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。

日本特开2008-215829号公报(专利文献2)公开了如在日本特开2006-315031号公报(专利文献1)中说明的距离测量传感器(位移传感器)以及用于校准距离测量传感器的夹具(校准用夹具)。夹具是与激光加工设备分离的构件，并且待由操作者从外部带入和安装。

具体地，在校准距离测量传感器时，将在日本特开2008-215829号公报(专利文献2)中公开的夹具安装在放置工件(加工对象)的台上。

通过向如此安装好的夹具照射来自位移传感器的距离测量光(测量用激光)和适当地检测反射光，来校准距离测量传感器。

技术实现要素：

然而，当采用日本特开2008-215829号公报(专利文献2)的构造时，为了校准距离测量传感器，需要准备单独的夹具。因此，这花费时间且不方便。另外，为了使用该夹具，需要以其它方式预先测量从激光加工设备到夹具的距离。

另外，由于日本特开2008-215829号公报(专利文献2)中公开的夹具从外部带入并安装在台上，所以存在校准精度可能因台周围的环境光和夹具的表面状况而降低的可能性。

鉴于以上情况作出了本文公开的技术，其目的是改善校准精度。

具体地，本发明的第一方面涉及激光加工设备，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，并且激光扫描部向工件照射被第二扫描器扫描过的激光；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，并且向激光扫描部发出用于测量从激光加工设备到工件的表面的距离的第一距离测量光，或者距离测量光发出部发出用于修正由所述第一距离测量光测量的测量结果的第二距离测量光；基准构件，其在第一扫描器和第二扫描器中的至少一者处于特定旋转姿势的状态下配置于作为经由激光扫描部形成的修正光路的另一端的位置，其中距离测量光发出部作为修正光路的一端，并且基准构件被配置成使得修正光路的光路长度是预定的基准距离；距离测量光接收部，其设置在壳体中，并且经由激光扫描部接收被工件反射的第一距离测量光和被基准构件反射的第二距离测量光中的任一者；距离测量部，其基于第一距离测量光在距离测量光接收部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，并且基于第二距离测量光在距离测量光接收部中的光接收位置通过三角测量法测量距基准构件的距离；基准距离储存部，其预先储存基准距离；以及距离修正部，其在已经通过使用修正光路测量了距基准构件的距离时，将测量结果与储存在基准距离储存部中的基准距离进行比较，以修正通过距离测量部获得的测量结果。

“距离测量光发出部”和“距离测量光接收部”等同于本发明中的距离测量传感器。

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第一距离测量光。从距离测量光发出部发出的第一距离测量光经由激光扫描部照射到工件。照射到工件的第一距离测量光在被工件反射之后向激光扫描部返回并到达距离测量光接收部。距离测量部基于第一距离测量光在距离测量光接收部中的光接收位置测量距工件的表面的距离。

当修正通过距离测量部获得的测量结果时，距离测量光发出部发出第二距离测量光。在这种情况下，通过使第一扫描器和第二扫描器中的至少一者处于特定旋转姿势，经由激光扫描部形成连接距离测量光发出部和基准构件的修正光路。修正光路是以距离测量光发出部为一端以基准构件为另一端的光路，并且修正光路在距离测量光发出部与基准构件之间的途中穿过激光扫描部。因此，从距离测量光发出部发出的第二距离测量光经由激光扫描部照射到基准构件。照射到基准构件的第二距离测量光在被基准构件反射之后向激光扫描部返回并到达距离测量光接收部。距离测量部基于第二距离测量光在距离测量光接收部中的光接收位置测量距基准构件的距离。通过与储存在基准距离储存部中的基准距离进行比较，来修正通过距离测量部获得的测量结果。

在这里，由于预先设置了基准构件，所以不需要单独准备与基准构件等同的构件。以这种方式，可以节省校准时的劳动，甚至可以改善校准精度。另外，基准构件被配置成使得与基准构件有关的修正光路的光路长度是预定的基准距离。基准距离通过基准距离储存部被预先储存。这在节省校准距离测量传感器时的劳动方面也是有效的。

另外，根据该构造，由于第二距离测量光经由激光扫描部照射，所以可以在考虑到由第一扫描器和第二扫描器中的至少一者导致的误差的影响的情况下进行校准。结果，能够改善校准精度。

根据本发明的第二方面，基准构件可以被配置成使得当第一扫描器和第二扫描器两者均处于特定旋转姿势时形成修正光路，并且第一扫描器和第二扫描器在修正光路中依次配置在距离测量光发出部与基准构件之间。

根据该构造，可以在考虑到由第一扫描部和第二扫描器两者导致的误差的影响的情况下进行校准。这在改善校准精度方面是有效的。

根据本发明的第三方面，激光加工设备可以包括反射镜，反射镜在修正光路中配置在第二扫描器与基准构件之间，并且使被第二扫描器扫描过的第二距离测量光指向基准构件。

根据该构造，通过在第二扫描器与基准构件之间设置反射镜，可以根据需要使修正光路弯折。结果，可以提高壳体中的布局自由度。

根据本发明的第四方面，由第一扫描器和第二扫描器中的至少一者形成的特定旋转姿势是工件的表面上的通过激光扫描部对激光的扫描范围外的旋转姿势。

当特定旋转姿势包括在激光加工期间使用的姿势(在激光的扫描范围内的旋转姿势)时，第一扫描器和第二扫描器能够扫描到的区域将受限。

另一方面，根据该构造，特定旋转姿势是在激光的扫描范围外的旋转姿势，进而可以确保第一扫描器和第二扫描器能够扫描到宽的区域。

根据本发明的第五方面，激光加工设备可以包括汇合机构，汇合机构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，并且使从距离测量光发出部发出的第一距离测量光或第二距离测量光与光路汇合，并且汇合机构可以引导被工件反射的第一距离测量光向激光扫描部返回或者引导被基准构件反射的第二距离测量光向激光扫描部返回，到达距离测量光接收部。

根据该构造，从激光输出部到激光扫描部的光路与修正光路共用连接汇合机构和激光扫描部的区间。这在以紧凑的方式构造激光加工设备方面是有利的。

本发明的第六方面涉及激光加工设备，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，并且激光扫描部向工件照射被第二扫描器扫描过的激光；以及壳体，至少激光输出部和激光扫描部设置在壳体中。

根据本发明的第六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第一距离测量光，或者距离测量光发出部发出用于修正由所述第一距离测量光测量的测量结果的第二距离测量光；分支机构，其设置在壳体中，并且当从距离测量光发出部发出第一距离测量光时向激光扫描部引导第一距离测量光中的至少一部分，并且当从距离测量光发出部发出第二距离测量光时向不同于激光扫描部的部位引导第二距离测量光中的至少一部分；基准构件，其在第一扫描器和第二扫描器中的至少一者处于特定旋转姿势的状态下配置于作为经由分支机构形成的修正光路的另一端的位置，其中距离测量光发出部作为修正光路的一端，并且基准构件被配置成使得修正光路的光路长度是预定的基准距离；距离测量光接收部，其设置在壳体中，并且经由分支机构接收被工件反射的第一距离测量光和被基准构件反射的第二距离测量光中的任一者；距离测量部，其基于第一距离测量光在距离测量光接收部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，并且基于第二距离测量光在距离测量光接收部中的光接收位置通过三角测量法测量距基准构件的距离；基准距离储存部，其预先储存基准距离；以及距离修正部，其在已经通过使用修正光路测量了距基准构件的距离时，将该测量结果与储存在基准距离储存部中的基准距离进行比较，以修正通过距离测量部获得的测量结果。

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第一距离测量光。从距离测量光发出部发出的第一距离测量光经由汇合机构和激光扫描部照射到工件。照射到工件的第一距离测量光在被工件反射之后依次向激光扫描部和汇合机构返回并到达距离测量光接收部。距离测量部基于第一距离测量光在距离测量光接收部中的光接收位置测量距工件的表面的距离。

当修正通过距离测量部获得的测量结果时，距离测量光发出部发出第二距离测量光。在这种情况下，通过使第一扫描器和第二扫描器中的至少一者处于特定旋转姿势，经由汇合机构形成连接距离测量光发出部和基准构件的修正光路。修正光路是以距离测量光发出部为一端并以基准构件为另一端的光路，并且修正光路在距离测量光发出部与基准构件之间的途中穿过汇合机构。因此，从距离测量光发出部发出的第二距离测量光经由汇合机构照射到基准构件。照射到基准构件的第二距离测量光在被基准构件反射之后向汇合机构返回并到达距离测量光接收部。距离测量部基于第二距离测量光在距离测量光接收部中的光接收位置测量距基准构件的距离。通过与储存在基准距离储存部中的基准距离进行比较，来修正通过距离测量部获得的测量结果。

在这里，由于基准构件预先设置在壳体中，所以不需要单独准备与基准构件等同的构件。以这种方式，可以节省校准时的劳动，甚至可以改善校准精度。另外，基准构件被配置成使得与基准构件有关的修正光路的光路长度是预定的基准距离。基准距离通过基准距离储存部被预先储存。这在节省校准距离测量传感器时的劳动方面也是有效的。

另外，根据该构造，由于是在不穿过激光扫描部的情况下照射第二距离测量光的，所以无论包括在激光扫描部中的加尔瓦诺扫描器(galvanoscanner)等的状态如何，均可以执行校准。这能够在不调整加尔瓦诺扫描器的姿势的情况下实行校准。

根据本发明的第七方面，分支机构可以具有可动镜，可动镜反射从距离测量光发出部发出的光，并且当从距离测量光发出部发出第一距离测量光时，可动镜可以从连接距离测量光发出部和激光扫描部的光路退避，并且当从距离测量光发出部发出第二距离测量光时，可动镜可以插入连接距离测量光发出部和激光扫描部的光路中。

根据本发明的第八方面，分支机构可以具有分束器，分束器透射从距离测量光发出部发出的光中的一部分而反射其它部分，并且分束器可以被配置成向激光扫描部引导从距离测量光发出部发出的光中的一部分并向基准构件引导其它部分。

根据本发明的第九方面，第一距离测量光的波长可以与第二距离测量光的波长不同，分支机构可以具有二向色镜(dichroicmirror)，二向色镜透射第一距离测量光和第二距离测量光中的一者而反射另一者，并且二向色镜可以被配置成向激光扫描部引导第一距离测量光并向基准构件引导第二距离测量光。

根据本发明的第十方面，激光加工设备可以包括汇合机构，汇合机构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，并且使从距离测量光发出部发出的第一距离测量光或第二距离测量光与光路汇合，汇合机构可以被构造成引导被工件反射的第一距离测量光向激光扫描部返回或者引导被基准构件反射的第二距离测量光向激光扫描部返回，到达距离测量光接收部，并且分支机构可以设置在连接距离测量光发出部和汇合机构的光路的途中。

根据该构造，从激光输出部到激光扫描部的光路与修正光路共用连接汇合机构和激光扫描部的区间。这在以紧凑的方式构造激光加工设备方面是有利的。

根据本发明的第十一方面，可以存在多个基准构件，并且多个基准构件可以被构造成使得基准距离彼此不同。

根据该构造，可以通过使用多个基准构件实行修正来以高的精度执行校准。结果，能够改善校准精度。

如上所述，根据激光加工设备，能够改善校准精度。

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3c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是例示激光扫描部和基准构件的构造的立体图；

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是例示连接激光扫描部和校准用标靶的光路的立体图；

图19是例示连接激光扫描部和校准用标靶的光路的截面图；

图20是解释三角测量法的图；

图21是例示工件加工顺序的流程图；

图22是解释距离测量单元的经时变化的图；

图23是解释距离测量单元的校准方法的图；

图24是例示距离测量单元的校准顺序的流程图；

图25是示出与校准有关的第一变形例的图；

图26是示出与校准有关的第二变形例的图；以及

图27是示出与校准有关的第三变形例的图。

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。为了校准测量结果，在激光加工设备l的打标机头1中还内置有校准用标靶6。

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、距工件w的距离的测量以及使用校准用标靶6对距离测量单元5的校准。

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；距离修正部104，其使用校准用标靶6校准距离测量单元5；以及基准距离储存部105，其储存有与通过距离修正部104进行校准有关的数据。

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)。另外，距离修正部104电连接到距离测量部103和基准距离储存部105。距离修正部104适当地读取储存在基准距离储存部105中的数据，并且被构造成可以向距离测量部103发送信号和从距离测量部103接收信号。

距离测量部103、距离修正部104和基准距离储存部105可以由控制部101构成。另外，距离测量部103、距离修正部104和基准距离储存部105中的任一元件还可以用作它们中的另一元件。例如，控制部101可以用作距离测量部103，距离测量部103可以用作距离修正部104。

此外，基准距离储存部105还可以用作条件设定储存部102，或者可以设置为如操作终端800那样与打标机控制器100分离的储存装置。

稍后将说明距离测量部103、距离修正部104和基准距离储存部105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；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；以及校准用标靶6，其用于构成通过距离测量单元5获得的测量结果。

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3c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3c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，图3c例示了使用校准用标靶6校准距离测量单元5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和校准用标靶6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3c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3c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3c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，即基本上设定在激光扫描部4对激光的扫描范围内。

在根据该实施方式的打标机头1中，在修正通过距离测量单元5获得的测量结果(校准距离测量单元5)时，通过将第一扫描器41和第二扫描器42中的至少一者设定为特定旋转姿势(参照图3c)来形成修正光路pc。

修正光路pc是校准用标靶6中的基准构件61与距离测量单元5中的距离测量光发出部5a和距离测量光接收部5b经由激光扫描部4连接的光路。

如将稍后说明的，基准构件61设置在壳体10的内部，因而修正光路pc也形成在壳体10的内部。结果，修正光路pc不穿过出射窗部19。因此，前述“特定旋转姿势”还可以定义为由第一扫描器41和第二扫描器42中的至少一者形成的旋转姿势当中的位于在工件w的表面上的激光扫描部4对激光的扫描范围外的旋转姿势，或者还可以定义为当在工件w的表面上扫描激光时不使用的旋转姿势。

另外，“特定旋转姿势”可以是多种类型的旋转姿势。例如，当设置有多个基准构件61时，可以设定与各基准构件61对应的“特定旋转姿势”。

(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。

然而，例如，作为长时间使用打标机头1的结果，可能需要校准距离测量单元5。为此，能够想到准备与打标机头1分离的夹具。然而，在打标机头1中，作为等同于这种夹具的构件，已经在壳体10的内部设置了前述校准用标靶6。

(校准用标靶6)

图18是例示连接激光扫描部4和校准用标靶6的光路的立体图，图19是例示连接激光扫描部4和校准用标靶6的光路的截面图。

校准用标靶6包括作为主要组成部件的多个基准构件61和支撑各基准构件61的支撑构件62。校准用标靶6还包括光学联接到多个基准构件61中的一个基准构件(第二标靶61b)的反射镜63。

通过校准用标靶6进行的校准使用从前述距离测量单元5(特别地，距离测量光发出部5a)发出的距离测量光。例如，如图3c所示，在校准时，通过距离测量光接收部5b接收在各基准构件61的表面而非工件w的表面上反射的距离测量光，从而能够基于光接收位置校准距离测量单元5。在这种情况下，距离测量单元5发出波长在690nm附近的红色激光，这与测量距工件w的表面的距离的情况相同。

然而，为了清楚地区分距离测量的情况和校准的情况，在以下说明中，可以将用于测量从激光加工设备l到工件w的表面的距离的距离测量光称作“第一距离测量光”，将用于修正(校准)其测量结果的距离测量光称作“第二距离测量光”。

以这种方式，距离测量光接收部5b可以经由激光扫描部4接收被工件w反射且依次向激光扫描部4和下游侧光路pd返回的第一距离测量光(在下文中，还称作“第一反射光”)与被各基准构件61反射且按照激光扫描部4和下游侧光路pd的顺序返回的第二距离测量光(在下文中，还称作“第二反射光”)中的任一者。

下游侧汇合机构35可以使从距离测量光发出部5a发出的第一距离测量光或第二距离测量光汇入下游侧光路pd，并且还可以向距离测量光接收部5b引导第一反射光或第二反射光。

在这里，在第一扫描器41和第二扫描器42中的至少一者处于特定旋转姿势的状态下、以距离测量光发出部5a作为经由激光扫描部4形成的修正光路pc的一端时，各基准构件61均配置在作为修正光路pc的另一端的位置。

具体而言，在该实施方式中，各基准构件61设置在壳体10的内部。当第一扫描器41和第二扫描器42中的至少一者处于特定旋转姿势时，形成了经由激光扫描部4连接到距离测量光发出部5a的修正光路pc。修正光路pc是以距离测量光发出部5a为一端、以各基准构件61为另一端的光路，并且修正光路pc在距离测量光发出部5a与各基准构件61之间来回往返的同时穿过激光扫描部4。

此外，各基准构件61均配置成使得前述修正光路pc的光路长度为预定基准距离。

具体而言，各基准构件61均布局成使得由各基准构件61形成的修正光路pc的光路长度成为已知的基准距离。具体地，当制造打标机头1时，测量与各基准构件61对应的基准距离。通过基准距离储存部105预先储存如此测量的基准距离。

在这里，基准距离可以是任意长度，只要其与修正光路pc的光路长度对应即可。在这种情况下，基准距离可以是例如连接激光扫描部4和各基准构件61的区间的长度，或者基准距离可以是当如将稍后说明的激光扫描部4与各基准构件61之间设置有第四弯折镜49和第五弯折镜69时连接任一镜和各基准构件61的区间的长度。

由各基准构件61形成的修正光路pc是通过经由激光扫描部4连接校准用标靶6中的基准构件61与距离测量单元5中的距离测量光发出部5a和距离测量光接收部5b而形成的光路。

特别地，在该实施方式中，各基准构件61均被配置成使得当第一扫描器41和第二扫描器42两者均处于前述特定旋转姿势时形成修正光路pc。

第一扫描器41的第一镜41a和第二扫描器42的第二镜42a在修正光路pc中依次配置在距离测量光发出部5a与各基准构件61之间。

即，从距离测量光发出部5a发出的第二距离测量光依次被第一镜41a和第二镜42a反射，并且向各基准构件61照射。在这里，第二镜42a和各基准构件61可以不使用诸如反射镜等的光学组成部件而直接联接，或者可以经由一个或多个光学组成部件而间接联接。

图18至图19所示的打标机头1包括使由第二扫描器42扫描的第二距离测量光指向基准构件61的反射镜。该反射镜在修正光路pc中配置在第二扫描器42与各基准构件61之间。

具体而言，从第二扫描器42朝向各基准构件61，根据该实施方式的打标机头1依次包括作为反射镜的第四弯折镜49和第五弯折镜69。

如图19所示，第四弯折镜49以第四弯折镜49的镜面朝向上面对的姿势大致配置在第一镜41a的下方。具体而言，第四弯折镜49附接在出射窗部19的周缘部附近(具体地，周缘部的外侧)，并且配置在第一空间s1中的位于下端附近的部位。第四弯折镜49被配置成使得当第二扫描器42设定为特定旋转姿势时，被第二镜42a的镜面反射的第二距离测量光向第四弯折镜49入射。被第四弯折镜49反射的第二距离测量光经由校准窗部68从激光扫描部4发出并向第五弯折镜69入射。

前述特定旋转姿势是至少第二镜42a和第四弯折镜49彼此相对的姿势。由于第四弯折镜49设置在出射窗部19的周缘部的外侧，所以连接第二镜42a和第四弯折镜49的路径不穿过出射窗部19。当该路径穿过出射窗部19时，在不校准时第二扫描器能够扫描到的区域将受限。因此，通过构造成不穿过出射窗部19，能够尽可能地确保可扫描区域。

如图18至图19所示，第五弯折镜69以第五弯折镜69的镜面朝向斜左上方面对的姿势配置在第一扫描器41的右侧。具体而言，第五弯折镜69固定在基准构件61的下方，并且被配置成使得被第四弯折镜49反射的第二距离测量光向第五弯折镜69入射。第五弯折镜69根据第一扫描器41和第二扫描器42的旋转姿势向多个基准构件61中的任一基准构件入射。

-支撑构件62-

如图9和图18所示，支撑部件62配置在第一空间s1中的位于上侧的空间内。具体地，支撑构件62是大致板状构件，并且从后方紧固于分隔部11的上端。各基准构件61均设置于支撑构件62的左侧面。结果，支撑构件62和各基准构件61配置在第一空间s1中的位于上端附近的部位(还参照图19)。

如图19所示，修正光路pc被第一镜41a和第二镜42a顺次反射并朝向斜下方延伸，然后通过设置在第一空间s1的下端附近的第四弯折镜49折返并朝向斜上方延伸。通过设置这种折返，能够延长修正光路pc的光路长度。形成修正光路pc的一端的各基准构件61均设置在第一空间s1中的上端附近。这也有助于延长修正光路pc中的光路长度。

-基准构件61-

如图9和图18所示，多个基准构件61立设于支撑构件62的左侧面，并且从前方向斜下后方依次配置。各基准构件61均可以使用不容易生成所谓的镜面反射光的材料构成。例如，各基准构件61均可以使用所谓的散射体材料(具体而言，陶瓷、纸、具有涂装表面的材料、经哑光加工(mat-treated)的材料等)构成。

在该实施方式中，各基准构件61均由陶瓷制成，从而容易生成如图10所示的漫反射光。在这种情况下，由光接收面56a接收的反射光的强度分布与正态分布大致一致。

在下文中，可以将这些基准构件61从上方起依次称作“第一标靶61a”、“第二标靶61b”和“第三标靶61c”(还参照图3a至图3c)。

如图9所示，第一标靶61a、第二标靶61b和第三标靶61c从上方起依次配置，并且在上下方向上配置在第五弯折镜69的正上方，在左右方向上配置在与第五弯折镜69大致相同的位置。通过使高度位置彼此不同，多个基准构件61被配置成使得从第五弯折镜69到各基准构件61的距离以及其基准距离彼此不同。

基准距离储存部105储存与第一标靶61a对应的基准距离d1、与第二标靶61b对应的基准距离d2和与第三标靶61c对应的基准距离d3。

如图18所示，第二距离测量光可以被反射镜63向前反射，第二标靶61b可以隔着分隔部11布局在前侧空间(第二空间s2)中。通过使用第二空间s2而非第一空间s1来布局基准构件61，在使与各基准构件61对应的基准距离的差变宽方面是有利的。在改善距离测量单元5的校准精度方面，使基准距离的差变宽是有效的。

第二反射光在打标机头1内部遵循的光路偏离第二距离测量光在与距所选择的基准构件61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)，可以测量距基准构件61的距离。

以这种方式，无论是在距离测量时，还是在校准时，激光加工设备l均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的表面或基准构件61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20是解释三角测量法的图。在图20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20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21是例示工件w的加工顺序的流程图。

图21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。

<距离测量单元5的校准方法>

接下来，将说明使用校准用标靶6的距离测量单元5的校准方法，作为通过距离测量部103获得的测量结果的应用示例。图22是解释距离测量单元5的经时变化的图，图23是解释距离测量单元5的校准方法的图。

如上所述，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。

如图22中的左图所示，例如，在刚制造完的初始阶段，通过距离测量单元5获得的距离测量值与实际距离一致(距离测量值等于实际距离)。

然而，例如，当光接收面56a的位置因诸如经时变化等的情形而前后或左右变化时，距工件w的表面的“实际距离”与反射光的光接收位置之间的关系发生变化。在这种情况下，当按原样使用储存在条件设定储存部102中的关系时，如图22中的右图所示，距离测量值与实际距离之间会发生偏差(距离测量值不等于实际距离)。

为了校准这种偏差，壳体10的内部设置有校准用标靶6。距离修正部104通过使用校准用标靶6修正测量值来校准前述偏差。

具体地，当已经通过使用连接距离测量光发出部5a和各基准构件61的修正光路pc测量了距基准构件61的距离时，根据该实施方式的距离修正部104将测量结果与储存在基准距离储存部105中的基准距离进行比较，以修正通过距离测量部103获得的测量结果。

具体而言，距离修正部104对使用修正光路pc获得的测量结果执行修正，使得测量结果与储存在基准距离储存部105中的基准距离一致。

更具体而言，距离修正部104可以通过改变储存在条件设定储存部102中的内容来修正通过距离测量部103获得的测量结果。代替于此，或者在此以外，距离修正部104可以通过针对配置于光接收面56a的各像素调整从各像素读取的信号的增益，来修正通过距离测量部103获得的测量结果。

根据该实施方式的校准用标靶6包括作为基准构件61的第一标靶61a、第二标靶61b和第三标靶61c。在这种情况下，通过选择第一标靶61a、第二标靶61b和第三标靶61c中的任一者，可以修正通过距离测量部103获得的测量结果，或者通过选择第一标靶61a、第二标靶61b和第三标靶61c中的两者或更多者，可以修正通过距离测量部103获得测量结果。

特别地，通过组合地使用分别与第一标靶61a、第二标靶61b和第三标靶61c有关的基准距离d1、d2和d3，根据该实施方式的距离修正部104可以修正通过距离测量部103获得的测量结果。

具体地，如图23中的左图所示，距离修正部104测量与第一标靶61a、第二标靶61b和第三标靶61c中的每一者有关的距离。假定与第一标靶61a有关的测量值是d1’，与第二标靶有关的测量值是d2’，与第三标靶61c有关的测量值是d3’，期望这些测量值分别与基准距离一致(d1’等于d1，d2’等于d2，d3’等于d3)。然而，归因于诸如经时变化等的情形，测量值可能与基准距离不一致(d1’不等于d1，d2’不等于d2，d3’不等于d3)。

因此，如图23中的右图所示，距离修正部104修正与基准构件61有关的距离测量值，以便分别与第一标靶61a、第二标靶61b和第三标靶61c所对应的基准距离一致。对于具体的修正方法，如上所述，可以通过改变储存在条件设定储存部102中的内容来进行修正，或者可以通过针对各像素调整从光接收面56a读取的信号的增益来进行修正。

通过距离修正部104进行的修正可以自动或手动实行。作为自动实行的时刻，可以以各预设周期(例如，每周一次)实行修正，或者可以在壳体10内部发生等于或大于预定值的温度变化时实行修正。在这些时刻以外，或者代替这些时刻，例如，可以在从光接收元件56l获得的测量结果与从光接收元件56r获得的测量结果之间的差等于或大于预定值时实行修正。可选地，可以在启动打标机头1时实行修正，或者可以在每次执行通过近红外激光进行的刻印加工时实行修正。测量数据可以顺次地储存在打标机控制器100中，并且可以在其移动平均量偏离预定值或更大时实行修正。

这些实行时刻储存在条件设定储存部102中，并且可以经由操作终端800进行选择和/或改变。即使当手动实行通过距离修正部104进行的校准时，也可以经由操作终端800实行。

下面将说明校准顺序的具体示例。图24是例示距离测量单元5的校准顺序的流程图。通过打标机控制器100中的距离修正部104实行图24所示的控制处理。

首先，在步骤s201中，距离修正部104判断是否是实行修正的时刻。当判断为“是”时(例如，当确定在壳体10内部已经发生等于或大于预定值的温度变化时)，处理过程前进到步骤s202。当判断为“否”时，处理过程返回到步骤s201中的判断。

在随后的步骤s202中，距离修正部104经由控制部101控制激光扫描部4，以将第一扫描器41和第二扫描器42分别设定为特定旋转姿势。

具体地，距离修正部104从多个基准构件61中确定将用于距离测量的基准构件61，并且改变第一镜41a和第二镜42a的姿势，使得基准构件61与激光光扫描部4光学连接。

在随后的步骤s203中，距离修正部104经由控制部101控制距离测量单元5，以测量距在步骤s202中确定的基准构件61的距离。

在随后的步骤s204中，距离修正部104判断是否已经对所有多个基准构件61测量了距离。当判断为“否”时，处理过程返回到步骤s202，并且测量与另一基准构件61有关的距离。当步骤s204中的判断为“是”时，处理过程前进到步骤s205。

在随后的步骤s205中，距离修正部104基于在步骤s203中获得的距离测量值和储存在基准距离储存部105中的基准距离，实行对距离测量单元5的校准。通过以使与各基准构件61有关的距离测量值与为各基准构件61确定的基准距离一致方式进行修正来实行校准。

当仅使用多个基准构件61中的一个基准构件进行校准时，可以省略步骤s204中的判断。

<使用校准用标靶6进行的校准>

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发出第一距离测量光。如图3b所示，从距离测量光发出部5a发出的第一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照射的第一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。

当修正通过距离测量部103获得的测量结果时，距离测量光发出部5a发出第二距离测量光。在这种情况下，如图18等所示，通过将第一扫描器41和第二扫描器42中的至少一者设定为特定旋转姿势，经由激光扫描部4形成连接距离测量光发出部5a和基准构件61的修正光路pc。因此，从距离测量光发出部5a发出的第二距离测量光经由激光扫描部4照射到基准构件61。照射到基准构件61的第二距离测量光在被基准构件61反射之后向激光扫描部4返回，并且到达距离测量光接收部5b。距离测量部103基于第二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基准构件61的距离。通过与储存在基准距离储存部105中的基准距离进行比较，来修正通过距离测量部103获得的测量结果。

在这里，如图3a等所示，基准构件61预先设置在壳体10中，因而不必单独准备等同于基准构件61的构件。结果，可以节省校准时的劳动。另外，基准构件61被配置成使得与基准构件61有关的修正光路pc的光路长度是预定的基准距离。基准距离通过基准距离储存部105被预先储存。这在节省校准距离测量单元5时的劳动方面也是有效的。

另外，由于如上所述基准构件61设置在壳体10的内部，所以可以遮挡从外部入射的干扰光，并且可以使基准构件61的表面保持在良好的状态。结果，能够改善校准精度。

此外，如图3c等所示，由于第二距离测量光是经由激光扫描部4照射的，所以可以在考虑了由第一扫描器41和第二扫描器42中的至少一者导致的误差的影响的情况下进行校准。这在改善校准精度方面也是有效的。

此外，如图3c等所示，根据该构造，通过在第二扫描器42与基准构件61之间设置第四弯折镜49和第五弯折镜69作为反射镜，可以根据需要使修正光路pc弯折。以这种方式，可以提高壳体10中的布局自由度。

另外，当特定旋转姿势包括在激光加工期间使用的姿势(在激光的扫描范围内的旋转姿势)时，第一扫描器41和第二扫描器42能够扫描到的区域将受限。

另一方面，根据该实施方式，特定旋转姿势是在激光的扫描范围外的旋转姿势，进而可以确保第一扫描器41和第二扫描器42能够扫描到宽的区域。

此外，根据该构造，由激光引导部3形成的光路p和修正光路pc共用连接下游侧汇合机构35和激光扫描部4的区间。这在以紧凑的方式构造激光加工设备l(特别地，打标机头1)方面是有利的。

另外，如图23所示，通过使用多个基准构件61实行校准，可以以高的精度进行校准。结果，能够改善校准精度。

<与校准用标靶6有关的变形例>

在前述实施方式中，不仅用于测量距工件w的距离的第一距离测量光被构造成穿过激光扫描部4，而且用于修正测量结果的第二距离测量光也被构造成穿过激光扫描部4。然而，不限于该构造。

例如，可以将连接下游侧汇合机构35和距离测量单元5的光路分支，并且可以将校准用标靶6配置在分支出的目的地处。图25至图27是示出使用这种配置的变形例的图。

这些变形例均包括以与图2所示的激光加工设备l相同的方式构成的打标机控制器100。图25至图27仅示出了包括在激光加工设备l中的打标机头1的与图3a至图3c所示的构造不同的部分。在下文中，将从图25所示的第一变形例起依次进行说明。

(第一变形例)

根据第一变形例的打标机头1包括以与前述实施方式相同的方式构成的激光输出部2、激光扫描部4和壳体10，以及发出第一距离测量光或第二距离测量光的距离测量光发出部5a。

与根据前述实施方式的打标机头1不同，根据第一变形例的打标机头1包括设置在连接下游侧汇合机构35和第三弯折镜59的区间中的分支机构7。

分支机构7设置在壳体10中，并且当从距离测量光发出部5a发出第一距离测量光时，向激光扫描部4引导第一距离测量光中的至少一部分。另一方面，当从距离测量光发出部5a发出第二距离测量光时，分支机构7向激光扫描部4以外的部位引导第二距离测量光中的至少一部分。

通过设置分支机构7，可以使在连接距离测量光发出部5a和激光扫描部4的区间中传播的第一距离测量光或第二距离测量光分支。

包括在校准用标靶6中的基准构件61配置在由分支机构7形成的分支目的地处。第一变形例中的基准构件61经由分支机构7连接到距离测量光发出部5a，而非经由激光扫描部4光学联接到距离测量光发出部5a，这与前述实施方式不同。其它构造与前述实施方式中的相同。

即，如在前述实施方式中那样，根据第一变形例的基准构件61设置在壳体10的内部。此外，在第一扫描器41和第二扫描器42中的至少一者处于特定旋转姿势的状态下、以距离测量光发出部5a作为经由分支机构7形成的修正光路pc’的一端时，图25所示的基准构件61配置在作为修正光路pc’的另一端的位置。基准构件61还被配置成使得修正光路pc’的光路长度是预定的基准距离。

如在前述实施方式中那样，根据第一变形例的距离测量光接收部5b设置在壳体10中。距离测量光接收部5b经由分支机构7接收被工件w反射的第一距离测量光和被基准构件61反射的第二距离测量光中的任一者。

结果，根据第一变形例的距离测量光接收部5b可以接收经由分支机构7而非激光扫描部4传播的反射光。

距离测量部103、基准距离储存部105和距离修正部104的构造与前述实施方式中的相同。

即，距离测量部103可以基于第一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，并且还可以基于第二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距基准构件61的距离。

基准距离储存部105预先储存已知的基准距离。当已经通过使用修正光路pc’测量了距基准构件61的距离时，距离修正部104将测量结果与储存在前述基准距离储存部105中的基准距离进行比较，以修正通过距离测量部103获得的测量结果。

与前述实施方式同样，由于基准构件61预先设置在壳体10中，所以不必单独准备等同于基准构件61的构件。以这种方式，可以节省校准时的劳动，并且甚至可以改善校准精度。另外，基准构件61被配置成使得与基准构件61有关的修正光路pc’的光路长度是预定的基准距离。基准距离通过基准距离储存部105被预先储存。这在节省校准距离测量单元5时的劳动方面也是有效的。

另外，由于如上所述基准构件61设置在壳体10的内部，所以可以遮挡从外部入射的干扰光，并且可以使基准构件61的表面保持在良好的状态。结果，能够改善校准精度。

此外，根据第一变形例，由于是在不穿过激光扫描部4的情况下照射第二距离测量光，所以无论包括在激光扫描部4中的加尔瓦诺扫描器(具体地，第一扫描器41和第二扫描器42)等的状态如何，均可以执行校准。这能够在不调整加尔瓦诺扫描器的姿势的情况下实行校准。

然而，第一变形例与前述实施方式的区别在于分支机构7的有无。根据第一变形例的分支机构7包括反射从距离测量光发出部5a发出的光的可动镜71。

如由图25中的点划线所示，当从距离测量光发出部5a发出第一距离测量光时，可动镜71从连接距离测量光发出部5a和激光扫描部4的光路(具体地，连接第三弯折镜59和二向色镜35a的光路)退避。

另一方面，如由图25中的实线所示，当从距离测量光发出部5a发出第二距离测量光时，可动镜71插入连接距离测量光发出部5a和激光扫描部4的光路中。

根据第一变形例，当从距离测量发出部5a发出第一距离测量光时，可以向激光扫描部4引导所有第一距离测量光。另一方面，当从距离测量光发出部5a发出第二距离测量光时，可以向校准用标靶6引导所有第二距离测量光。

即，根据第一变形例，能够择一地适当使用如下控制处理：用于使用距离测量单元5测量距工件w的距离的控制处理，以及用于使用校准用标靶6校准距离测量单元5的控制处理。

更具体而言，在由图25中的实线所示的状态下，可动镜71以可动镜71的镜面面对第三弯折镜59和校准用标靶6的姿势固定。例如，如此固定的可动镜71可以通过轨道滑动。

(第二变形例)

第二变形例与第一变形例的区别在于分支机构的构造。

如图26所示，根据第二变形例的分支机构7’具有透射从距离测量光发出部5a发出的光中的一部分而反射其它部分的分束器71’。分束器71’被配置成向激光扫描部4引导从距离测量光发出部5a发出的光中的一部分，并且向基准构件61引导其它部分。

根据第二变形例，当从距离测量光发出部5a发出第一距离测量光时，可以向激光扫描部4引导第一距离测量光中的一部分，而可以向校准用标靶6引导其它部分。同样地，当从距离测量光发出部5a发出第二距离测量光时，可以向激光扫描部4引导第二距离测量光中的一部分，而可以向校准用标靶6引导其它部分。

在第二变形例中，可以考虑以下构造，以便择一地使用如下控制处理：用于使用距离测量单元5测量距工件w的距离的控制处理，以及用于使用校准用标靶6校准距离测量单元5的控制处理。

例如，通过调整第一扫描器41和第二扫描器42的旋转姿势，可以将第一反射光控制成不进入下游侧汇合机构35。可选地，可以预先掌握当第一反射光进入距离测量光接收部5b时假定的光接收位置以及当第二反射光进入距离测量光接收部5b时假定的光接收位置，并且可以掩盖与第一反射光或第二反射光对应的光接收位置。在这种情况下，当在待掩盖的光接收位置处形成光斑时，可以构造成使得其检测信号不向距离测量部103输入，或者可以构造成使得距离测量部103忽略检测信号。

(第三变形例)

第三变形例与其它变形例的区别在于分支机构和距离测量光发出部的构造。

具体地，在第三变形例中，第一距离测量光的波长与第二距离测量光的波长不同。根据第三变形例的距离测量光发出部5a可以同时发出第一距离测量光和第二距离测量光(多波长光投射)。代替于此，距离测量光发出部5a可以择一地发出第一距离测量光和第二距离测量光中的一者。

根据第三变形例的分支机构7”具有透射第一距离测量光和第二距离测量光中的一者而反射另一者的二向色镜71”。二向色镜71”被构造成向激光扫描部4引导第一距离测量光，向基准构件61引导第二距离测量光。图27所示的二向色镜71”被构造成透射第一距离测量光而反射第二距离测量光。

根据第三变形例，当从距离测量光发出部5a发出第一距离测量光时，可以向激光扫描部4引导所有第一距离测量光。另一方面，当从距离测量光发出部5a发出第二距离测量光时，可以向校准用标靶6引导所有第二距离测量光。

为了择一地使用用于使用距离测量单元5测量距工件w的距离的控制处理和用于使用校准用标靶6校准距离测量单元5的控制处理，可以使用与第二变形例相同的构造。

<其它变形例>

在本实施方式中，使用三角测量法作为用于测量从打标机头1到工件的表面的距离的距离测量原理。然而，例如，这里公开的技术还适用于使用tof(飞行时间)法测量距离的情况。在这种情况下，仅需要基于由距离测量光接收部5b接收的距离测量光测量直到距离测量光被工件反射并返回为止的时间。基于如此测量的时间，可以测量从打标机头1到工件表面的距离，或者测量距基准构件61的距离。即，距离测量部103具有通过tof法测量距离的功能。

此外，在前述实施方式和第一变形例至第三变形例中，基准构件61设置在壳体10的内部。然而，基准构件61的布局不限于此。例如，可以将用作基准构件61的虚拟工件附接在出射窗部19的外表面。在这种情况下，基准构件61设置在壳体10的外部。然而，距离测量单元5可以以与前述实施方式相同的方式校准。