激光加工设备的制作方法

本文公开的技术涉及通过向工件照射激光来执行加工的诸如激光打标设备等的激光加工设备。

背景技术：

传统上，能够测量距工件的距离的激光加工设备是已知的。

例如，日本特开2006-315031号公报(专利文献1)公开了一种激光加工设备，其包括：对物聚光透镜(objectivecondensinglens)，其使从激光源发出的加工用激光(脉冲激光)聚集；距离测量传感器，其测量对物聚光透镜与工件(加工对象)之间的距离；以及致动器，其基于通过距离测量传感器获得的测量结果调整激光的焦点位置。

根据日本特开2006-315031号公报(专利文献1)的距离测量传感器与对物聚光透镜分离。即，距离测量传感器配置在偏离激光的光轴的位置。

作为根据日本特开2006-315031号公报(专利文献1)的距离测量传感器的另一示例，日本特开2008-215829号公报(专利文献2)公开了包括发出用于测量距工件(加工对象)的距离的距离测量光(测量用激光)的位移传感器的激光加工设备。

与根据日本特开2006-315031号公报(专利文献1)的距离测量传感器相同，根据日本特开2008-215829号公报(专利文献2)的位移传感器与发出激光的光学系统单元分离，并且配置在偏离激光的光轴的位置。

日本特开2008-215829号公报(专利文献2)中公开的激光加工设备向放置在台上的工件(加工对象)照射来自位移传感器的距离测量光，并且通过位移传感器适当地检测反射光以测量距工件的距离。

技术实现要素：

然而，如上所述，由于根据日本特开2006-315031号公报(专利文献1)的距离测量传感器配置在偏离激光的光轴的位置，所以测量的是距远离激光的照射目的地的固定点的距离。当使用日本特开2006-315031号公报(专利文献1)中公开的激光加工设备时，不能在不相对于激光加工设备移动工件的情况下改变工件上的测量位置。

这同样适用于使用根据日本特开2008-215829号公报(专利文献2)的位移传感器的情况。

因此，在如日本特开2008-215829号公报(专利文献2)公开的激光加工设备中，可以想到使从位移传感器发出的距离测量光与加工用激光的光轴同轴。在这种情况下，通过操作用于扫描加工用激光的加尔瓦诺扫描器等，可以扫描距离测量光，并且可以顺利地改变测量位置。

然而，当使用这种构造时，从距离测量光和激光的汇合部分到工件的距离容易变大。因此，在工件的表面上反射的距离测量光可能不会在位移传感器中的光接收元件上形成适当的光斑，这可能会降低测量精度。

已经鉴于以上情况作出本文公开的技术，其目的是以高的精度测量距工件的距离。

具体地，本发明的第一方面涉及一种激光加工设备，其包括：激发光生成部，其生成激发光；激光输出部，其基于通过激发光生成部生成的激发光生成激光并发出该激光；激光扫描部，其向工件照射从激光输出部发出的激光，并且在工件的表面上扫描从激光输出部发出的激光；以及壳体，至少激光输出部和激光扫描部设置在壳体中。

根据本发明的第一方面，激光加工设备包括：距离测量光发出部，其设置在壳体中，并且发出用于测量从激光加工设备到工件的表面的距离的距离测量光；一对光接收元件，其接收从距离测量光发出部发出且被工件反射的距离测量光，一对光接收元件的光轴以夹着距离测量光发出部的光轴的方式配置在壳体的内部；距离测量部，其基于距离测量光在一对光接收元件中的光接收位置，通过三角测量法测量从激光加工设备到工件的表面的距离；汇合机构，其在壳体内设置在从激光输出部到激光扫描部的光路的途中，汇合机构通过使从距离测量光发出部发出的距离测量光在光路中汇合，经由激光扫描部向工件引导距离测量光，并且汇合机构向一对光接收元件引导被工件反射且向激光扫描部返回的距离测量光；以及光接收透镜，其配置在壳体的内部，使得一对光接收元件的各光轴均穿过光接收透镜，并且光接收透镜配置在连接汇合机构和一对光接收元件的光路的途中，光接收透镜使已经被工件反射且已经穿过汇合机构的距离测量光在一对光接收元件各自的光接收面上聚集。

根据该构造，当测量从激光加工设备到工件的表面的距离时，距离测量光发出部发出距离测量光。从距离测量光发出部发出的距离测量光依次穿过汇合机构和激光扫描部，并且照射到工件上。照射到工件上的距离测量光在被工件反射之后返回以穿过激光扫描部和汇合机构，并且到达光接收透镜。已经穿过光接收透镜的距离测量光到达一对光接收元件各自的光接收面。距离测量部基于距离测量光在光接收面上的光接收位置测量距工件的表面的距离。

在这里，汇合机构设置在激光输出部与激光扫描部之间，并且使从距离测量光发出部发出的距离测量光与从激光输出部发出的激光同轴。因此，使距离测量光在位于激光扫描部的上游侧的光路中同轴，因而可以通过操作激光扫描部扫描距离测量光。

此外，光接收透镜设置在汇合机构与一对光接收元件之间，并且可以使已经穿过汇合机构的距离测量光聚集。以这种方式，距离测量光可以在光接收面上形成适当的光斑，从而能够以高的精度测量距工件的距离。

另外，通过使用一对构件作为光接收元件，例如，即使当距离测量光因由工件的形状导致的渐晕(vignetting)而无法使距离测量光良好地被光接收元件中的一者接收时，仍然可以基于通过另一光接收元件接收的距离测量光测量距离。

根据本发明的第二方面，从汇合机构到一对光接收元件的光路长度可以比从汇合机构到距离测量光发出部的光路长度长。

根据该构造，各光接收元件均被配置成比距离测量光发出部远离汇合机构。结果，光接收透镜与各光接收元件之间的距离增加了各光接收元件所远离的那部分，因此能够提高测量分辨率。

根据本发明的第三方面，一对光接收元件可以沿与距离测量光发出部的光轴正交的方向配置。

根据本发明的第四方面，距离测量光发出部可以包括光投射透镜，光投射透镜设置在一对光接收元件与光接收透镜之间，并且光投射透镜被配置成使得距离测量光发出部的光轴穿过光投射透镜。

根据该构造，光接收透镜使从距离测量光发出部发出的距离测量光聚集。结果，能够使距离测量光与激光良好地同轴。

根据本发明的第五方面，壳体中可以设置有沿着距离测量光发出部的光轴延伸的支撑基台，距离测量光发出部可以包括距离测量光源，距离测量光源发出被光投射透镜聚集的距离测量光，并且距离测量光源和光投射透镜可以均经由支撑基台固定。

根据该构造，距离测量光源和光投射透镜形成一体的光投射模块，这在维持距离测量光源与光投射透镜之间的相对位置关系方面是有利的。

根据本发明的第六方面，一对光接收元件和光接收透镜可以均固定于支撑基台。

根据该构造，一对光接收元件和光接收透镜经由支撑基台固定。结果，各光接收元件和光接收透镜形成一体的光接收模块，这在维持各光接收元件与光接收透镜之间的相对位置关系方面是有利的。

此外，根据该构造，由于光投射模块和光接收模块经由支撑基台而一体化，所以容易安装与距离测量光有关的组成部件，并且在使位于发出侧的光路和位于光接收侧的光路彼此靠近方面是有利的。

根据本发明的第七方面，光接收透镜可以包括一对光接收透镜，其中，一对光接收透镜中的一者的光轴穿过一对光接收元件中的一者，并且一对光接收透镜中的另一者的光轴穿过一对光接收元件中的另一者。

根据本发明的第八方面，光接收透镜的主表面和一对光接收元件各自的光接收面可以被配置成不遵循scheimpflug原理。

根据本发明的第九方面，在光接收透镜与一对光接收元件各自的光接收面之间，或者在汇合机构与光接收透镜之间，或者在光接收透镜与一对光接收元件各自的光接收面之间以及在汇合机构与光接收透镜之间，可以设置有用于调整向光接收面入射的光量的光阑。

通常，在一些情况下，为了便于布局，光接收透镜的主表面与光接收元件的光接收面相对于彼此倾斜地配置。在这种情况下，尽管可以通过遵循所谓的scheimpflug原理进行配置来将焦点连接在光接收面上，但是各布局均是受限的。

相比之下，根据该构造，通过以不遵循scheimpflug原理的方式进行配置，可以使光接收透镜和各光接收元件自由地布局，并且通过设置光阑，还可以以高的精度测量距离。

根据本发明的第十方面，壳体可以包括位于至少在激光扫描部、汇合机构、一对光接收元件和光接收透镜下方的底板，并且当从底板观察时，激光扫描部、汇合机构、光接收透镜和一对光接收元件可以配置在大致相同高度。

根据该构造，通过使各个组成部件的高度位置大致相同，可以限制连接组成部件的光路的转折次数。结果，能够减少诸如用于使光路转折的反射镜等的组成部件的数量，从而能够降低制造成本。

根据本发明的第十一方面，激光扫描部可以包括第一扫描器和第二扫描器，第一扫描器沿第一方向扫描从激光输出部发出的激光，第二扫描器沿与第一方向大致正交的第二方向扫描被第一扫描器扫描过的激光，一对光接收元件可以接收被工件反射且被第一扫描器和第二扫描器反射的距离测量光，一对光接收元件可以被配置成使得一对光接收元件与第一扫描器和第二扫描器的相对位置关系彼此不同，并且当距离测量光已经被一对光接收元件中的至少一者接收时，距离测量部可以基于该距离测量光的光接收位置测量从激光加工设备到工件的表面的距离。

根据该构造，由工件反射的距离测量光被第一扫描器和第二扫描器反射以进入各光接收元件。在这里，取决于工件上的测量位置，被第一扫描器和第二扫描器反射的距离测量光可能不会到达各光接收元件，或者可能不会首先进入第一扫描器或第二扫描器。当距离测量光不到达光接收元件时，无法测量距工件的距离。

然而，如上所述，一对光接收元件被配置成使得它们与第一扫描器和第二扫描器的相对位置关系彼此不同。因此，例如，即使当被第二扫描器反射的距离测量光无法进入光接收元件中的一者时，仍然可以进入光接收元件中的另一者。通过构造成使用向光接收元件中的任一者入射的距离测量光测量距离，可以使能够在工件上测量距离的区域变宽。

根据本发明的第十二方面，距离测量光发出部可以对所述工件上的测量位置的周边部分多次发出距离测量光，距离测量部可以基于已经多次发出的距离测量光的各反射光多次测量从激光加工设备到周边部分的距离，并且距离测量部可以基于已经多次测量的从激光加工设备到周边部分的距离推定从激光加工设备到测量位置的距离。

根据本发明的第十三方面，距离测量部可以通过提取已经多次测量的从激光加工设备到周边部分的距离中的至少一部分推定从激光加工设备到测量位置的距离，并且可以基于被提取距离的比例确定测量的概率。

根据本发明的第十四方面，当概率等于或小于预定值时，距离测量部可以重新测量从激光加工设备到测量位置的距离。

如上所述，根据激光加工设备，能够以高的精度测量距工件的距离。

附图说明

图1是例示激光加工系统的整体构造的图；

图2是例示激光加工设备的示意性构造的框图；

图3a是例示打标机头的示意性构造的框图；

图3b是例示打标机头的示意性构造的框图；

图4是例示打标机头的外观的立体图；

图5是例示打标机头的内部结构的侧视图；

图6是例示打标机头的内部结构的立体图；

图7是例示激光引导部中的引导光发出部周围的构造的图；

图8是例示激光扫描部的构造的立体图；

图9是例示激光引导部、激光扫描部和距离测量单元的构造的截面图；

图10是例示连接激光引导部、激光扫描部和距离测量单元的光路的截面图；

图11是例示连接激光引导部、激光扫描部和距离测量单元的光路的立体图；

图12是例示距离测量单元的布局的立体图；

图13是例示距离测量单元的构造的立体图；

图14是例示距离测量单元的构造的截面图；

图15a是例示遵循scheimpflug原理的布局的图；

图15b是例示不遵循scheimpflug原理的布局的图；

图16a是例示光接收透镜周围的构造的主视图；

图16b是例示光接收透镜周围的构造的立体图；

图17a是与图16a对应的图，其中省略了光接收透镜；

图17b是与图16b对应的图，其中省略了光接收透镜；

图18是解释三角测量法的图；

图19是例示工件加工顺序的流程图；

图20a是例示漫反射光的图；

图20b是例示镜面反射光的图；

图21a是例示漫反射光的光接收量的图；

图21b是例示镜面反射光的光接收量的图；

图22a是例示向一对光接收元件入射的漫反射光的图；

图22b是例示向一对光接收元件入射的镜面反射光的图；

图23是例示使用一对光接收元件进行的距离测量程序的图；

图24是例示周边扫描的图；

图25a、图25b和图25c是例示通过周边扫描进行的平均处理的图；

图26是例示通过周边扫描进行的平均处理的具体程序的流程图；

图27是示意性示出光学系统的布局的图；

图28是示意性示出光学系统的布局的图；以及

图29是示意性示出光学系统的布局的图。

具体实施方式

下面将参照附图说明本发明的实施方式。以下说明仅是例示性的。

即，在本说明书中，将激光打标机作为激光加工设备的示例进行说明。然而，本文公开的技术还能够适用于一般的激光应用装置，而与激光加工设备和激光打标机的名称无关。

在说明书中，将刻印加工(printingprocessing)作为加工的代表性示例而说明。然而，加工不限于刻印加工，并且可以在诸如图像打标(imagemarking)等的使用激光的任何加工中使用。

<整体构造>

图1是例示激光加工系统s的整体构造的图，图2是例示激光加工系统s中的激光加工设备l的示意性构造的图。图1所示的激光加工系统s包括激光加工设备l以及连接到激光加工设备l的操作终端800和外部装置900。

图1和图2所示的激光加工设备l向作为加工对象的工件w照射从打标机头1发出的激光，并且通过对工件w的表面执行三维扫描来执行加工。在这里，“三维扫描”是指如下概念：在工件w的表面上扫描激光的照射目的地的二维动作(即“二维扫描”)与调整激光的焦点位置的一维动作的组合的总称。

特别地，根据本实施方式的激光加工设备l可以发出波长在1064nm附近的激光作为用于加工工件w的激光。波长与近红外(nir)波长区域对应。因此，在以下说明中，可以将用于加工工件w的激光称作“近红外激光”，以区别于其它激光。当然，其它波长的激光也可以用于加工工件w。

根据该实施方式的激光加工设备l可以经由内置在打标机头1中的距离测量单元5测量距工件w的距离，并且可以使用其测量结果调整焦点位置。

如图1和图2所示，激光加工设备l包括用于发出激光的打标机头1和用于控制打标机头1的打标机控制器100。

打标机头1和打标机控制器100在该实施方式中彼此分离，并且经由电气配线电连接并经由光纤线缆光学联接。

更一般地，打标机头1和打标机控制器100中的一者可以合并在另一者中以集成在一起。在这种情况下，可以适当地省略光纤线缆等。

操作终端800包括例如中央处理单元(cpu)和存储器，并且连接到打标机控制器100。操作终端800设定诸如刻印设定等的各种加工条件，并且还用作用于向用户示出与激光加工有关的信息的终端。操作终端800包括：显示部801，其用于向用户显示信息；操作部802，其接收来自用户的操作输入；以及储存装置803，其用于储存各种信息。

具体地，显示部801由例如液晶显示器或有机el面板构成。显示部801显示激光加工设备l的操作状态和加工条件等作为与激光加工有关的信息。操作部802由例如键盘和/或指示装置构成。在这里，指示装置包括鼠标和/或操纵杆等。操作部802被构造成接收来自用户的操作输入，并且用于经由打标机控制器100来操作打标机头1。

如上所述构成的操作终端800可以基于来自用户的操作输入设定激光加工时的加工条件。加工条件包括例如在工件w上刻印的字符串等的内容(打标图案)、激光所需的输出(目标输出)以及激光在工件w上的扫描速度。

此外，根据该实施方式的加工条件还包括与前述距离测量单元5有关的条件和参数(还称作“距离测量条件”)。该距离测量条件包括例如使指示通过距离测量单元5获得的检测结果的信号与距工件w的表面的距离相关联的数据等。

通过操作终端800设定的加工条件输出到打标机控制器100并储存在其条件设定储存部102中。操作终端800中的储存装置803可以根据需要储存加工条件。

例如，操作终端800可以合并在打标机控制器100中以集成在一起。在这种情况下，代替“操作终端”，使用诸如控制单元等的名称。然而，至少在该实施方式中，操作终端800和打标机控制器100彼此分离。

外部装置900根据需要连接到激光加工设备l的打标机控制器100。在图1所示的示例中，设置图像识别设备901和可编程逻辑控制器(plc)902作为外部装置900。

具体地，图像识别设备901确定例如在线上输送的工件w的类型和位置。例如，可以使用图像传感器作为图像识别设备901。plc902用于根据预定次序控制激光加工系统s。

除了上述装置和设备以外，激光加工设备l还可以连接到用于执行操作和控制的设备、用于执行各种其它类型的处理的计算机、储存设备、外围装置等。在这种情况下，例如，连接可以是诸如ieee1394、rs-232、rs-422和usb等的串行连接或者并行连接。可选地，可以通过诸如10base-t、100base-tx和1000base-t等的网络，采用电、磁或光连接。除了有线连接以外，连接可以是诸如ieee802等的无线lan，或者是使用诸如蓝牙(注册商标)等的电波、红外线、光通信等的无线连接。此外，例如可以使用各种存储卡、磁盘、磁光盘、半导体存储器和硬盘作为针对用于交换数据和储存各种设定等的储存设备使用的储存介质。

在下文中，将依次说明与打标机控制器100和打标机头1中的每一者的硬件构造有关的说明以及与通过打标机控制器100对打标机头1的控制有关的构造。

<打标机控制器100>

如图2所示，打标机控制器100包括：条件设定储存部102，其储存前述加工条件；控制部101，其基于储存在其中的加工条件控制打标机头1；以及激发光生成部110，其生成激光激发光(激发光)。

(条件设定储存部102)

条件设定储存部102被构造成储存经由操作终端800设定的加工条件，并且根据需要向控制部101输出所储存的加工条件。

具体地，条件设定储存部102使用易失性存储器、非易失性存储器、硬盘驱动器(hdd)等构成，并且可以临时或连续地储存指示加工条件的信息。当操作终端800合并在打标机控制器100中时，储存装置803可以被构造成还用作条件设定储存部102。

(控制部101)

控制部101通过基于储存在条件设定储存部102中的加工条件至少控制打标机控制器100中的激发光生成部110以及打标机头1中的激光输出部2、激光引导部3、激光扫描部4和距离测量单元5来实行工件w的刻印加工等。

具体地，控制部101包括cpu、存储器和输入/输出总线，并且基于指示经由操作终端800输入的信息的信号和指示从条件设定储存部102读取的加工条件的信号，生成控制信号。通过向激光加工设备l的各部分输出如此生成的控制信号，控制部101控制对工件w的刻印加工以及距工件w的距离的测量。

例如，当开始工件w的加工时，控制部101读取储存在条件设定储存部102中的目标输出，并且向激发光源驱动部112输出基于该目标输出生成的控制信号，以控制激光激发光的生成。

(激发光生成部110)

激发光生成部110包括：激发光源111，其生成与驱动电流对应的激光；激发光源驱动部112，其向激发光源111提供驱动电流；以及激发光聚光部113，其光学联接到激发光源111。激发光源111和激发光聚光部113固定在图中未示出的激发壳(excitationcasing)内。尽管省略了细节，但是激发壳体由具有优异热传导性的诸如铜等的金属制成，并且可以有效地消散来自激发光源111的热量。

下面将依次说明激发光生成部110的各部分。

激发光源驱动部112基于从控制部101输出的控制信号向激发光源111提供驱动电流。尽管省略了细节，但是激发光源驱动部112基于通过控制部101确定的目标输出来确定驱动电流，并且向激发光源111提供如此确定的驱动电流。

在从激发光源驱动部112提供驱动电流的同时，激发光源111振荡发生与该驱动电流对应的激光。例如，激发光源111包括激光二极管(ld)等，并且可以使用多个ld元件呈直线配置的ld阵列或ld条。当使用ld阵列或ld条作为激发光源111时，从各元件振荡的激光以线形(lineshape)输出并进入激发光聚光部113。

激发光聚光部113使从激发光源111输出的激光聚集，并且输出该激光作为激光激发光(激发光)。例如，激发光聚光部113包括聚焦透镜等，并且具有供激光入射的入射面和供激光激发光输出的出射面。激发光聚光部113经由前述光纤线缆光学联接到打标机头1。因此，从激发光聚光部113输出的激光激发光经由光纤线缆引导到打标机头1。

激发光生成部110可以是ld单元或ld模块，其中预先合并了激发光源驱动部112、激发光源111和激发光聚光部113。另外，从激发光生成部110发出的激发光(具体而言，从激发光聚光部113输出的激光激发光)可以是不偏振的，这消除了考虑偏振状态的变化的需要，其在设计上是有利的。特别地，对于激发光源111周围的构造，优选的是，在通过使用光纤使从配置有数十个ld元件的各ld阵列获得的光成束而将该光输出的ld单元自身中，设置使输出光不偏振的机构。

(其它组成部件)

打标机控制器100还包括距离测量部103，其经由距离测量单元5测量距工件w的距离。距离测量部103电连接到距离测量单元5，并且可以接收与通过距离测量单元5获得的测量结果有关的信号(至少指示距离测量光在距离测量光接收部5b中的光接收位置的信号)。

距离测量部103可以由控制部101构成。例如，还可以使控制部101用作距离测量部103。

稍后将说明距离测量部103的具体功能。

<打标机头1>

如上所述，通过激发光生成部110生成的激光激发光经由光纤线缆被引导到打标机头1。打标机头1包括：激光输出部2，其基于激光激发光放大、生成并输出激光；激光扫描部4，其向工件w的表面照射从激光输出部2输出的激光，以执行二维扫描；激光引导部3，其形成从激光输出部2到激光扫描部4的光路；以及距离测量单元5，其用于基于经由激光扫描部4投射和接收的距离测量光测量距工件w的表面的距离。

在这里，根据该实施方式的激光引导部3不仅形成光路，而且还使调整激光的焦点位置的诸如z扫描器(焦点调整部)33等的多个构件与发出引导光的引导光源(引导光发出部)36组合。

尽管将稍后说明细节，但是激光引导部3还包括：上游侧汇合机构31，其使从激光输出部2输出的近红外激光与从引导光源36发出的引导光汇合：和下游侧汇合机构35，其使被引导向激光扫描部4的激光与从距离测量单元5投射的距离测量光汇合。

图3a至图3b是例示打标机头1的示意性构造的框图，图4是例示打标机头1的外观的立体图。在图3a至图3b中，图3a例示了使用近红外激光加工工件w的情况，图3b例示了使用距离测量单元5测量距工件w的表面的距离的情况。

如图3a至图4所示，打标机头1包括壳体10，至少激光输出部2、激光引导部3、激光扫描部4和距离测量单元5设置在壳体10中。壳体10具有如图4所示的大致矩形的外形。壳体10的下表面由板状底板10a分隔。底板10a设置有用于向打标机头1的外部出射来自打标机头1的激光的出射窗部19。出射窗部19通过将可以透射近红外激光、引导光和距离测量光的板状构件嵌入沿板厚方向贯穿底板10a的通孔而构成。

图5是例示打标机头1的内部结构的侧视图，图6是例示打标机头1的内部结构的立体图。在以下说明中，“壳体10的纵向”是指图5中的左右方向，将图5的右侧称作“纵向上的一侧”，而将图5的左侧称作“纵向上的另一侧”。同样地，“壳体10的横向”是指与图5的纸面垂直的方向，将图5的纸面的背面侧称作“横向上的一侧”，而将图5的纸面的正面侧称作“横向上的另一侧”。

在其它图中，在一些情况下可以将与图5中的纵向对应的方向称作“壳体10的纵向”。同样地，在一些情况下可以将与图5中的横向对应的方向称作“壳体10的横向”。在以下说明中，存在将壳体10的纵向简称为“前后方向”、将壳体10的横向简称为“左右方向”的情况。

此外，以下说明中的“上下方向”等同于图5中的纸面上的上下方向。在其它图中，在一些情况下可以将与其对应的方向称作“上下方向”。

如图5至图6所示，壳体10的内部设置有分隔部11。壳体10的内部空间被分隔部11分隔成纵向上的一侧和另一侧。

具体地，分隔部11被形成为沿与壳体10的纵向垂直的方向延伸的平板状。此外，分隔部11在壳体10的纵向上配置在比壳体10的同方向上的中央部靠近纵向上的一侧(图4至图6中的前侧)的位置。

结果，壳体10中的被在纵向上的一侧分隔出的空间具有比被在纵向上的另一侧(图4至图6中的后侧)分隔出的空间短的纵向尺寸。在下文中，将壳体10中的被在纵向上的另一侧分隔出的空间称作第一空间s1，而将被在纵向上的一侧分隔出的空间称作第二空间s2。

在该实施方式中，激光输出部2、激光引导部3中的一部分组成部件、激光扫描部4和距离测量单元5配置在第一空间s1中。激光引导部3中的主要组成部件配置在第二空间s2中。

具体而言，第一空间s1被大致平坦的基板12分隔成位于横向上的一侧(图6中的左侧)的空间和位于横向上的另一侧(图6中的右侧)的空间。包括在激光输出部2中的组成部件主要配置在前一空间中。

具体而言，在第一空间s1中的位于横向上的一侧的空间内，在包括在激光输出部2中的组成部件当中的诸如光学透镜和光学晶体等的要求被尽可能气密地密封的光学组成部件21配置在由基板12等围绕的收纳空间中。

另一方面，例如，如图6所示，在包括在激光输出部2中的组成部件当中的诸如电气配线和散热器22等的不必要求被密封的组成部件隔着基板12配置在光学组成部件21的相反侧(第一空间s1中的横向上的另一侧)。

此外，如稍后说明的图8和图12所示，激光扫描部4可以以与激光输出部2中的光学组成部件21相同的方式，隔着基板12配置在横向上的一侧(还参照图10等)。具体地，根据该实施方式的激光扫描部4在与前述分隔部11在纵向上邻接的同时沿着壳体10的上下方向上的内底面配置。

另外，例如，如图6和图9所示，距离测量单元5以与激光输出部2中的散热器22相同的方式，配置在第一空间s1中的位于横向上的另一侧的空间内。具体地，例如，如图12所示，根据该实施方式的距离测量单元5配置在散热器22的下方并且从侧方紧固于基板12而不紧固于前述底板10a。

另外，包括在激光引导部3中的组成部件主要配置在第二空间s2中。在该实施方式中，包括在激光引导部3中的大部分组成部件收纳在由分隔部11和分隔出壳体10的前表面的盖构件17围绕的空间中。

在包括在激光引导部3中的组成部件当中的下游侧汇合机构35配置在第一空间s1中的位于分隔部11附近的部位。即，在该实施方式中，下游侧汇合机构35位于第一空间s1与第二空间s2之间的边界附近。

如上所述，下游侧汇合机构35被构造成使从激光引导部3向激光扫描部4引导的激光与从距离测量单元5投射的距离测量光汇合。然而，当激光扫描部4配置在位于横向上的一侧的空间中时，距离测量单元5隔着基板12配置在位于横向上的另一侧的空间中。因此，如图5所示，基板12中形成有沿板厚方向贯穿基板12的通孔12a(还参照图12)。通过通孔12a，激光引导部3、激光扫描部4和距离测量单元5光学联接。

此外，前述光纤线缆连接到壳体10的背面。光纤线缆连接到配置在第一空间s1中的激光输出部2。

在下文中，将依次说明激光输出部2、激光引导部3、激光扫描部4和距离测量单元5的构造。

(激光输出部2)

激光输出部2被构造成基于通过激发光生成部110生成的激光激发光生成用于刻印加工的近红外激光，并且向激光引导部3输出该近红外激光。

具体地，激光输出部2包括：激光振荡器21a，其基于激光激发光生成具有预定波长的激光，将该激光放大并发出近红外激光；光束采样器21b，其用于将通过激光振荡器21a振荡的近红外激光中的一部分分离；以及功率监测器21c，其供通过光束采样器21b分离的近红外激光入射。

尽管省略了细节，但是根据该实施方式的激光振荡器21a包括：激光介质，其执行与激光激发光对应的诱导发射以发出激光；q开关，其用于使从激光介质发出的激光脉冲振荡；以及镜，其使已经通过q开关执行过脉冲振荡的激光共振。

特别是在该实施方式中，使用棒状的nd：yvo4(钒酸钇)作为激光介质。结果，激光振荡器21a可以发出波长在1064nm附近的激光(前述近红外激光)。然而，本发明不限于该示例，例如，还可以使用掺杂有稀土元素的yag、ylf、gdvo4等作为其它激光介质。根据激光加工设备l的用途，可以使用各种固体激光介质。

另外，固体激光介质可以与波长转换元件组合，以将输出激光的波长转换成任何波长。此外，可以使用如下所谓的纤维激光器：使用纤维作为振荡器，而不使用块体作为固体激光介质。

另外，激光振荡器21a可以通过使诸如nd：yvo4等的固体激光介质与纤维组合而构成。在这种情况下，可以如使用固体激光介质的情况那样发出具有短脉冲宽度的激光，以抑制对工件w的热损伤，并且还可以如使用纤维的情况那样实现较高的输出和较快的刻印加工。

功率监测器21c检测近红外激光的输出。功率监测器21c电连接到打标机控制器100，并且可以向控制部101等输出其检测信号。

(激光引导部3)

激光引导部3形成向激光扫描部4引导从激光输出部2发出的近红外光的光路p。除了用于形成光路p的第一弯折镜32和第二弯折镜34以外，激光引导部3还包括z扫描器(焦点调整部)33和引导光源(引导光发出部)36等。所有这些组成部件均设置在壳体10内(主要设置在第二空间s2内)。

图7是例示激光引导部3中的引导光源36周围的构造的图，图8是例示激光扫描部4的构造的立体图。此外，图9是例示激光引导部3、激光扫描部4和距离测量单元5的构造的截面图，图10是例示连接激光引导部3、激光扫描部4和距离测量单元5的光路的截面图，图11是例示连接激光引导部3、激光扫描部4和距离测量单元5的光路的立体图。

如图6和图7所示，激光引导部3经由设置在分隔部11上方(具体地，设置于壳体10的上下方向上的中央部略上方)的输出窗部16与激光输出部2光学联接。以这种方式，使从激光输出部2输出的近红外激光通过输出窗部16向激光引导部3入射。

通过输出窗部16入射的近红外激光依次被第一弯折镜32和第二弯折镜34反射，并且穿过激光引导部3。调整被第一弯折镜32反射的近红外激光的焦点位置的z扫描器33配置在第一弯折镜32与第二弯折镜34之间。穿过z扫描器33且被第二弯折镜34反射的近红外激光进入激光扫描部4。

通过激光引导部3形成的光路p能够以作为焦点调整部的z扫描器33为界被一分为二。具体而言，可以将由激光引导部3形成的光路p分为：上游侧光路pu，其从激光输出部2到z扫描器33；和下游侧光路pd，其从z扫描器33到激光扫描部4。

更具体而言，上游侧光路pu设置在壳体10的内部，并且从激光输出部2中的输出窗部16依次穿过前述上游侧汇合机构31和第一弯折镜32到达z扫描器33。

下游侧光路pd设置在壳体10的内部，并且从z扫描器33依次穿过第二弯折镜34和前述下游侧汇合机构35到达激光扫描部4中的第一扫描器41。

如上所述，在壳体10中，上游侧汇合机构31设置在上游侧光路pu的途中，下游侧汇合机构35设置在下游侧光路pd的途中。

以下将依次说明与激光引导部3有关的构造。

-引导光源36-

引导光源36设置在壳体10内的第二空间s2中，并且发出用于在工件w的表面上投影出预定加工图案的引导光。引导光的波长设定在可见光范围内。作为示例，根据该实施方式的引导光源36发出波长在655nm附近的红色激光作为引导光。因此，当从打标机头1发出引导光时，用户可以在视觉上识别出引导光。

在该实施方式中，将引导光的波长设定为至少与近红外激光的波长不同。此外，如将稍后说明的，距离测量单元5中的距离测量光发出部5a发出波长与引导光和近红外激光的波长不同的距离测量光。因此，距离测量光、引导光和激光的波长彼此不同。

具体地，引导光源36以与输出窗部16和上游侧汇合机构31大致相同的高度配置在第二空间s2中，并且可以朝向壳体10的横向上的内侧发出可见光激光(引导光)。此外，引导光源36处于如下姿势：在该姿势下，从引导光源36发出的引导光的光轴与上游侧汇合机构31交叉。

在这里，“大致相同的高度”是指当从形成壳体10的下表面的底板10a观察时，高度位置大致相等。在其它说明中，还指从底板10a观察的高度。

因此，例如，当从引导光源36发出引导光使得用户可以使用近红外激光在视觉上识别出加工图案时，引导光到达上游侧汇合机构31。上游侧汇合机构31具有作为光学组成部件的二向色镜31a。如将稍后说明的，二向色镜31a在透射引导光的同时反射近红外激光。结果，使透过二向色镜31a的引导光与被二向色镜31a反射的近红外激光汇合并成为同轴的。

根据该实施方式的引导光源36被构造成基于从控制部101输出的控制信号发出引导光。

-上游侧汇合机构31-

上游侧汇合机构31使从作为引导光发出部的引导光源36发出的引导光与上游侧光路pu汇合。通过设置上游侧汇合机构31，可以使从引导光源36发出的引导光与上游侧光路pu中的近红外激光同轴。

如上所述，引导光的波长设定为至少与近红外激光的波长不同。因此，上游侧汇合机构31可以使用例如二向色镜而构成。

具体地，根据该实施方式的上游侧汇合机构31具有透射近红外激光和引导光中的一者而反射另一者的二向色镜31a。更具体而言，如图7等所示，二向色镜31a以如下姿势固定：在该姿势下，二向色镜31a的位于一侧的镜面面对输出窗部16，位于另一侧的镜面面对引导光源36。因此，近红外激光向二向色镜31a的位于一侧的镜面入射，而引导光向二向色镜31a的位于另一侧的镜面入射。

根据该实施方式的二向色镜31a可以反射激光而透射引导光。结果，可以使引导光与上游侧光路pu汇合，并且可以使引导光与近红外激光同轴。如图7所示，如此同轴的近红外激光和引导光到达第一弯折镜32。

-第一弯折镜32-

第一弯折镜32设置在上游侧光路pu的途中，并且被配置成使得光路pu弯折并指向下方。具体地，第一弯折镜32以与上游侧汇合机构31中的二向色镜31a大致相同的高度配置，并且可以反射因上游侧汇合机构31而同轴的近红外激光和引导光。

被第一弯折镜32反射的近红外激光和引导光向下传播，并且穿过z扫描器33到达第二弯折镜34。

-z扫描器33-

作为焦点调整部的z扫描器33配置在第一弯折镜32与第二弯折镜34之间，并且可以调整从激光输出部2发出的近红外激光的焦点位置。

具体而言，如图3a至图3b所示，根据该实施方式的z扫描器33包括：输入透镜33a，其供从激光输出部2发出的近红外激光透射；准直透镜33b，其供已经经过输入透镜33a的近红外激光穿过；输出透镜33c，其供已经穿过输入透镜33a和准直透镜33b的近红外激光穿过；透镜驱动部33d，其使输入透镜33a移动；以及外壳33e，其收纳输入透镜33a、准直透镜33b和输出透镜33c。

输入透镜33a是平凹透镜，准直透镜33b和输出透镜33c是平凸透镜。输入透镜33a、准直透镜33b和输出透镜33c被配置成使得它们的光轴彼此同轴。

此外，在z扫描器33中，透镜驱动部33d使输入透镜33a沿着光轴移动。以这种方式，可以在保持输入透镜33a、准直透镜33b和输出透镜33c的光轴相对于穿过z扫描器33的近红外激光同轴的同时，改变输入透镜33a与输出透镜33c之间的相对距离。结果，改变了向工件w照射的近红外激光的焦点位置。

在下文中，将更具体地说明包括在z扫描器33中的各部件。

外壳33e具有大致圆筒形状。如图3a至图3b所示，外壳33e的两端部处形成有用于供近红外激光穿过的开口33f。在外壳33e中，输入透镜33a、准直透镜33b和输出透镜33c沿上下方向依次配置。

在输入透镜33a、准直透镜33b和输出透镜33c当中的准直透镜33b和输出透镜33c固定在外壳33e的内部。输入透镜33a被设置成能够沿上下方向移动。透镜驱动部33d具有例如马达，并且使输入透镜33a沿上下方向移动。以这种方式，改变了输入透镜33a与输出透镜33c之间的相对距离。

例如，假定通过透镜驱动部33d将输入透镜33a与输出透镜33c之间的距离调整为相对短。在这种情况下，穿过输出透镜33c的近红外激光的聚光角变得相对小，因而近红外激光的焦点位置移动远离打标机头1的出射窗部19。

另一方面，假定通过透镜驱动部33d将输入透镜33a与输出透镜33c之间的距离调整为相对长。在这种情况下，穿过输出透镜33c的近红外激光的聚光角变得相对大，因而近红外激光的焦点位置靠近打标机头1的出射窗部19。

在z扫描器33中，输入透镜33a、准直透镜33b和输出透镜33c当中的输入透镜33a可以固定在外壳33e的内部，而准直透镜33b和输出透镜33c可以沿上下方向移动。可选地，输入透镜33a、准直透镜33b和输出透镜33c均可以沿上下方向移动。

结果，作为焦点调整部的z扫描器33用作用于沿上下方向扫描近红外激光的部分。

如上所述，使穿过z扫描器33的近红外激光与从引导光源36发出的引导光同轴。因此，通过操作z扫描器33，不仅可以调整近红外激光的焦点位置，而且还可以调整引导光的焦点位置。

根据该实施方式的z扫描器33(特别是z扫描器33中的透镜驱动部33d)被构造成基于从控制部101输出的控制信号进行操作。

-第二弯折镜34-

第二弯折镜34设置在下游侧光路pd的途中，并且被配置成使得光路pd弯折并指向后方。具体地，第二弯折镜34以与下游侧汇合机构35中的二向色镜35a大致相同的高度配置，并且可以反射已经穿过z扫描器33的近红外激光和引导光。

被第二弯折镜34反射的近红外激光和引导光向后传播，并且穿过下游侧汇合机构35到达激光扫描部(具体而言，到达第一扫描器41)。

-下游侧汇合机构35-

下游侧汇合机构35通过使从距离测量单元5中的距离测量光发出部5a发出的距离测量光与前述下游侧光路pd汇合，经由激光扫描部4向工件w引导距离测量光。另外，下游侧汇合机构35向距离测量单元5中的距离测量光接收部5b引导被工件w反射且依次向激光扫描部4和下游侧光路pd返回的距离测量光。

通过设置下游侧汇合机构35，可以使从距离测量发出部5a发出的距离测量光与下游侧光路pd中的近红外激光和引导光同轴。同时，通过设置下游侧汇合机构35，可以将从打标机头1发出且被工件w反射的距离测量光当中的向打标机头1入射的距离测量光向距离测量光接收部5b引导。

如上所述，距离测量光的波长设定为与近红外激光的波长和引导光的波长不同。因此，与上游侧汇合机构31同样，下游侧汇合机构35可以例如使用二向色镜构成。

具体地，根据该实施方式的下游侧汇合机构35具有透射距离测量光和引导光中的一者而反射另一者的二向色镜35a。更具体而言，二向色镜35a以与第二弯折镜34大致相同的高度配置并配置在第二弯折镜34的后方，并且相对于通孔12a配置在壳体10的横向上的左侧。

此外，如图9等所示，二向色镜35a以如下姿势固定：在该姿势下，二向色镜35a的位于一侧的镜面面对第二弯折镜34，位于另一侧的镜面面对基板12的通孔12a。因此，近红外激光和引导光向二向色镜35a的位于一侧的镜面入射，而距离测量光经由通孔12a向二向色镜35a的位于另一侧的镜面入射。

根据该实施方式的二向色镜35a可以在透射近红外激光和引导光的同时反射距离测量光。以这种方式，例如，当从距离测量单元5发出的距离测量光向二向色镜35a入射时，可以使距离测量光与下游侧光路pd汇合，并且可以使距离测量光与近红外激光和引导光同轴。如图3a至图3b所示，如此同轴的近红外激光、引导光和距离测量光到达第一扫描器41。

另一方面，被工件w反射的距离测量光向激光扫描部4返回，以到达下游侧光路pd。已经返回到下游侧光路pd的距离测量光被下游侧汇合机构35中的二向色镜35a反射，并且经由通孔12a到达距离测量单元5。

如图10等所示，当在平面图中观察壳体10时，从距离测量单元5向二向色镜35a入射的距离测量光和被二向色镜35a反射且向距离测量单元5入射的距离测量光均沿着左右方向(壳体10的横向)传播。

(激光扫描部4)

如图3a所示，激光扫描部4被构造成向工件w照射从激光输出部2发出且由激光引导部3引导的激光(近红外激光)，并且对工件w的表面执行二维扫描。

在图8所示的示例中，激光扫描部4被构造为所谓的双轴加尔瓦诺扫描器(biaxialgalvanoscanner)。即，激光扫描部4包括：第一扫描器41，其用于沿第一方向扫描从激光引导部3入射的近红外激光；和第二扫描器42，其用于沿第二方向扫描被第一扫描器41扫描过的近红外激光。

在这里，第二方向是指与第一方向大致正交的方向。因此，第二扫描器42可以沿与第一扫描器41大致正交的方向扫描近红外激光。在该实施方式中，第一方向等同于前后方向(壳体10的纵向)，第二方向等同于左右方向(壳体10的横向)。

第一扫描器41在其末端具有第一镜41a。第一镜41a以与第二弯折镜34和二向色镜35a大致相同的高度配置，并且配置在二向色镜35a的后方。因此，如图9所示，第二弯折镜34、二向色镜35a和第一镜41a沿着前后方向(壳体10的纵向)配置成列。

此外，第一镜41a由内置在第一扫描器41中的马达(未示出)旋转驱动。马达可以使第一镜41a绕着沿上下方向延伸的旋转轴旋转。通过调整第一镜41a的旋转姿势，可以调整第一镜41a对近红外激光的反射角度。

同样地，第二扫描器42在其末端具有第二镜42a。第二镜42a以与第一扫描器41中的第一镜41a大致相同的高度配置，并且配置在第一镜41a的右侧。因此，如图9所示，第一镜41a和第二镜42a沿着左右方向(壳体10的横向)配置。

此外，第二镜42a由内置在第二扫描器42中的马达(未示出)旋转驱动。马达可以使第二镜42a绕着沿前后方向延伸的旋转轴旋转。通过调整第二镜42a的旋转姿势，可以调整第二镜42a对近红外激光的反射角度。

因此，当近红外激光从下游侧汇合机构35向激光扫描部4入射时，近红外激光依次被第一扫描器41中的第一镜41a和第二扫描器41a中的第二镜42a反射，并且从出射窗部19向打标机头1的外部发出。

在这种情况下，通过操作第一扫描器41的马达以调整第一镜41a的旋转姿势，可以在工件w的表面上沿第一方向扫描近红外激光。同时，通过操作第二扫描器42的马达以调整第二镜42a的旋转姿势，可以在工件w的表面上沿第二方向扫描近红外激光。

另外，如上所述，不仅向激光扫描部4入射近红外激光，而且还向激光扫描部4入射已经穿过下游侧汇合机构35的二向色镜35a的引导光或被二向色镜35a反射的距离测量光。根据该实施方式的激光扫描部4通过分别操作第一扫描器41和第二扫描器42可以对如此入射的引导光或距离测量光执行二维扫描。

第一镜41a和第二镜42a可以采取的旋转姿势基本上设定在当近红外激光被第二镜42a反射时反射光穿过出射窗部19的范围内。

(距离测量单元5)

如图3b所示，距离测量单元5经由激光扫描部4投射距离测量光，并且向工件w的表面照射距离测量光。距离测量单元5还经由激光扫描部4接收被工件w的表面反射的距离测量光。

图12是例示距离测量单元5的布局的立体图。图13是例示距离测量单元5的构造的立体图，图14是示出距离测量单元5的构造的截面图。

图16a是例示光接收透镜57周围的构造的主视图，图16b是例示光接收透镜57周围的构造的立体图。图17a是与图16a对应的图，其中省略了光接收省透镜57，图17b是与图16b对应的图，其中省略了光接收透镜57。

距离测量单元5主要分为用于投射距离测量光的模块和用于接收距离测量光的模块。具体地，距离测量单元5包括：距离测量光发出部5a，其设置在壳体10中并向激光扫描部4发出用于测量从激光加工设备l中的打标机头1到工件w的表面的距离的距离测量光；和距离测量光接收部5b，其设置在壳体10中并经由激光扫描部4接收从距离测量光发出部5a发出且被工件w反射的距离测量光。距离测量单元5还包括从下方支撑距离测量光发出部5a和距离测量光接收部5b的支撑基台50，并且距离测量单元5经由支撑基台50固定在壳体10的内部。

如上所述，距离测量单元5设置在第一空间s1中的位于横向上的另一侧的空间内，并且配置在散热器22的下方。如图10等所示，距离测量单元5发出沿着壳体10的纵向向前的距离测量光，并且接收沿着纵向大致向后传播的距离测量光。

此外，距离测量单元5经由前述二向色镜35a与激光引导部3光学联接。然而，当距离测量单元5投射沿着壳体10的纵向的距离测量光时，二向色镜35a反射沿着壳体10的横向而非纵向传播的距离测量光。

因此，第三弯折镜59设置在壳体10的内部，以形成连接距离测量单元5和二向色镜35a的光路。如图9至图10等所示，在第一空间s1中的位于横向上的另一侧的空间内，第三弯折镜59配置在二向色镜35a和通孔12a的右侧并配置在距离测量单元5的前方。

第三弯折镜59以与下游侧汇合机构35中的二向色镜35a以及距离测量单元5中的距离测量光发出部5a和距离测量光接收部5b大致相同的高度配置。此外，第三弯折镜59以如下姿势固定：位于一侧的镜面面对通孔12a和二向色镜35a以及距离测量光发出部5a和距离测量光接收部5b。

因此，从距离测量光发出部5a向第三弯折镜59入射的距离测量光被第三弯折镜59反射并经由通孔12a向二向色镜35a入射。另一方面，返回到激光扫描部4且被二向色镜35a反射的距离测量光经由通孔12a向第三弯折镜59入射，并且被第三弯折镜59反射以进入距离测量光接收部5b。

在下文中，将依次说明包括在距离测量单元5中的各部分的构造。

-支撑基台50-

如图13至图14所示，支撑基台50被形成为沿着距离测量光发出部5a的光轴(即从距离测量光发出部5a发出的距离测量光的光轴ao)延伸，并且支撑基台50设置在壳体10的内部。根据该实施方式的支撑基台50由一体的板状体形成，并且具有沿着光轴ao延伸的矩形外形。

如图12等所示，支撑基台50以支撑基台50的纵向沿着壳体10的纵向的姿势配置，并且相对于基板12从侧方紧固，而不紧固于壳体10的底板10a。因此，如图5所示，支撑基台50在不接触底板10a的情况下以与底板10a间隔开的状态固定。

各种构件均可以附接于支撑基台50的上表面50a。具体地，包括在距离测量光接收部5b中的一对光接收元件56l和56r设置在支撑基台50的纵向上的一侧，即设置在与壳体10的后侧对应的部位。另一方面，包括在距离测量光接收部5b中的光接收透镜57与一对光接收元件56l和56r一起设置在支撑基台50的纵向上的另一侧，即设置在与壳体10的前侧对应的部位。在包括在距离测量光接收部5b中的构件当中的至少一对光接收元件56l和56r以及光接收透镜57均可以固定于支撑基台50。

距离测量光发出部5a固定于支撑基台50的上表面，固定在一对光接收元件56l和56r与光接收透镜57之间。如图14所示，根据该实施方式的距离测量光发出部5a通过使发出距离测量光的距离测量光源51和将从距离测量光源51发出的距离测量光聚光的光投射透镜52模块化而形成。在包括在距离测量光发出部5a中的构件当中的至少距离测量光源51和光投射透镜52均可以固定于支撑台50。

-距离测量光发出部5a-

距离测量光发出部5a设置在壳体10的内部，并且被构造成发出用于测量从激光加工设备l中的打标机头1到工件w的表面的距离的距离测量光。

具体地，距离测量光发出部5a包括前述距离测量光源51和光投射透镜52、收纳距离测量光源51和光投射透镜52的外壳53、以及引导通过光投射透镜52聚光的距离测量光的一对引导板54l和54r。距离测量光源51、光投射透镜52以及引导板54l和54r依次配置在壳体10的后侧，并且其排列方向大致等同于壳体10的纵向。

外壳53被形成为沿着壳体10和支撑基台50的纵向延伸的筒状，距离测量光源51附接在纵向上的一侧，即附接在与壳体10的后侧对应的一端部，而光投射透镜52附接在与壳体10的前侧对应的另一端部。距离测量光源51与光投射透镜52之间的空间以大致气密的方式密封。

距离测量光源51根据从控制部101输入的控制信号朝向壳体10的前侧发出距离测量光。具体而言，距离测量光源51可以发出在可见光范围内的激光作为距离测量光。特别地，根据该实施方式的距离测量光源51发出波长在690nm附近的红色激光作为距离测量光。

此外，距离测量光源51以如下姿势固定：在该姿势下，作为距离测量光发出的红色激光的光轴ao沿着外壳53的纵向。因此，距离测量光的光轴ao沿着壳体10和支撑基台50的纵向穿过光投射透镜52的中央部并到达外壳53的外部。

光投射透镜52在支撑基台50的纵向上位于距离测量光接收部5b中的一对光接收元件56l和56r与光接收透镜57之间。光投射透镜52处于距离测量光的光轴ao穿过光投射透镜52的姿势。

光投射透镜52可以是例如平凸透镜，并且能够以球面状的凸面面对外壳53的外部的姿势固定。光投射透镜52使从距离测量光源51发出的距离测量光聚光，并且向外壳53的外部发出该距离测量光。发出到外壳53外部的距离测量光到达引导板54l和54r。

引导板54l和54r被构造为沿支撑基台50的横向配置的一对构件，并且可以分别是沿支撑基台50的纵向延伸的板状体。引导板54l与引导板54r之间限定出用于发出距离测量光的空间。向外壳53的外部发出的距离测量光穿过如此限定的空间并到达透镜基台58

透镜基台58固定于支撑基座50的前端部的上表面，并且可以从下方将光接收透镜57支撑在距离测量光接收部5b中。如图13所示，透镜基台58设置有沿支撑基台50的纵向贯穿透镜基台58的通孔58a，通孔58a可以供从距离测量光源51发出的距离测量光穿过。

因此，从距离测量光源51发出的距离测量光穿过位于外壳53内部的空间、光投射透镜52的中央部、位于引导板54l与引导板54r之间的空间以及透镜基台58的通孔58a，并且向距离测量单元5的外部输出。如此输出的距离测量光被第三弯折镜59和下游侧汇合机构35中的二向色镜35a反射，并且进入激光扫描部4。

已经进入激光扫描部4的距离测量光依次被第一扫描器41的第一镜41a和第二扫描器42的第二镜42a反射，并且从出射窗部19向打标机头1的外部出射。

如在激光扫描部4的说明中所述，通过调整第一扫描器41的第一镜41a的旋转姿势，可以在工件w的表面上沿第一方向扫描距离测量光。同时，通过操作第二扫描器42的马达以调整第二镜42a的旋转姿势，可以在工件w的表面上沿第二方向扫描距离测量光。

如此扫描的距离测量光在工件w的表面上反射。如此反射的距离测量光中的一部分(在下文中，还称作“反射光”)经由出射窗部19进入打标机头1的内部。进入打标机头1的内部的反射光经由激光扫描部4向激光引导部3返回。反射光具有与距离测量光相同的波长，因而反射光被激光引导部3中的下游侧汇合机构35的二向色镜35a反射并经由通孔12a和第三弯折镜59进入距离测量单元5。

-距离测量光接收部5b-

距离测量光接收部5b设置在壳体10的内部，并且被构造成接收从距离测量光发出部5a发出且被工件w反射的距离测量光(等同于前述“反射光”)。

具体地，距离测量光接收部5b包括一对光接收元件56l和56r以及由前述透镜基台58支撑的光接收透镜57。一对光接收元件56l和56r均配置在支撑基台50的后端部中，而光接收透镜57和透镜基台58分别配置在支撑基台50的前端部中。因此，一对光接收元件56l和56r、光接收透镜57以及透镜基台58大致沿着壳体10和支撑基台50的纵向配置。

对于一对光接收元件56l和56r，它们各自的光轴al和ar以夹着距离测量光发出部5a中的距离测量光的光轴ao的方式配置在壳体10的内部。一对光接收元件56l和56r均接收已经返回到激光扫描部4的反射光。

具体而言，一对光接收元件56l和56r沿与距离测量光发出部5a的光轴ao正交的方向配置。在该实施方式中，一对光接收元件56l和56r的排列方向等同于壳体10和支撑基台50的横向(即左右方向)。在横向上，光接收元件56l配置在距离测量光源51的左侧，光接收元件56r配置在距离测量光源51的右侧。

一对光接收元件56l和56r均具有朝向斜前方指向的光接收面56a、均检测反射光在各光接收面56a上的光接收位置并输出指示其检测结果的信号(检测信号)。从光接收元件56l和56r输出的检测信号输入到打标机控制器100并到达前述距离测量部103。

在这里，配置在距离测量光源51左侧的光接收元件56l以其光接收面56a朝向斜左前方面对的姿势固定，配置在距离测量光源51右侧的光接收元件56r以其光接收面56a朝向斜右前方面对的姿势固定。

可以用作各光接收元件56l和56r的元件的示例包括：cmos图像传感器，其具有互补mos(cmos)；ccd图像传感器，其具有电荷耦合器件(ccd)；以及位置敏感检测器(psd)等。

在该实施方式中，光接收元件56l和56r均使用cmos图像传感器构成。在这种情况下，光接收元件56l和56r不仅可以检测反射光的光接收位置，而且还可以检测其所接收的光量分布。即，当光接收元件56l和56r均使用cmos图像传感器而构成时，在各光接收面56a上像素至少沿左右方向配置。在这种情况下，光接收元件56l和56r均可以读取和放大各像素的信号，并且向外部输出该信号。当反射光在光接收面56a上形成光斑时，基于反射光在该光斑处的强度确定各像素中的信号的强度。

根据该实施方式的一对光接收元件56l和56r可以至少检测指示反射光的光接收位置和反射光的强度的峰位置。

此外，从下游侧汇合机构35到各光接收元件56l和56r的光路长度比从下游侧汇合机构35到距离测量光发出部5a的光路长度长。这还可以通过如下事实理解：各光接收元件56l和56r均配置在距离测量光发出部5a的后方。

结果，距离测量光接收部5b的光路长度变得比距离测量光发出部5a的光路长度长。从光接收透镜57到各光接收元件56l和56r的距离仅增加了使距离测量光接收部5b的光路长度的长度变长的那部分。因此，这在提高距离测量光接收部5b中的测量分辨率方面是有利的，同时由于限制了壳体10的尺寸，所以抑制了壳体10的尺寸增加。

光接收透镜57配置在壳体10的内部，使得一对光接收元件56l和56r的光轴al和ar均穿过光接收透镜57。此外，光接收透镜57配置在连接下游侧汇合机构35与一对光接收元件56l和56r的光路的途中，并且可以是已经穿过下游侧汇合机构35的反射光在一对光接收元件56l和56r各自的光接收面56a和56a上聚光。

光接收透镜57还在上下方向上以与前述第三弯折镜59以及一对光接收元件56l和56r各自的光接收面56a大致相同的高度配置。因此，当从壳体10的底板10a观察时，激光扫描部4、下游侧汇合机构35、光接收透镜57以及一对光接收元件56l和56r以大致相同的高度配置。

与成对的光接收元件56l和56r同样，根据该本实施方式的光接收透镜57被构造为左右成对的光接收透镜57l和57r。一对光接收透镜57l和57r沿与距离测量光发出部5a的光轴ao正交的方向配置。

一对光接收透镜57l和57r中的位于左侧的光接收透镜57l被配置成使得一对光接收元件56l和56r中的位于左侧的光接收元件56l的光轴al穿过光接收透镜57l。同样地，一对光接收透镜57l和57r中的位于右侧的光接收透镜57r被配置成使得一对光接收元件56l和57r中的位于右侧的光接收元件56r的光轴ar穿过光接收透镜57r。

此外，如图14所示，光接收透镜57l和57r之间的在左右方向上的间隔比光接收元件56l和56r之间的在左右方向上的间隔短。

一对光接收透镜57l和57r分别使已经返回到激光扫描部4的反射光聚光，并且在相应的光接收元件56l和56r的光接收面56a上形成反射光的光斑。光接收元件56l和56r均向距离测量部103输出指示如此形成的光斑的峰位置的信号。

具体而言，一对光接收透镜57l和57r均被构造为i字形切割透镜(具有i字形轮廓的透镜)，该i字形切割透镜在与一对光接收元件56l和56r的排列方向垂直的方向(上下方向)上的尺寸比在该排列方向(左右方向)上的尺寸长。

通过使各光接收透镜57l和57r成为i字形切割透镜，上下方向上的尺寸变长，因而能够增加反射光的量。另外，通过使各光接收透镜57l和57r成为i字形切割透镜，例如，如图16a所示，可以在光接收透镜57l和57r之间形成间隙，并且可以确保用于提供前述通孔58a的空间。这在抑制从距离测量光发出部5a发出的距离测量光与由距离测量光接收部5b接收的反射光之间的干涉方面是有利的。

另外，如图13至图14所示，距离测量光发出部5a中的距离测量光源51和光投射透镜52在前后方向上配置在距离测量光接收部5b中的一对光接收元件56l、56r与一对光接收透镜57l、57r之间，并且被配置成在前后方向上比一对光接收透镜57l和57r靠近一对光接收元件56l和56r。这在抑制已经穿过各光接收透镜57l和57r的反射光与距离测量光发出部5a之间的干涉方面是有利的。

以位于左侧的光接收透镜57l和光接收元件56l为例，为了无论距工件w的距离如何均使反射光在光接收面56a上成像，考虑将距离测量光源51、光接收元件56l和光接收透镜57l配置成遵循scheimpflug原理。

如图15a所示，在遵循scheimpflug原理的构造(所谓的共轭成像光学系统)的情况下，光接收元件56l的光接收面56a必须倾斜，以使沿着光接收元件56l的光接收面56a延伸的直线56l与距离测量光源51的光轴ao和沿着光接收透镜57l的主表面延伸的直线57l的交点ps相交。这意味着光接收元件56l的布局受限。

作为深入研究的结果，本申请的发明人已经发现，取决于距离测量单元5的构造，光接收元件56的光接收面56a可能会相对于光接收透镜57l的主表面57a过度倾斜，并且可能导致反射光在光接收面56a上的全反射。

因此，在该实施方式中，沿着光接收透镜57l的主表面延伸的直线57l和沿着一对光接收元件56l和56r的各光接收面56a(特别地，与光接收透镜57l对应的光接收元件56l的光接收面56a)延伸的直线56l被配置成不遵循scheimpflug原理。

具体地，如图15b所示，沿着光接收元件56l的光接收面56a延伸的直线56l被配置不与距离测量光源51的光轴ao和沿着光接收透镜57l的主表面延伸的直线57l的交点ps相交。当采用这种配置时，能够提高光接收元件56l的布局自由度。

然而，当被配置成不遵循scheimpflug原理时，形成在光接收面56a上的光学图像(前述光斑)可能不会聚焦，并且该光学图像可能是模糊的。

因此，在该实施方式中，光接收透镜57l与对应的光接收元件56l的光接收面56a之间设置有用于调整向光接收面56a入射的光量的光阑(diaphragm)58b。具体地，光阑58b被形成为狭缝，其在上下方向上的尺寸比在左右方向上的尺寸长，这与光接收透镜57l的外形同样。此外，光阑58b与用于支撑光接收透镜57l的透镜基台58形成为一体，并且有助于光接收透镜57l周围的紧凑化。

代替设置在透镜基台58中的光阑58b，或者除了设置在透镜基台58中的光阑58b以外，还可以在下游侧汇合机构35与光接收透镜57l之间配置光阑。在这种情况下，光阑优选地配置在连接第三弯折镜59和光接收透镜57l的光路的途中。另外，透镜基台58设置有用于供距离测量光穿过光接收透镜57l和57r的开口。通过使开口的宽度变窄，开口自身可以用作光阑。

到目前为止说明的构造对于位于右侧的光接收透镜57r和光接收元件56r是相同的。即，位于右侧的光接收元件56r的光接收面56a被配置成不与距离测量光源51的光轴ao和位于右侧的光接收透镜57r的主表面的交点相交。于是，在包括在透镜基台58中的所有部位当中的位于配置在右侧的光接收透镜57r与对应的光接收元件56r的光接收面56a之间的部位设置有光阑58c，光阑58c被形成为上下方向上的尺寸比左右方向上的尺寸长的狭缝。

此外，如从图9等清楚可见的，一对光接收元件56l和56r被配置成使得它们与第一扫描器41和第二扫描器42的相对位置关系彼此不同。

反射光在打标机头1内部遵循的光路偏离距离测量光在与距工件w的表面的距离相对应地发出时遵循的光路。以光接收元件56l和56r各自的光接收面56a上的光接收位置反映彼时的距离的大小。因此，通过检测各光接收面56a上的光接收位置(在该实施方式中为光斑的峰位置)，可以测量距工件w的表面的距离。

以这种方式，激光加工设备l可以基本上基于反射光在光接收元件56l和56r的各光接收面56a中的光接收位置测量距工件w的表面的距离。作为距离测量方法，使用所谓的三角测量法。

<距离测量方法>

图18是解释三角测量法的图。在图18中，仅示出了距离测量单元5。然而，以下说明还适用于如上所述的经由激光扫描部4发出距离测量光的情况。

如图18所示，当从距离测量光发出部5a中的距离测量光源51发出距离测量光时，该距离测量光照射到工件w的表面上。当距离测量光被工件w反射时，如果除去镜面反射的影响，则反射光(特别地，漫反射光)会大致各向同性地传播。

如此传播的反射光包括经由光接收透镜57l进入光接收元件56l的成分。然而，对光接收元件56l的入射角依据打标机头1与工件w之间的距离而增大或减小。当对光接收元件56l的入射角增大或减小时，光接收面56a上的光接收位置增多或减少。

以此方式，打标机头1与工件w之间的距离和光接收面56a上的光接收位置以预定的关系彼此相关联。因此，通过预先掌握该关系并将其储存在例如打标机控制器100中，可以计算从光接收面56a上的光接收位置到打标机头1的距离和到工件w的距离。这种计算方法只不过是使用所谓的三角测量法的方法。

即，前述距离测量部103基于距离测量光在距离测量光接收部5b中的光接收位置，通过三角测量法测量从激光加工设备l到工件w的表面的距离。

具体地，前述条件设定储存部102预先储存光接收面56a上的光接收位置与打标机头1和工件w的表面间距离之间的关系。另一方面，向距离测量部103输入如下信号：指示距离测量光在距离测量光接收部5b中的光接收位置的信号，具体而言，指示由反射光在光接收面56a上形成的光斑的峰位置的信号。

距离测量部103基于所输入的信号以及储存在条件设定储存部102中的关系测量距工件w的表面的距离。如此获得的测量值被输入到例如控制部101，并且用于通过控制部101控制z扫描器33等。

<工件w的加工顺序>

在下文中，将说明通过激光加工设备l对工件w的加工顺序，作为通过距离测量部103获得的测量结果的使用示例。图19是例示工件w的加工顺序的流程图。

图19所示的控制处理可以由能够控制激发光生成部110、激光输出部2、z扫描器33、激光扫描部4、距离测量光发出部5a和引导光源36的控制部101实行。

首先，在步骤s101中，当用户对操作终端800操作时，设定激光加工时的加工条件。例如，在步骤s101中设定的加工条件包括刻印在工件w的表面上的字符串等的内容(打标图案)，以及该字符串的布局等。

在随后的步骤s102中，控制部101基于在步骤s101中设定的加工条件确定工件w的表面上的待测量距打标机头1的距离所在的多个位置(在下文中，还称作“测量位置”)。

在随后的步骤s103中，控制部101通过控制距离测量光发出部5a经由距离测量部103测量从激光加工设备l到工件w的表面的距离。

具体地，在步骤s103中，对于在步骤s102中确定的各测量位置，控制部101使距离测量光发出部5a发出距离测量光，并且使距离测量光接收部5b接收反射光。然后，向距离测量部103输入指示反射光在距离测量光接收部5b中的光接收位置的信号，并且距离测量部103测量距工件w的表面的距离。距离测量部103向控制部101输入指示如此测量的距离的信号。

在随后的步骤s104中，控制部101基于步骤s103中的测量结果(即基于各测量位置处的距离测量值)确定z扫描器33的控制参数，使得焦点位置与相应的测量值匹配。

具体地，在步骤s104中，控制部101确定在各测量位置处透镜驱动部33d的控制参数，即确定在各测量位置处输入透镜33a与输出透镜33c之间的相对距离。

在随后的步骤s105中，控制部101经由z扫描器33调整各测量位置处的焦点位置，并且在通过z扫描器33调整焦点位置之后，经由引导光源36向工件w的表面照射引导光。同时，控制部101控制激光扫描部4，以利用从引导光源36发出的引导光追踪打标图案。

使引导光与近红外激光汇合的上游侧汇合机构31设置在z扫描器33的上游侧。因此，通过z扫描器33对焦点位置的调整，不仅可以调整近红外激光的焦点位置，而且还可以调整引导光的焦点位置。

此外，通过适当地控制激光扫描部4，反复执行引导光对打标图案的追踪。以这种方式，归因于人眼的残像效应，会在工件w的表面上连续显示出打标图案。此时，为了使通过残像效应的连续显示有效，能够想到将引导光的扫描速度设定为等于或大于发生残像现象的最小速度。另一方面，取决于诸如工件w的材料和近红外激光的输出等的条件，在刻印加工期间近红外激光的扫描速度可能过慢。响应于此，将引导光的扫描速度设定为高于近红外激光的扫描速度的速度，即设定为等于或高于发生残像现象的最小速度的速度。

在随后的步骤s106中，控制部101完成与打标图案有关的设定，并且基于该设定实行刻印加工。代替步骤s106，与打标图案有关的设定可以传送到条件设定储存部102或操作终端800并储存。

<与下游侧汇合机构35有关的构造>

根据该实施方式，当测量从激光加工设备l(特别地，打标机头1)到工件w的表面的距离时，距离测量光发出部5a发出距离测量光。如图3b所示，从距离测量光发出部5a发出的距离测量光依次穿过下游侧汇合机构35和激光扫描部4，并且照射到工件w。如图3b所示，向工件w照射的距离测量光在被工件w反射之后依次向激光扫描部4和下游侧汇合机构35返回，并且到达距离测量光接收部5b。然后，如图18所示，距离测量部103基于距离测量光在距离测量光接收部5b中的光接收位置测量距工件w的表面的距离。

在这里，如图3a所示，下游侧汇合机构35设置在连接作为焦点调整部的z扫描器33和激光扫描部4的区间中，并且使从距离测量光发出部5a发出的距离测量光与已经穿过z扫描器33的近红外激光同轴。因此，使距离测量光在位于激光扫描部4的上游侧的光路中同轴，因而可以通过操作激光扫描部4扫描距离测量光。

同时，还使距离测量光在位于z扫描器33的下游侧的光路中同轴。因此，可以在不过度增大z扫描器33中的外壳33e的开口33f的情况下确保距离测量光的测量分辨率。

此外，根据该实施方式，不仅从距离测量光发出部5a发出的距离测量光不穿过z扫描器33，而且被工件w反射且由距离测量光接收部5b接收的距离测量光也不穿过z扫描器33。因此，距离测量光发出部5a和距离测量光接收部5b可以彼此靠近地配置，并且可以抑制壳体10的由温度变化导致的变形等的影响。这在确保距离测量部103的测量精度方面是有效的。

另外，根据该实施方式，如图3a所示，从作为引导光发出部的引导光源36发出的引导光依次穿过上游侧汇合机构31、z扫描器33、下游侧汇合机构35和激光扫描部4，并且照射到工件w。

在这里，上游侧汇合机构31设置在激光输出部2与z扫描器33之间，并且使从引导光源36发出的引导光与从激光发出部2发出的激光同轴。因此，引导光和激光在位于z扫描器33的上游侧的光路(上游侧光路pu)中汇合，因而可以通过操作z扫描器33调整引导光的焦点位置。结果，可以改善引导光的可见性。

如上所述，根据该实施方式，通过分离地设置距离测量光的光路和引导光的光路，可以实现距离测量光的测量分辨率和引导光的可视性两者。

此外，如图3a等所示，通过使用二向色镜35a构成下游侧汇合机构35，可以抑制距离测量光和引导光的衰减，并且可以通过下游侧汇合机构35使距离测量光与引导光同轴。

另外，如图19所示，当向工件w的表面投影加工图案时，可以使用具有调整后的焦距的引导光。以这种方式，能够改善引导光和加工图案的可见性。

<下游侧汇合机构35的变形例>

在前述实施方式中，距离测量光发出部5a被构造成发出波长与引导光不同的距离测量光，下游侧汇合机构35被构造成包括透射距离测量光和引导光中的一者而反射另一者的二向色镜35a。然而，不限于该构造。

例如，下游侧汇合机构35可以包括使距离测量光和引导光中的一者分离的偏振分束器。在这种情况下，距离测量光发出部5a发出包括与引导光不同的偏振成分的距离测量光。

该变形例可以通过例如用偏振分束器代替图3a中的二向色镜35a来实施。在这种情况下，例如，仅需要将距离测量光、引导光和近红外激光中的一者设定为圆偏振光，将其它几者设定为线性偏振光。

<与距离测量单元5有关的构造>

根据该实施方式，当测量从激光加工设备l(特别地，打标机头1)到工件w的表面的距离时，距离测量光发出部5a发出距离测量光。如图3b所示，从距离测量光发出部5a发出的距离测量光依次穿过下游侧汇合机构35和激光扫描部4，并且照射到工件w。如图3b所示，照射到工件w的距离测量光在被工件w反射之后依次向激光扫描部4和下游侧汇合机构35返回，并且到达距离测量光接收部5b的光接收透镜57。然后，已经穿过光接收透镜57的距离测量光(反射光)到达一对光接收元件56l和56r各自的光接收面56a。如图18所示，距离测量部103基于距离测量光在光接收面56a上的光接收位置，测量距工件w的表面的距离。

在这里，汇合机构设置在激光输出部与激光扫描部之间，并且使从距离测量光发出部发出的距离测量光与从激光输出部发出的激光同轴。因此，使距离测量光在位于激光扫描部4的上游侧的光路(上游侧光路pu)中同轴，因而可以通过操作激光扫描部4扫描距离测量光。

此外，光接收透镜57设置在下游侧汇合机构35与一对光接收元件56l和56r之间，并且可以使已经穿过下游侧汇合机构35的距离测量光聚集。以这种方式，距离测量光可以在光接收面56a上形成适当的光斑，从而能够以高的精度测量距工件w的距离。

另外，通过使用一对构件作为光接收元件56l和56r，例如，即使当距离测量光因由工件的形状导致的渐晕而无法被光接收元件56l良好地接收时，仍然可以基于通过另一光接收元件56r接收的距离测量光测量距离。

此外，如图3b等所示，光接收元件56l和56r均被配置成比距离测量光发出部5a远离下游侧汇合机构35。结果，光接收透镜57与各光接收元件56l和56r之间的距离增加了使各光接收元件56l和56r远离的那部分，因此能够提高测量分辨率。

另外，如图13至图14等所示，距离测量光源51和光投射透镜52经由支撑件固定。结果，距离测量光源51和光投射透镜52形成一体的光投射模块，这在维持距离测量光源51与光投射透镜52之间的相对位置关系方面是有利的。

此外，如图13至图14等所示，一对光接收元件56l和56r以及光接收透镜57经由支撑基台50固定。结果，各光接收元件56l和56r以及光接收透镜57形成一体的光接收模块，这在维持各光接收元件56l和56r与光接收透镜57之间的相对位置关系方面是有利的。

此外，由于光投射模块和光接收模块经由支撑基台50而一体化，所以容易安装与距离测量光有关的组成部件，并且在使位于发出侧的光路和位于光接收侧的光路彼此靠近方面是有利的。

另外，通常，在一些情况下，为了便于布局，光接收透镜57的主表面与光接收元件56l和56r的光接收面56a相对于彼此倾斜地配置。在这种情况下，尽管可以通过遵循所谓的scheimpflug原理进行配置来将焦点连接在光接收面56a上，但是各布局均是受限的。

相比之下，如图15b所示，通过以不遵循scheimpflug原理的方式进行配置，可以使光接收透镜57以及各光接收元件56l和56r自由地布局，并且通过设置光阑58b和58c，还可以以高的精度测量距离。

此外，通过使激光扫描部4、下游侧汇合机构35、光接收透镜57以及一对光接收元件56l和56r的高度位置大致相同，可以限制连接组成部件的光路的转折次数。结果，能够减少诸如用于使光路转折的反射镜等的组成部件的数量，从而能够降低制造成本。

另外，由工件w反射的距离测量光被第一扫描器41和第二扫描器42反射，以进入各光接收元件56l和56r。在这里，取决于工件w上的测量位置，被第一扫描器41和第二扫描器42反射的距离测量光可能不会到达各光接收元件56l和56r，或者可能不会首先进入第一扫描器41或第二扫描器42。当距离测量光不到达光接收元件56l和56r时，无法测量距工件w的距离。

然而，从图9等可以看出，一对光接收元件56l和56r被配置成使得它们与第一扫描器41和第二扫描器42的相对位置关系彼此不同。因此，例如，即使当被第二扫描器42反射的距离测量光无法进入光接收元件56l时，仍然可以进入另一光接收元件56r。通过构造成使用向光接收元件56l和56r中的任一者入射的距离测量光测量距离，可以使能够在工件w上测量距离的区域变宽。

<使用一对光接收元件56l和56r的测量>

图20a是例示漫反射光的图，图20b是例示镜面反射光的图。图21a是例示漫反射光的光接收量的图，图21b是例示镜面反射光的光接收量的图。此外，图22a是例示向一对光接收元件56l和56r入射的漫反射光的图，图22b是例示向一对光接收元件56l和56r入射的镜面反射光的图。

当距离测量光被工件w反射时，如图20a所示，所谓的漫反射光大致各向同性地传播。另一方面，取决于工件w的材料，除了图20a所示的漫反射光以外，还可以生成如图20b所示的镜面反射光。

例如，当仅漫反射光向光接收元件56l的光接收面56a入射时，如图21a所示，各光接收位置(具体地，配置在光接收面56a上的像素的位置)处的反射光的光量(由反射光形成的光斑的光量)均遵循如下的正态分布：该正态分布的峰在预定位置x0处。在这种情况下，向距离测量部103输入指示预定位置x0的峰信号。

通常，镜面反射光具有比漫反射光高的强度。因此，当镜面反射光向光接收元件56l的光接收面56a入射时，如图21b所示，各光接收位置处的反射光的光量的峰均将会在偏离预定位置x0的位置x1处。在这种情况下，向距离测量部103输入的是指示位置x1的峰信号，而非指示预定位置x0的信号。从测量精度的角度出发，这种状况是不期望的。

相比之下，在该实施方式中，如图22a所示，使用包括一对光接收元件56l和56r的构造。因此，如图22b所示，即使当向光接收元件56l入射镜面反射光时，仍然可以通过使用向另一光接收元件56r入射的漫反射光测量距离来确保测量精度。

-具体的控制处理-

图23是例示使用一对光接收元件56l和56r的距离测量程序的图。

首先，在步骤s201中，距离测量部103基于向光接收元件56l的光接收面56a入射的反射光的光接收量计算该反射光的强度。

在随后的步骤s202中，距离测量部103基于向另一光接收元件56r的光接收面56a入射的反射光的光接收量计算该反射光的强度。

在随后的步骤s203中，距离测量部103计算在步骤s201中计算出的强度与在步骤s202中计算出的强度之间的偏差。然后，距离测量部103判断如此计算出的偏差是否等于或大于预定值。当判断为“否”时，处理前进到步骤s204。当判断为“是”时，处理前进到步骤s206。

在步骤s204中，距离测量部103确定镜面反射光不向两光接收元件56l和56r入射，并且在步骤s205中使用两个光接收元件56l和56r测量距离。例如，距离测量部103使用各光接收元件56l和56r计算距离，并且使用其平均值用作最终的测量结果。

另一方面，在步骤s206中，距离测量部103确定镜面反射光向两个光接收元件56l和56r中的一者入射，并且在步骤s207中不使用两光接收元件56l和56r测量距离。例如，距离测量部103可以选择一对光接收元件56l和56r中的反射光的强度较小的光接收元件，并且可以使用所选择的光接收元件计算距离。可选地，距离测量部103可以通过执行距离测量光的二维扫描改变待测量的坐标。

-控制处理的变形例-

在图23例示的流程图中，被构造成使得计算并比较各光接收元件56l和56r处的反射光的强度。然而，不限于该构造。例如，在步骤s201至s202中，距离测量部103可以使用各光接收元件56l和56r而非各光接收元件56l和56r处的反射光的强度来测量距离。在这种情况下，在步骤s203中，不比较反射光的强度，而是比较使用各光接收元件56l和56r计算的距离。

然后，当使用各光接收元件56l和56r计算出的距离的偏差等于或小于预定值时，确定在光接收元件56l和56r两者上没有入射镜面反射光。当偏差大于预定值时，确定在两个光接收元件56l和56r中的一者上入射了镜面反射光。在前一种情况下，以与上述步骤s205相同的方式进行处理。在后一种情况下，可以计算并比较各光接收元件56l和56r处的反射光的强度，以便识别入射有镜面反射光的元件，或者可以如上所述地改变待测量的坐标。

<一对光接收元件56l和56r的布局>

图27至图29是示意性示出光学系统的布局的图。图27至图29中的粗虚线表示从距离测量光源51发出且照射到工件w的距离测量光的轨迹。图27至图29中的实线和细虚线表示被工件w反射且到达光接收透镜57l和57r的反射光的轨迹。其它附图标记和符号的含义与其它附图中的相同。

如图27所示，当仅使用一对光接收透镜57l和57r中的一者时，依据工件w的测量位置，存在反射光不穿过第一反射镜41a或第二反射镜42a的可能性。在图27所示的示例中，用实线表示的反射光不穿过第二反射镜42a，因而反射光不到达光接收透镜57r，从而不能测量距离。因此，距离能够被测量的区域受限。

为了解决该问题，可以想到使供距离测量光跟随的光路和供反射光跟随的光路尽可能靠近。然而，当以这种方式构造时，如图28所示，由反射光相对于距离测量光形成的角度(所谓的光投射/接收角)会变得过小，因而对于改善测量精度而言仍然存在余地。

相比之下，如图29所示，通过使用一对光接收透镜57l和57r，即使当反射光不到达光接收透镜57r时，反射光仍然可以到达另一光接收透镜57l。在这种情况下，可以使由反射光相对于距离测量光形成的角度(所谓的光投射/光接收角)较大，因而在改善测量精度方面是有利的。

以这种方式，根据该实施方式的距离测量单元5可以在不使距离能够被测量的区域变窄的情况下改善测量精度。

<使用周边扫描(peripheralscanning)进行的测量>

图24是例示周边扫描的图，图25a、图25b和图25c是例示通过周边扫描进行的平均处理的图。

如图24中的左图所示，到目前为止说明的测量方法测量特定坐标pm(在工件w的表面上定义的坐标，在下文中还称作“距离测量坐标”)处的距离。然而，用于抑制镜面反射的影响的方法不限于此。例如，可以考虑以下方法(在下文中称作“周边扫描”)。

作为具体示例，距离测量光发出部5a对工件w上的测量位置(与前述距离测量坐标pm对应)的周边部分多次发出距离测量光。距离测量部103基于已经多次发出的距离测量光的各反射光，多次测量从激光加工设备l到周边部分的距离，并且基于已经多次测量的距离，推定从激光加工设备l到距离测量坐标pm的距离。

即，不测量到距离测量坐标pm的距离。而是，测量位于距离测量坐标pm周围的各坐标处的距离，并且使用其测量结果推定到距离测量坐标pm的距离。

例如，如图24中的右图所示，距离测量部103可以通过以跟随大致圆形轨迹的方式扫描距离测量光而依次测量位于距离测量坐标pm周围的1号坐标，2号坐标、3号坐标、4号坐标、5号坐标……。

大致圆形轨迹仅是示例。例如，可以沿着椭圆形轨迹或螺旋形轨迹或线性轨迹执行扫描。

即使当使用圆形轨迹时，也可以改变其直径，或者可以改变二维扫描的速度，或者可以改变用于测量距离的时刻。可选地，可以使圆形轨迹循环多次。

例如，当使用圆形轨迹时，使用距离测量光测量距离的时刻可以是具有如图24中的右图中所示的大致相等间隔的时刻，或者可以是具有不相等间隔的时刻。

例如，如图25a、图25b和图25c所示，可以对如此获得的测量结果求平均。在图25a、图25b和图25c中，黑圆圈表示通过光接收元件56l获得的距离测量值，白圆圈表示通过另一光接收元件56r获得的距离测量值。各测量值均等于当对前述距离测量坐标pm执行周边扫描时的测量结果。这里的“平均”包括通过简单平均或修整平均(trimaverage)获得的平均值。可以使用模式值(modevalue)代替平均值。

在图25a中，沿着水平轴延伸的虚线表示通过对所有测量值求平均获得的平均值(初始平均值)。与平均值有大幅偏差的圈意味着接收到镜面反射光。如上所述，需要尽可能地抑制镜面反射光的影响。

因此，如图25b所示，距离测量部103计算平均值与各测量值之间的偏差，并且当该偏差超过预定值时(具体地，当测量值在直线l1上方时，或者当测量值在直线l2下方时)，认为该测量值反映出了镜面反射光的影响。距离测量部103从平均值的计算中排除被认为反映出镜面反射光的影响的测量值。

距离测量部103提取已经多次测量的从激光加工设备l到周边部分的距离中的至少一部分(认为不反映镜面反射光的影响的测量值)，并且使用距离的被提取部分重新计算平均值。

重新计算出的平均值(新平均值)如图25c所示。距离测量部103推定出通过重新计算获得的平均值是到距离测量坐标pm的距离。以这种方式，通过组合周边扫描和平均处理，能够尽可能地抑制镜面反射光的影响，从而能够改善测量精度。

当距离测量部103通过提取多次测量的距离中的至少一部分来测量从激光加工设备l到距离测量坐标pm的距离时，距离测量部103可以基于被提取距离的比例确定测量值的概率(probability)。

当如上所述地确定的概率等于或小于预定值时，距离测量部103可以重新测量从激光加工设备l到距离测量坐标pm的距离。

-具体的控制处理-

图26是例示通过周边扫描进行平均处理的具体程序的流程图。首先，在步骤s301中，距离测量部103确定测量参数。在步骤s301中确定的测量参数包括诸如周边扫描轨迹、轨迹的尺寸、当跟随轨迹时的二维扫描的速度以及用于测量距离的时刻等的参数。另外，还可以使用距离测量坐标pm、从距离测量光发出部5a发出的距离测量光的强度、光接收面56a的灵敏度等作为测量参数。测量参数可以由用户手动设定，或者可以从存储在条件设定存储部102等中的数据自动读取。

在随后的步骤s302中，距离测量部103开始周边扫描。

在随后的步骤s303中，距离测量部103执行距离测量光的二维扫描，以测量距离测量坐标pm周围的距离。

特别地，在该实施方式中，如步骤s304所示，从距离测量单元5中的一对光接收元件56l和56r的各个光接收位置测量距离。

在随后的s304中，距离测量部103判断是否已经测量了与所有测量点(距离测量坐标pm周围的测量点)有关的距离。当判断为“是”时，处理前进到步骤s306，以确定周边扫描已经完成。当判断为“否”时，处理返回到步骤s303以继续执行周边扫描。

在步骤s305之后的步骤s307中，距离测量部103计算平均值(初始值)。如图25a所示，这里的平均值等于通过对利用周边扫描获得的所有测量值求平均而获得的平均值。

在随后的步骤s308中，距离测量部103将各测量值(各测量点处的测量值)与平均值(初始值)进行比较。

在随后的步骤s309中，如图25b所示，距离测量部103排除与平均值(初始值)偏差等于或大于预定值的测量值。

在随后的步骤s310中，如图25c所示，距离测量部103使用在步骤s309中未排除的剩余测量值计算平均值(修正值)。这里的修正值等于图25c所示的新平均值，并且可以视作从打标机头1到距离测量坐标pm的距离的推定值。

在随后的步骤s311中，距离测量部103计算测量的概率。具体地，距离测量部103计算在步骤s310的计算中使用的测量值的数量与通过周边扫描获得的测量值的总数的比例。距离测量部103将如此计算出的比例视作概率。

在随后的步骤s312中，距离测量部103判断在步骤s311中计算出的概率是否在可接受范围内。当判断为“是”时，处理返回。当判断为“否”时，处理前进到步骤s313。

在步骤s313中，距离测量部103重新设定在步骤s301中设定的测量参数，并且返回到步骤s302。这相当于使用重新设定的测量参数再次执行测量，即执行重新测量(重试)。

尽管在图中未示出，但是可以执行使用重新测量(重试)的次数作为控制参数的处理。例如，当重试的次数超过预定次数时，可以自动改变距离测量坐标pm。

-控制处理的变形例-

在图26所示的流程图中，例示了使用距离测量值的处理。然而，不限于该构造。如在图23所示的流程图中，可以使用利用反射光的强度的处理。

<其它变形例>

在前述实施方式中，距离测量单元5被构造成包括两个光接收元件56l和56r以及一个距离测量光源51。然而，不限于该构造。距离测量单元5可以包括例如三个或更多个光接收元件，或者可以包括两个或更多个距离测量光源。在这种情况下，三个或更多个光接收元件可以在水平面上并排配置，或者可以使用上下方向三维地配置。另外，两个或更多个光接收透镜可以用于一个光接收元件，并且多个光接收透镜可以三维地配置。