下、そのように求められた距離（ｆθレンズ１９から第２測定点ＭＰ２までの距離）を、「第２算出距離Ｌ２」と表記する。

尚、図４では、第２測定距離Ｖ２のうち、ｆθレンズ１９と第２測定点ＭＰ２との間に相当する部分が示されている。この点は、後述する第１測定距離Ｖ１及び第３測定距離Ｖ３についても、同様である。

これに対して、ｆθレンズ１９と第１測定点ＭＰ１との間では、測距用レーザ光Ｒの通過方向がｆθレンズ１９の垂直方向と一致しない。そのため、ＴＯＦセンサ１０３で測定された、ＴＯＦセンサ１０３と第１測定点ＭＰ１との間の距離（以下、「第１測定距離Ｖ１」という。）のうち、ｆθレンズ１９と第１測定点ＭＰ１との間に相当する部分は、ｆθレンズ１９から第１測定点ＭＰ１までの（最短）距離よりも長い。そこで、ｆθレンズ１９から第１測定点ＭＰ１までの距離は、上述したＴＯＦセンサ１０３からｆθレンズ１９までの距離に加えて、測距用レーザ光Ｒの通過方向とｆθレンズ１９の垂直方向とが交わる角度等に基づいて、第１測定距離Ｖ１から求められる。以下、そのように求められた距離（ｆθレンズ１９から第１測定点ＭＰ１までの距離）を、「第１算出距離Ｌ１」と表記する。尚、測距用レーザ光Ｒの通過方向とｆθレンズ１９の垂直方向とが交わる角度は、第１測定点ＭＰ１のＸＹ座標データ等から求められる。

この点は、ｆθレンズ１９と第３測定点ＭＰ３との間でも、同様である。つまり、ｆθレンズ１９から第３測定点ＭＰ３までの距離は、ＴＯＦセンサ１０３で測定された、ＴＯＦセンサ１０３と第３測定点ＭＰ３との間の距離（以下、「第３測定距離Ｖ３」という。）から求められる。以下、そのように求められた距離（ｆθレンズ１９から第３測定点ＭＰ３までの距離）を、「第３算出距離Ｌ３」と表記する。

図５に表されたように、各測定距離Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３及び各算出距離Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は、第１データテーブル２１０において、各測定点ＭＰ１，ＭＰ２，ＭＰ３（のＸＹ座標データ）に対応付けられた状態で格納される。第１データテーブル２１０は、レーザコントローラ６のＲＡＭ４２に確保されている。

以上より、本実施形態のレーザマーカ１において、レーザ光Ｐの焦点位置Ｆが、例えば、第１焦点位置Ｆ１、第２焦点位置Ｆ２、及び第３焦点位置Ｆ３に、それらの記載順で移動して補正されるようにするには、先ず、各測定点ＭＰ１，ＭＰ２，ＭＰ３が、加工対象物７の加工面８上に設定される。その設定は、マーキング（印字）加工すべき像の印字パターンに基づいて行われる。これにより、各測定点ＭＰ１，ＭＰ２，ＭＰ３が、加工対象物７の加工面８上の照射予定点と一致するように設定される。その後、各測定点ＭＰ１，ＭＰ２，ＭＰ３について、ＴＯＦセンサ１０３で各測定距離Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３が測定され、各測定距離Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３から各算出距離Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３が算出される。

次に、マーキング（印字）加工すべき像の印字パターンに基づいてレーザ光Ｐが加工対象物７の加工面８上で２次元走査される際に、光学系７０における第１レンズ７２と第２レンズ７４との間の距離が、印字パターンのＸＹ座標データ、各測定点ＭＰ１，ＭＰ２，ＭＰ３のＸＹ座標データ、及び各算出距離Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３等に基づいて、第１距離Ａ１、第２距離Ａ２、及び第３距離Ａ３に、それらの記載順で調整される。そのため、レーザ光Ｐの焦点位置Ｆが、第１焦点位置Ｆ１、第２焦点位置Ｆ２、及び第３焦点位置Ｆ３に、それらの記載順で移動する。これにより、レーザ光Ｐの焦点位置Ｆは、上方向へ順次移動して、加工対象物７の加工面８上にあるように補正される。

以下、マーキング（印字）加工中において、レーザ光Ｐの焦点位置Ｆが加工対象物７の加工面８上にあるように補正されることを、「レーザ光Ｐの焦点位置Ｆの補正」と表記する。また、第１測定距離Ｖ１、第２測定距離Ｖ２、及び第３測定距離Ｖ３を区別せず、ＴＯＦセンサ１０３で測定された距離（つまり、ＴＯＦセンサ１０３と測定点ＭＰとの間の距離）を総称して説明する場合には、「測定距離Ｖ」と表記する。また、第１算出距離Ｌ１、第２算出距離Ｌ２、及び第３算出距離Ｌ３を区別せず、ｆθレンズ１９から測定点ＭＰまでの距離（つまり、測定距離Ｖから求められた距離）を総称して説明する場合には、「算出距離Ｌ」と表記する。

［３．レーザ光の焦点位置の移動範囲］
本実施形態のレーザマーカ１では、光学系７０において、第１レンズ７２から第２レンズ７４までの距離が調整されることにより、レーザ光Ｐの焦点位置Ｆの補正が行われる。第１レンズ７２から第２レンズ７４までの距離の調整は、移動機構７６により、第２レンズ７４が移動することによって行われる。従って、第２レンズ７４の移動範囲に応じて、レーザ光Ｐの焦点位置Ｆの移動範囲が存在する。

以下、そのような移動範囲を、「光学系７０の補正範囲」と表記し、具体的に説明する。

光学系７０において、第１レンズ７２から第２レンズ７４までの距離が最短になるように調整されると、レーザ光Ｐの焦点位置Ｆが最も上方へ移動する。図４では、第２測定点ＭＰ２から上方へ距離Ｈ１隔てた位置が、レーザ光Ｐの焦点位置Ｆが最も上方へ移動した位置である。これに対して、第１レンズ７２から第２レンズ７４までの距離が最大になるように調整されると、レーザ光Ｐの焦点位置Ｆが最も下方へ移動する。図４では、第２測定点ＭＰ２から下方へ距離Ｈ２隔てた位置が、レーザ光Ｐの焦点位置Ｆが最も下方へ移動した位置である。

従って、第２測定点ＭＰ２から上方へ距離Ｈ１隔てた位置と、第２測定点ＭＰ２から下方へ距離Ｈ２隔てた位置との間が、光学系７０の補正範囲Ｈである。

更に、本実施形態のレーザマーカ１では、レーザ光Ｐの焦点位置Ｆが光学系７０の補正範囲Ｈを超えて移動しなければ、レーザ光Ｐの焦点位置Ｆの補正が行えない場合には、マーキング（印字）加工及びレーザ光Ｐの焦点位置Ｆの移動は行われず、その旨の警告が液晶ディスプレイ５６で行われる。そのような場合には、液晶ディスプレイ５６に警告を行わせるための情報が、レーザコントローラ６から印字情報作成部２に送信される。

［４．測定点の追加］
本実施形態のレーザマーカ１では、加工対象物７の加工面８上で隣り合う２つの測定点ＭＰにおける算出距離Ｌの差が、第１基準値ＳＢ１（後述する図６参照）を超える場合には、それらの２つ測定点ＭＰに挟まれた間において、測定点ＭＰが追加される。以下、具体的に説明する。

図４に表されたように、加工対象物７の加工面８上で隣り合う第１測定点ＭＰ１と第２測定点ＭＰ２とにおいては、第１算出距離Ｌ１と第２算出距離Ｌ２との差が距離Ｄ１２である。また、加工対象物７の加工面８上で隣り合う第２測定点ＭＰ２と第３測定点ＭＰ３とにおいては、第２算出距離Ｌ２と第３算出距離Ｌ３との差が距離Ｄ２３である。

ここで、第２算出距離Ｌ２と第３算出距離Ｌ３との差である距離Ｄ２３が、第１基準値ＳＢ１を超える場合には、図７に表されたようにして、それらの２つ測定点ＭＰ２，ＭＰ３に挟まれた間（例えば、その間の中央付近）において、第４測定点ＭＰ４が追加される。第４測定点ＭＰ４についても、各測定点ＭＰ１，ＭＰ２，ＭＰ３と同様にして、測定距離Ｖ（ＴＯＦセンサ１０３と第４測定点ＭＰ４との間の距離）が測定され、算出距離Ｌ（ｆθレンズ１９から第４測定点ＭＰ４までの距離）が求められる。

更に、第４測定点ＭＰ４に関して、加工対象物７の加工面８上で隣り合う第２測定点ＭＰ２との算出距離Ｌの差である距離Ｄ２４や、加工対象物７の加工面８上で隣り合う第３測定点ＭＰ３との算出距離Ｌの差である距離Ｄ４３が、上述した距離Ｄ１２や距離Ｄ２３と同様にして、第１基準値ＳＢ１と比較される。

第１基準値ＳＢ１は、図６に表されたように、第２データテーブル２１２に格納されている。尚、第２データテーブル２１２は、レーザコントローラ６のＲＯＭ４３に確保されている。

［５．レーザ光の焦点位置の移動可否］
本実施形態のレーザマーカ１では、レーザ光Ｐの焦点位置Ｆが加工対象物７の加工面８上からずれていても、マーキング（印字）加工の品質が保持されるのであれば、レーザ光Ｐの焦点位置Ｆの移動が行われない場合がある。例えば、レーザ光Ｐの焦点位置Ｆの補正距離（移動距離）が第２基準値ＳＢ２（図６参照）以下となる場合には、レーザ光Ｐの焦点位置Ｆが維持される。

第２基準値ＳＢ２は、図６に表されたように、第２データテーブル２１２に格納されている。第２基準値ＳＢ２には、マーキング（印字）加工の品質保持の観点から、例えば、レーザマーカ１の焦点深度の値、又はその焦点深度の半分の値が使用される。

［６．測定点の位置と、レーザ光の入射角度］
本実施形態のレーザマーカ１において、測定点ＭＰが照射予定点と一致するように設定される場合には、例えば、図８に表されたようにして、測定点ＭＰの設定が行われる。図８では、加工対象物７の加工面８上において、マーキング（印字）加工すべき印字パターンの像２００が「αβγ」の各文字であり、各測定点ＭＰ１，ＭＰ２，ＭＰ３が略等間隔で「αβγ」の各文字と重なるようにして設定されている。

更に、図８において、上記の第４測定点ＭＰ４が追加されるとした場合、第４測定点ＭＰ４は、２つの測定点ＭＰ２，ＭＰ３に挟まれた間において、例えば、２つの測定点ＭＰ２，ＭＰ３を結ぶ直線と「β」の文字とが重なる位置に設定される。

尚、測定点ＭＰが照射予定点と一致するように設定される場合において、測距用レーザ光Ｒがガルバノスキャナ１８の各走査ミラー１８Ｘ、１８Ｙに対して入射する角度は、レーザ光Ｐの入射角度と同じとなる。

［７．レーザマーカの制御フロー］
図１０のフローチャートで表されたプログラムは、レーザコントローラ６のＲＯＭ４３に記憶されており、レーザ光Ｐの焦点位置Ｆの補正が行われる際に、レーザコントローラ６のＣＰＵ４１により実行される。

図１０のフローチャートで表されたプログラムでは、先ず、ステップ（以下、単に「Ｓ」と表記する。）１０において、印字パターンの取得処理が行われる。この処理では、印字情報作成部２からレーザコントローラ６に入力された情報に基づいて、マーキング（印字）加工すべき像２００の印字パターンが、ＲＡＭ４２に記憶される。

続いて、測定座標の決定処理が行われる（Ｓ１２）。この処理では、ＲＡＭ４２に記憶された印字パターンに基づいて、複数の測定点ＭＰ（のＸＹ座標データ）が設定される。その際、複数の測定点ＭＰ（のＸＹ座標データ）は、例えば、図８に表されたようにして、印字パターンの像２００と重なるような態様で設定される。

複数の測定点ＭＰ（のＸＹ座標データ）が設定されると、測定処理が行われる（Ｓ１４）。この処理では、測定点ＭＰ（のＸＹ座標データ）に基づいて、ガルバノスキャナ１８の各走査ミラー１８Ｘ、１８Ｙが回転させられることによって、ＴＯＦセンサ１０３から出射した測距用レーザ光Ｒが、測定点ＭＰで反射させられ、ＴＯＦセンサ１０３に入射する。これにより、測定点ＭＰ毎に測定距離Ｖが測定される。

測定点ＭＰ毎に測定距離Ｖが測定されると、測定距離の記憶処理が行われる（Ｓ１６）。この処理では、例えば、図５に表されたようにして、測定点ＭＰ毎の測定距離Ｖが、測定点ＭＰ（のＸＹ座標データ）に対応付けられた状態で、第１データテーブル２１０に記憶される。

測定点ＭＰ毎に測定距離Ｖが記憶されると、算出処理が行われる（Ｓ１８）。この処理では、測定距離Ｖ毎に算出距離Ｌが算出される。この算出は、上述したようして、測定距離Ｖに基づいて行われる。

測定点ＭＰ毎に算出距離Ｌが算出されると、算出距離の記憶処理が行われる（Ｓ２０）。この処理では、例えば、図５に表されたようにして、測定点ＭＰ毎の算出距離Ｌが、測定点ＭＰ（のＸＹ座標データ）に対応付けられた状態で、第１データテーブル２１０に記憶される。

測定点ＭＰ毎に算出距離Ｌが記憶されると、レーザ光Ｐの焦点位置Ｆの補正が、光学系７０の補正範囲Ｈ外で行われるか否かが判定される（Ｓ２２）。つまり、レーザ光Ｐの焦点位置Ｆの移動先が光学系７０の補正範囲Ｈ外になるか否かについて、測定点ＭＰ毎に判定される。この判定は、測定点ＭＰ（のＸＹ座標データ）及び算出距離Ｌ等に基づいて行われる。

ここで、レーザ光Ｐの焦点位置Ｆの移動先の少なくとも１つが光学系７０の補正範囲Ｈ外になる場合には（Ｓ２２：ＹＥＳ）、警告処理が行われる（Ｓ２４）。この処理では、上述したようにして、レーザ光Ｐの焦点位置Ｆの補正が行えない旨の警告が、液晶ディスプレイ５６上に表示される。尚、このような警告は、図示しないスピーカからの警告音の出力によって行われてもよい。その後、図１０のフローチャートで表されたプログラムは、終了する。

これに対して、レーザ光Ｐの焦点位置Ｆの移動先の全てが光学系７０の補正範囲Ｈ内である場合には（Ｓ２２：ＮＯ）、加工対象物７の加工面８上で隣り合う２つの測定点ＭＰにおける算出距離Ｌの差の全てが、第１基準値ＳＢ１以下であるか否かが判定される（Ｓ２６）。この判定は、測定点ＭＰ（のＸＹ座標データ）及び算出距離Ｌ等に基づいて行われる。

ここで、加工対象物７の加工面８上で隣り合う２つの測定点ＭＰにおける算出距離Ｌの差の全てが、第１基準値ＳＢ１以下である場合には（Ｓ２６：ＹＥＳ）、指令値の決定処理が行われる（Ｓ２８）。この処理では、光学系ドライバ７８に対する指令値であって、光学系７０における第１レンズ７２から第２レンズ７４までの距離に関する制御パラメータが、測定点ＭＰ毎に決定される。この決定は、測定点ＭＰ（のＸＹ座標データ）及び算出距離Ｌ等に基づいて行われる。

但し、加工対象物７の加工面８上で隣り合う２つの測定点ＭＰの間において、光学系７０における第１レンズ７２から第２レンズ７４までの距離の差が僅かであり、そのため、上述したように、レーザ光Ｐの焦点位置Ｆの補正距離（移動距離）が第２基準値ＳＢ２以下となる場合には、光学系７０における第１レンズ７２から第２レンズ７４までの距離を維持させる旨の指令値が決定される。

続いて、印字処理が行われる（Ｓ３０）。この処理では、上記Ｓ２８の指令値に基づいた光学系７０の第２レンズ７４の移動によって、光学系７０における第１レンズ７２から第２レンズ７４までの距離が測定点ＭＰ毎に調整される一方で、レーザ光Ｐが印字パターンに基づいてガルバノスキャナ１８で２次元走査されることによって、加工対象物７の加工面８上に像２００がマーキング（印字）加工される。

これにより、レーザ光Ｐの焦点位置Ｆの補正が行われる。その後、図１０のフローチャートで表されたプログラムは、終了する。

これに対して、加工対象物７の加工面８上で隣り合う２つの測定点ＭＰにおける算出距離Ｌの差の少なくとも１つが、第１基準値ＳＢ１よりも大きい場合には（Ｓ２６：ＮＯ）、測定座標の追加処理が行われる（Ｓ３２）。この処理では、算出距離Ｌの差が第１基準値ＳＢ１よりも大きい２つの測定点ＭＰの間において、新たな測定点ＭＰ（のＸＹ座標データ）が設定される。その際、新たな測定点ＭＰ（のＸＹ座標データ）は、既に設定されている測定点ＭＰ（のＸＹ座標データ）と同様にして、印字パターンの像２００と重なるような態様で設定される。

その後は、上述したＳ１４以降の処理が繰り返される。

［８．まとめ］
以上詳細に説明したように、本実施の形態のレーザマーカ１では、マーキング（印字）加工すべき像２００の印字パターンに基づいて測定された測定距離Ｖを使用して（Ｓ１４，Ｓ１６）、レーザ光Ｐの焦点位置Ｆの補正を行うことにより（Ｓ１８乃至Ｓ２２、Ｓ２６乃至Ｓ３０）、レーザ光Ｐによる印字精度の向上が図られている。

また、本実施の形態のレーザマーカ１では、レーザ光Ｐ及び測距用レーザ光Ｒが、ガルバノスキャナ１８の各走査ミラー１８Ｘ、１８Ｙに対して同角度で入射される。そのため、指令値の決定処理（Ｓ２８）において、測定座標の決定処理（Ｓ１２）で決定された複数の測定点ＭＰ（のＸＹ座標データ）の使用が可能となるため、指令値の決定処理（Ｓ２８）及び印字処理（Ｓ３０）におけるデータの取り扱いが容易である。

また、本実施の形態のレーザマーカ１では、測距用レーザ光Ｒの光軸が、レーザ光Ｐの光軸１０と一致している。そのため、本実施の形態のレーザマーカ１は、ガルバノスキャナ１８の各走査ミラー１８Ｘ、１８Ｙを小さくすることが可能である。

また、本実施の形態のレーザマーカ１では、複数の測定点ＭＰが、マーキング（印字）加工すべき印字パターンの像２００と重なるような態様で設定される（Ｓ１０，Ｓ１２）。そのため、本実施の形態のレーザマーカ１は、レーザ光Ｐの焦点位置Ｆの補正の精度及び効率に優れる。

また、本実施の形態のレーザマーカ１では、加工対象物７の加工面８上で隣り合う２つの測定点ＭＰにおける算出距離Ｌの差が第１基準値ＳＢ１を超える場合には（Ｓ２６：ＮＯ）、その隣り合う２つの測定点ＭＰに挟まれた間において、新たな測定点ＭＰが追加される（Ｓ３２）。そのため、レーザ光Ｐの焦点位置Ｆの補正の精度が向上する。

また、本実施の形態のレーザマーカ１において、光学系７０の第２レンズ７４を移動させるには、ある程度の時間を要する。この点、指令値の決定処理（Ｓ２８）では、レーザ光Ｐの焦点位置Ｆの補正距離（移動距離）が第２基準値ＳＢ２を超える場合に限って、光学系７０の第２レンズ７４を移動させる旨の指令値が決定される。そのため、マーキング（印字）加工に要する時間が短縮される。

また、本実施の形態のレーザマーカ１では、第２基準値ＳＢ２として、例えば、レーザマーカ１の焦点深度の値、又はその焦点深度の半分の値が使用されているので、マーキング（印字）加工の品質が保持される。

また、本実施の形態のレーザマーカ１では、ＴＯＦセンサ１０３によって測定距離Ｖが測定される。そのため、本実施の形態のレーザマーカ１は、測定距離Ｖの精度に優れる。

また、本実施の形態のレーザマーカ１では、測定距離Ｖから求められた算出距離Ｌを使用して（Ｓ１８，Ｓ２０）、レーザ光Ｐの焦点位置Ｆの補正を行っているので（Ｓ２２、Ｓ２６乃至Ｓ３０）、レーザ光Ｐによる印字精度の一層の向上が図られている。

また、本実施の形態のレーザマーカ１では、レーザ光Ｐの焦点位置Ｆの移動先の少なくとも１つが光学系７０の補正範囲Ｈ外になる場合には（Ｓ２２：ＹＥＳ）、レーザ光Ｐの焦点位置Ｆの補正が行えない旨の警告が、液晶ディスプレイ５６で行われる（Ｓ２４）。そのため、マーキング（印字）加工の失敗が抑制される。

ちなみに、本実施形態において、照射予定点は、「照射位置」の一例である。加工対象物７は、「測距対象物」の一例である。レーザ発振ユニット１２は、「レーザ光源」の一例である。ガルバノスキャナ１８は、「走査部」の一例である。各走査ミラー１８Ｘ、１８Ｙは、「ミラー」の一例である。レーザコントローラ６のＣＰＵ４１は、「制御部」の一例である。レーザコントローラ６のＲＡＭ４２は、「記憶部」の一例である。液晶ディスプレイ５６は、「警告部」の一例である。光学系７０は、「可変焦点光学系」の一例である。ＴＯＦセンサ１０３は、「測距部」及び「ＴＯＦ方式のセンサ」の一例である。マーキング（印字）加工すべき像２００は、「オブジェクト」の一例である。レーザ光Ｐは、「加工用レーザ光」の一例である。

測定距離Ｖ（ＴＯＦセンサ１０３と測定点ＭＰとの間の距離）は、「測距対象物までの間の距離」及び「測定点と測距部との間の距離」の一例である。算出距離Ｌは、「ｆθレンズの位置に関連した基準位置と測定点との間の距離」の一例である。光学系７０の補正範囲Ｈは、「可変焦点光学系の補正範囲」の一例である。

［９．その他］
尚、本開示は、本実施形態に限定されるものでなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。

例えば、測定座標の追加処理（Ｓ３２）に代えて、測定座標の決定処理（Ｓ１２）が、測定点ＭＰの総数を増加させた状態で再び行われてもよい。

また、測定点ＭＰは、照射予定点と一致しないように設定されてもよい。そのような場合には、例えば、図９に表されたようにして、測定点ＭＰの設定が行われる。図９では、加工対象物７の加工面８上において、マーキング（印字）加工すべき印字パターンの像２００が「αβγ」の各文字であり、「αβγ」の各文字が内接する矩形２０２と重なるようにして、各測定点ＭＰ１，ＭＰ２，ＭＰ３が設定されている。

第１測定点ＭＰ１及び第３測定点ＭＰ３は、矩形２０２の上辺両端に設定されている。第２測定点ＭＰ２は、矩形２０２の上辺中央に設定されている。尚、矩形２０２は、マーキング（印字）加工すべき印字パターンの像２００の範囲を示すものとして、加工対象物７の加工面８上に可視レーザ光Ｑで投影されるものと同じである。

更に、図９において、上記の第４測定点ＭＰ４が追加されるとした場合、第４測定点ＭＰ４は、２つの測定点ＭＰ２，ＭＰ３に挟まれた間において、例えば、矩形２０２の上辺のうち、２つの測定点ＭＰ２，ＭＰ３の間の中央位置に設定される。

また、測定点ＭＰは、矩形２０２内で格子状に設定されてもよい。さらに、矩形２０２内で格子状に設定される測定点ＭＰの間隔は、矩形２０２の四隅の間隔、又は矩形２０２の四隅における測定距離Ｖの差に応じて決定されてもよい。

尚、測定点ＭＰが照射予定点と一致しないように設定される場合には、測距用レーザ光Ｒ及びレーザ光Ｐは、ガルバノスキャナ１８の各走査ミラー１８Ｘ、１８Ｙに対して異なる角度で入射される。

このようにして、測定点ＭＰが照射予定点と一致しないように設定される場合には、測定点ＭＰの総数が抑えられるので、レーザ光Ｐの焦点位置Ｆの補正に要する時間が短くなる。

また、複数の測定点ＭＰについて、一部の測定点ＭＰが照射予定点と一致し、残りの測定点ＭＰが照射予定点と一致しないように設定されてもよい。尚、測定点ＭＰ（のＸＹ座標データ）の設定態様は、予め決定されていてもよいし、ユーザによる入力操作部５５の操作によって決定されてもよい。

また、ＴＯＦセンサ１０３に代えて、位相差検出方式のセンサが使用されてもよいし、三角測距方式のセンサが使用されてもよい。

また、レーザ光Ｐの焦点位置Ｆの補正は、算出距離Ｌが求められることなく行われてもよい。そのような場合には、算出距離Ｌに代えて、測定距離Ｖが使用される。

また、ガルバノスキャナ１８やｆθレンズ１９が使用されなくてもよい。そのような場合には、例えば、走査機能を有しない反射ミラーや、集光レンズが使用され、加工対象物７を載せたＸＹステージが走査部として使用されてもよい。更に、反射ミラーが省略されるように、集光レンズやＸＹステージが配設されてもよい。

１：レーザマーカ、７：加工対象物、８：加工対象物の加工面、１０：光軸、１２：レーザ発振ユニット、１８：ガルバノスキャナ、１８Ｘ：走査ミラー、１８Ｙ：走査ミラー、１９：ｆθレンズ、４１：ＣＰＵ、４２：ＲＡＭ、５６：液晶ディスプレイ、７０：光学系、１０３：ＴＯＦセンサ、２００：像、２０２：矩形、Ｆ：焦点位置、Ｈ：光学系の補正範囲、Ｌ：算出距離、ＭＰ：測定点、Ｐ：レーザ光、Ｒ：測距用レーザ光、ＳＢ１：第１基準値、ＳＢ２：第２基準値、Ｖ：測定距離

Claims (11)

1. 加工対象物の加工面上にオブジェクトを印字するための加工用レーザ光を出射するレーザ光源と、
   測距用レーザ光を出射し、測距対象物で反射した前記測距用レーザ光を受光することによって、前記測距対象物までの間の距離を測定する測距部と、
   前記加工用レーザ光及び前記測距用レーザ光を前記加工対象物の加工面上に向けて照射し、走査する走査部と、
   前記加工用レーザ光の焦点位置を移動させて補正する可変焦点光学系と、
   前記オブジェクトの印字パターンが記憶された記憶部と、
   制御部とを備え、
   前記制御部は、
   前記オブジェクトの印字パターンに基づいて前記加工対象物の加工面上に複数の測定点を設定し、
   前記測距用レーザ光を前記複数の測定点で反射させることによって取得される前記測定点と前記測距部との間の距離を、測定距離として、前記測定点に対応付けて前記記憶部に記憶し、
   前記加工用レーザ光を前記オブジェクトの印字パターンに基づいて前記加工対象物の加工面上で走査させる際に、前記オブジェクトの印字パターン、前記測定点、及び前記測定距離に基づいて、前記加工用レーザ光の焦点位置を補正し、
   前記複数の測定点は、前記加工用レーザ光が前記オブジェクトの印字パターンに基づいて前記加工対象物の加工面上に照射される照射位置にあり、
   前記制御部は、前記複数の測定点のうち、前記加工対象物の加工面上で隣り合う２つの前記測定点における前記測定距離の差が第１基準値を超える場合には、前記隣り合う２つの前記測定点に挟まれた間の中央付近において、前記隣り合う２つの前記測定点を結ぶ直線と前記照射位置とが重なる位置に前記測定点を追加することを特徴とするレーザマーカ。
2. 前記走査部は、ミラーであり、
   前記加工用レーザ光及び前記測距用レーザ光の少なくとも一部が、前記ミラーに対して同角度で入射することを特徴とする請求項１に記載のレーザマーカ。
3. 前記ミラーに対して同角度で入射する前記加工用レーザ光及び前記測距用レーザ光について、光軸が同軸であることを特徴とする請求項２に記載のレーザマーカ。
4. 前記制御部は、前記加工用レーザ光の焦点位置の補正距離が第２基準値を超える場合に限り、前記加工用レーザ光の焦点位置を補正することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載のレーザマーカ。
5. 前記第２基準値は、前記レーザマーカの焦点深度以下であることを特徴とする請求項４に記載のレーザマーカ。
6. 前記第２基準値は、前記レーザマーカの焦点深度の半分以下であることを特徴とする請求項４に記載のレーザマーカ。
7. 前記測距部は、ＴＯＦ方式のセンサであることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一つに記載のレーザマーカ。
8. 前記走査部を経て入射した前記加工用レーザ光及び前記測距用レーザ光を前記加工対象物に集光させるｆθレンズを備え、
   前記制御部は、前記複数の測定点の全てについて、前記測定距離に基づいて算出した前記ｆθレンズの位置に関連した基準位置と前記測定点との間の距離を、前記測定距離として、前記測定点に対応付けて前記記憶部に記憶することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一つに記載のレーザマーカ。
9. ユーザに向けて警告を行う警告部を備え、
   前記制御部は、前記加工用レーザ光の焦点位置の移動先が前記可変焦点光学系の補正範囲外になる場合には、前記警告部を作動させることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか一つに記載のレーザマーカ。
10. 加工対象物の加工面上にオブジェクトを印字するための加工用レーザ光を出射するレーザ光源と、
    測距用レーザ光を出射し、測距対象物で反射した前記測距用レーザ光を受光することによって、前記測距対象物までの間の距離を測定する測距部と、
    前記加工用レーザ光及び前記測距用レーザ光を前記加工対象物の加工面上に向けて照射し、走査する走査部と、
    前記加工用レーザ光の焦点位置を移動させて補正する可変焦点光学系と、
    前記オブジェクトの印字パターンが記憶された記憶部と、
    制御部とを備え、
    前記制御部は、
    前記オブジェクトの印字パターンに基づいて前記加工対象物の加工面上に複数の測定点を設定し、
    前記測距用レーザ光を前記複数の測定点で反射させることによって取得される前記測定点と前記測距部との間の距離を、測定距離として、前記測定点に対応付けて前記記憶部に記憶し、
    前記加工用レーザ光を前記オブジェクトの印字パターンに基づいて前記加工対象物の加工面上で走査させる際に、前記オブジェクトの印字パターン、前記測定点、及び前記測定距離に基づいて、前記加工用レーザ光の焦点位置を補正し、
    前記複数の測定点は、前記オブジェクトの印字パターンの像が内接する矩形もしくは前記矩形内の格子と重なる位置にあり、
    前記制御部は、前記複数の測定点のうち、前記加工対象物の加工面上で隣り合う２つの前記測定点における前記測定距離の差が第１基準値を超える場合には、前記隣り合う２つの前記測定点に挟まれた間において、前記隣り合う２つの前記測定点の中央の位置に前記測定点を追加することを特徴とするレーザマーカ。
11. 前記複数の測定点は、前記加工用レーザ光が前記オブジェクトの印字パターンに基づいて照射されることによって前記加工対象物の加工面上に印字される前記オブジェクトを取り囲む、矩形上にあることを特徴とする請求項１０に記載のレーザマーカ。

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