(57)【要約】【課題】圧子と対物レンズの切換え動作を介在させることなく、くぼみを形成する工程と試料やくぼみを観察する工程を実施できる硬さ試験機を提供する。【解決手段】硬さ試験機１において、試料Ｓの表面に光を照射する照明装置８１ａと、試料Ｓの表面から反射する光を入力して、圧子５２により形成される試料Ｓのくぼみ及びくぼみ周辺部分を観察するＣＣＤカメラ８１ｂと、試料Ｓの表面を観察するための対物レンズ７３ａと、を備え、試料Ｓの表面に入射する光の光軸と、圧子５２の移動軸と、が少なくとも一点で交わるように、対物レンズ７３ａを配置する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧子を上下方向に移動させて試料の表面にくぼみを形成し、前記くぼみの寸法を計測することにより前記試料の硬さを算出する硬さ試験機において、
前記試料の表面に光を照射する光源と、
前記試料の表面を観察するための対物レンズと、
前記試料の表面から反射する光を入力して、前記くぼみ及びくぼみ周辺部分を観察する観察手段と、
前記観察手段で観察される前記くぼみの寸法を計測する計測手段と、
を備え、
前記試料の表面に入射する光の光軸と、前記圧子の移動軸と、が少なくとも一点で交わるように、前記対物レンズを配置することを特徴とする硬さ試験機。
【請求項２】
請求項１に記載の硬さ試験機において、
前記圧子は、前記対物レンズの下方に配置され、
前記試料の表面に入射する光の光軸と、前記圧子の移動軸と、が同軸であり、
前記光源より照射される光及び／又は前記試料の表面から反射する光を通過させる孔を有し、前記圧子を固定する固定部材を備えたことを特徴とする硬さ試験機。
【請求項３】
請求項２に記載の硬さ試験機において、
前記対物レンズは、前記固定部材から独立したレンズ固定部材に固定されることを特徴とする硬さ試験機。
【請求項４】
請求項２に記載の硬さ試験機において、
前記対物レンズは、前記固定部材に固定されることを特徴とする硬さ試験機。
【請求項５】
請求項１〜４に記載の硬さ試験機において、
前記光源と前記対物レンズとの間の光路中に、結像レンズを備えることを特徴とする硬さ試験機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、硬さ試験機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ビッカース硬さ試験機等の試料の硬さ測定を行う硬さ試験機においては、圧子を試料に押し付けてくぼみを形成し、対物レンズ等を介して当該試料やくぼみを観察して硬さの測定を行う。
【０００３】
上記のような硬さ試験機の一例として、タレットに圧子や対物レンズを備え、試料上方に圧子を配置して試料にくぼみを形成した後、タレットを回転させて圧子に換えて対物レンズを試料上方に配置し、試料やくぼみを観察する機構を備えたものが一般的に知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３４５１１７号公報
【０００５】
上記機構を備えた硬さ試験機において、くぼみを形成する工程と、試料やくぼみを観察する工程と、ではタレットの回転による圧子と対物レンズの切換え動作を介在させる必要があるため、別個独立したものであった。
そのため、例えば、切換え動作に起因した機械的誤差によって圧子や対物レンズの配置位置にずれが生じ、くぼみ形成精度，観測精度が低下することや、上記くぼみを形成する工程と試料やくぼみを観察する工程を複数回交互に実施しなければならない状況下において、切換え動作の繰り返しによる作業量増加がもたらす効率の低下、等が問題であった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、圧子と対物レンズの切換え動作を介在させることなく、くぼみを形成する工程と試料やくぼみを観察する工程を実施できる硬さ試験機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、圧子を上下方向に移動させて試料の表面にくぼみを形成し、前記くぼみの寸法を計測することにより前記試料の硬さを算出する硬さ試験機において、前記試料の表面に光を照射する光源と、前記試料の表面を観察するための対物レンズと、前記試料の表面から反射する光を入力して、前記くぼみ及びくぼみ周辺部分を観察する観察手段と、前記観察手段で観察される前記くぼみの寸法を計測する計測手段と、を備え、前記試料の表面に入射する光の光軸と、前記圧子の移動軸と、が少なくとも一点で交わるように、前記対物レンズを配置することを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の硬さ試験機において、前記圧子は、前記対物レンズの下方に配置され、前記試料の表面に入射する光の光軸と、前記圧子の移動軸と、が同軸であり、光源より照射される光及び／又は前記試料の表面から反射する光を通過させる孔を有し、前記圧子を固定する固定部材を備えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の硬さ試験機において、前記対物レンズは、前記固定部材から独立したレンズ固定部材に固定されることを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の硬さ試験機において、前記対物レンズは、前記固定部材に固定されることを特徴とする。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４に記載の硬さ試験機において、前記光源と前記対物レンズとの間の光路中に、結像レンズを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、硬さ試験機において、試料の表面を照射する光の光軸と、圧子の移動軸と、が少なくとも一点で交わるように、対物レンズが配置されている。
つまり、本発明によると、観察手段を介して圧子により試料にくぼみを形成する前にくぼみを形成する位置を調整しておき、試料にくぼみを形成する工程を経た状態で、光源から出射された光を試料の表面に照射し、反射した光を観察手段により観察できるので、タレット等を介して圧子と対物レンズを切換えることなく、試料やくぼみを観察する工程を実施できる。
よって、本発明は、圧子と対物レンズの切換え動作を介在させることなく、くぼみを形成する工程と試料やくぼみを観察する工程を実施できる硬さ試験機であるといえる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る硬さ試験機の概略構成を示す断面図である。
【図２】本発明に係る硬さ試験機の正面図である。
【図３】本発明に係る硬さ試験機の要部構成を示すブロック図である。
【図４】本発明に係るくぼみ形成部を底面視した状態を示す図である。
【図５】本発明に係る硬さ試験機によるくぼみ形成及び観察動作を説明するフローチャートである。
【図６】本発明に係る別の硬さ試験機の概略構成を示す断面図である。
【図７】本発明に係る別の硬さ試験機の概略構成を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
硬さ試験機１は、例えば、図１〜図３に示されるように、各構成部材が配設される試験機本体２と、試験機本体２に回動自在に支持される荷重アーム３と、荷重アーム３に試験力を付与し、荷重アーム３を作動させるアーム作動部４と、前記荷重アーム３により試料Ｓにくぼみを形成するくぼみ形成部５（固定部材）と、くぼみ形成部５を支持する支持部６と、試料Ｓが載置される試料台９と、試料Ｓの表面からの反射光を受光して試料台９上の試料Ｓに形成されたくぼみを撮像する撮像部８と、上記試料Ｓの表面からの反射光を撮像部８へと導く光路を形成する光路形成部７と、硬さ試験機１の各部の動作制御を行う制御部１００（計測手段）等により構成されている。
なお、以下では、図２における硬さ試験機１の正面図における左右方向をＸ方向、前後方向をＹ方向、高さ方向をＺ方向とする。
【００１５】
試験機本体２は、側面視で略コ字状に形成された硬さ試験機１の筐体部分であり、当該試験機本体２の左側面に位置する左側面部２ａは矩形の板状の部材で覆われている。
【００１６】
荷重アーム３は、アーム本体３１と、アーム本体３１の一端部３１ａを試験機本体２に軸支する回動軸３２と、を有している。
アーム本体３１の他端側は第１の他端部３１ｂと第２の他端部３１ｃとの二股に分岐しており、第１の他端部３１ｂは、可撓性を有する板ばね状に形成されている。
また、アーム本体３１の下面側には、アーム本体３１の下面と試験機本体２との間にコイルばね３３ａにより弾性支持される荷重軸３３が備えられている。また、アーム本体３１には、荷重アーム３（アーム本体３１）が作動した際の、第１の他端部３１ｂと第２の他端部３１ｃとの開き量を検出するアーム変位検出部３４が備えられている。
【００１７】
アーム本体３１は、アーム本体３１の一端部３１ａが回動軸３２により試験機本体２に回動自在に軸支されるとともに、第１の他端部３１ｂに荷重アーム３を作動させるアーム作動部４が接続されている。そして、アーム作動部４の動作に伴い、アーム本体３１は、回動軸３２を中心とした回動を行う。このアーム本体３１の下方への回動に伴い、アーム本体３１は、荷重軸３３を下方へ押圧し、移動させる。そして、荷重軸３３は下端に配置されたくぼみ形成部５を下方に押圧する。
【００１８】
アーム変位検出部３４は、例えば、所定の間隔の目盛が刻まれたスケールと、そのスケールの目盛を光学的に読み取るリニアエンコーダとからなり、アーム本体３１が回動するとともに、後述のくぼみ形成部５により圧子５２を試料Ｓに押し込む際の第１の他端部３１ｂと第２の他端部３１ｃとの開き量（ばね変位量）を検出し、その検出した開き量に基づくアーム変位信号を制御部に出力する。なお、この開き量（ばね変位量）は、圧子５２が試料Ｓを押し込む押圧力（試験力）、或いは試料Ｓに加わる荷重に対応している。
【００１９】
アーム作動部４は、サーボモータ４１と、ボールネジ４３と、固定治具４４と、等により構成されている。なお、アーム作動部４は、固定治具４４の板ばね４４ａが、アーム本体３１の第１の他端部３１ｂに固定されて荷重アーム３に接続されている。
【００２０】
サーボモータ４１は、制御部から入力された駆動制御信号に基づき駆動し、モータに接続される軸（図示省略）を回転させ、当該軸の駆動力がタイミングベルト（図示省略）を介してボールネジ４３のネジ軸に伝達されて、ボールネジ４３を回転させる。そして、そのボールネジ４３の回転駆動により固定治具４４は上下に移動される。
このように、アーム作動部４は、サーボモータ４１の駆動に基づき固定治具４４を上下動させて、固定治具４４と接続しているアーム本体３１の第１の他端部３１ｂに、その駆動力を伝達し、アーム本体３１（荷重アーム３）を回動させる。なお、アーム作動部４が荷重アーム３を動作させる際、板ばね４４ａは撓む。
【００２１】
試料台９は、試料Ｓが載置される試料ステージ９１と、試料ステージ９１の下面に設けられたステージ昇降部９２等により構成されている。このステージ昇降部９２は、ねじ部９２ａを有し、ねじ部９２ａを回転させることによって試料ステージ９１を、試験機本体２に対して上下に移動可能としている。
【００２２】
撮像部８は、カメラ部８１と、カメラ支持部８２と、を備えている。
カメラ部８１は、試料Ｓの表面（観察位置）に照射する光を出射する、いわゆる落射照明としての照明装置８１ａ（光源）や、当該照明装置８１ａより照射され、試料Ｓの表面で反射した光を入力して、試料Ｓの表面に形成されるくぼみやくぼみ周辺部分の画像情報を生成して制御部１００に出力するＣＣＤカメラ８１ｂ（観察手段）等から構成される。
カメラ支持部８２は、一端が試験機本体２の左側面部２ａに固定され、他端側でカメラ部８１を支持する部材である。
【００２３】
光路形成部７は、結像レンズ部７１と、ミラー部７２と、対物レンズ部７３と、を備えて、カメラ部８１より照射された光を試料Ｓの表面に導き、試料Ｓの表面からの反射光をカメラ部８１に導く光路を形成する。
【００２４】
結像レンズ部７１は、結像レンズ７１ａと、結像レンズ支持部７１ｂと、を備えている。
結像レンズ７１ａは、例えば、チューブレンズであり、カメラ部８１と対物レンズ７３ａの間に配置され、後述の対物レンズ７３ａとともに、無限遠補正光学系を形成する。つまり、試料Ｓの表面から反射して対物レンズ７３ａにて平行光化された光を中間結像させるので、例えば、対物レンズ７３ａの配置位置等に起因して、当該対物レンズ７３ａを倍率の異なる対物レンズに交換することが困難な状況にあっても、結像レンズ７１ａを倍率の異なるチューブレンズに変更することで対応することができる。
結像レンズ支持部７１ｂは、一端が試験機本体２の左側面部２ａに固定され、他端側で結像レンズ７１ａを支持する部材である。
【００２５】
ミラー部７２は、ミラー７２ａと、ミラー支持部７２ｂと、から構成される。
ミラー７２ａは、照明装置８１ａより照射され結像レンズ７１ａを透過した光を対物レンズ７３ａに向けて反射させ、試料Ｓの表面で反射し対物レンズ７３ａを透過した光をＣＣＤカメラ８１ｂ（結像レンズ７１ａ）に向けて反射させる。
ミラー支持部７２ｂは、一端が試験機本体２の左側面部２ａに固定され、他端側でミラー７２ａを支持する部材である。
【００２６】
対物レンズ部７３は、対物レンズ７３ａと、対物レンズ支持部７３ｂ（レンズ固定部材）と、から構成される。
対物レンズ７３ａは、鏡筒に内包された所定の倍率からなるレンズであり、試料Ｓの表面に入射する光の光軸と、圧子５２の移動軸と、が同軸となるように（少なくとも一点で交わるように）、配置されている。そして、対物レンズ７３ａは、照明装置８１ａより出射された光を試料Ｓの表面に一様に照射する。また、対物レンズ７３ａは、結像レンズ７１ａとともに、無限遠補正光学系を形成するので、試料Ｓの表面からの反射光を平行光化し、結像レンズ７１ａに入射させると、当該反射光は結像レンズ７１ａにより中間結像されるため、ＣＣＤカメラ８１ｂによる観察（撮像）が可能となる。
対物レンズ支持部７３ｂは、一端が試験機本体２の左側面部２ａに固定され、他端側で対物レンズ７３ａを支持する部材である。
【００２７】
支持部６は、くぼみ形成部５を支持する板バネであり、一端が試験機本体２に接続され、他端がくぼみ形成部５に接続されている。そのため、支持部６は、くぼみ形成部５が荷重軸３３の押圧により下方に移動する場合、板バネの弾性変形により当該動きに追随してくぼみ形成部５を支持することが出来る。
【００２８】
くぼみ形成部５（固定部材）は、筐体としての本体部５１と、試料台９に載置された試料Ｓを押圧しくぼみを形成する圧子５２と、を備えて構成される。
【００２９】
本体部５１は、例えば、外形が円筒状の側面部５１ａと、円盤状の上面部５１ｂと、下端側に圧子支持部５３と、を備えて構成される。
本体部５１の内部には、ミラー７２ａ及び対物レンズ７３ａが配置されている。
側面部５１ａの左側面側には、開口部が形成され、当該開口部を介して一端が左側面部２ａに固定されたミラー支持部７２ｂ及び対物レンズ支持部７３ｂが、他端側で本体部５１の内部に配置されたミラー７２ａ及び対物レンズ７３ａを支持する。
したがって、ミラー７２ａ及び対物レンズ７３ａは、くぼみ形成部５から独立したものであるため、くぼみ形成部５が荷重軸３３の押圧により下方に移動した場合でも、その移動に追随して位置を変えることは無い。
また、側面部５１ａの正面側の一部にも開口部が設けられている。当該開口部は、くぼみ形成部５が荷重軸３３の押圧により上下動しても、カメラ部８１より照射される光をミラー７２ａに入射させ、試料Ｓの表面より反射される光をカメラ部８１に入射させるために十分な大きさに形成されている。
【００３０】
圧子支持部５３は、図１及び図４で示されるように、圧子５２を挿抜して着脱させる圧子着脱部５３ａと、当該圧子着脱部５３ａの上方に位置する円環状の環状部５３ｄと、圧子着脱部５３ａと環状部５３ｄを接続する棒状のフレーム５３ｂと、で構成されており、各フレーム５３ｂ間がＹＸ平面視扇状の空洞（孔５３ｃ）を形成している。つまり、孔５３ｃを介して、照明装置８１ａより照射され対物レンズ７３ａを透過した光を試料Ｓの表面に照射し、試料Ｓの表面より反射される光を対物レンズ７３ａに入射することができる。
また、圧子着脱部５３ａは、荷重軸３３の押圧による上下動により、対物レンズ７３ａの焦点深度境界又は当該焦点深度境界よりわずかにずれた高さに位置する状態で、ＣＣＤカメラ８１ｂにより試料Ｓのくぼみやその周辺を撮像した場合、圧子５２が表示されない投影像を形成することができる。
したがって、上記対物レンズ７３ａの下方に圧子５２を配置した構造（つまり、試料Ｓの表面に入射する光の光軸と、圧子５２の移動軸と、が同軸の構造）において、上記孔５３ｃを圧子支持部５３に設けることにより、タレット等を用いて対物レンズ７３ａと圧子５２の配置位置を切換ること無く、試料Ｓや試料Ｓの表面上に形成されるくぼみを観察することが可能となる。
【００３１】
圧子５２は、対物レンズ７３ａの下方に配置され、先端が四角錐状に形成されており、試料Ｓの表面に押し付けられることにより、当該表面に上記四角錐状のくぼみを形成する。
【００３２】
制御部１００は、例えば、図示しないＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等を含む演算装置で構成され、図３に示されるように、アーム作動部４（サーボモータ４１）、撮像部８（カメラ部８１（照明装置８１ａ、ＣＣＤカメラ８１ｂ））、アーム変位検出部３４、ユーザによる所定の入力操作を実行させるキーボード等を含む入力部、くぼみ形成やくぼみ観察における結果等を表示するモニタ等を含む表示部、等と接続され、ＲＯＭに記憶された所定のプログラムが実行されることにより、所定の硬さ試験を行うため予め設定された所定の動作条件（各硬さ試験用の動作条件）に基いて、接続された各部の動作制御等を行う機能を有する。
また、制御部１００は、ＣＣＤカメラ８１ｂで生成される、圧子５２により形成された試料Ｓの四角錐状のくぼみやくぼみ周辺部分の画像情報（四角形の投影像）を取得し、当該くぼみの寸法（投影像の対角線長さ）を計測して硬さを算出する機能を有する。
【００３３】
（くぼみ形成及び観察動作）
次いで、硬さ試験機１を用いた試料Ｓへのくぼみ形成及び当該形成されたくぼみの観察動作について、図５のフローチャートを用いて説明する。
【００３４】
（くぼみ形成）
まず、カメラ部８１（ＣＣＤカメラ８１ｂ）を介して、試料Ｓの表面を観察して当該表面上に形成するくぼみの位置を定め、当該位置に一致するようにステージ昇降部９２を上下動させて事前にくぼみ計測を行う位置（くぼみを形成する位置）を調整しておく（ステップＳ１）。
次いで、制御部１００がアーム作動部４（サーボモータ４１）に作動信号を出力し、アーム作動部４を作動させる（ステップＳ２）。
次いで、上記アーム作動部４により駆動力が付与された荷重アーム３（荷重軸３３）が、くぼみ形成部５（圧子５２）を下方に移動させる（ステップＳ３）。
次いで、荷重アーム３（荷重軸３３）により下方に移動するくぼみ形成部５（圧子５２）が、試料台９（試料ステージ９１）に載置された試料Ｓを押し込み、試料Ｓの表面にくぼみを形成する（ステップＳ４）。
そして、再びアーム作動部４を作動させて、荷重アーム３（荷重軸３３）及びくぼみ形成部５（圧子５２）を移動前の位置まで戻す（ステップＳ５）。
なお、上記ステップＳ１〜Ｓ４の工程では、対物レンズ７３ａは移動しない（くぼみ形成部５の移動に追随しない）。また、ステップＳ１にてくぼみの計測位置の調整を事前に行っているため、ステージ昇降部９２を上下動させて位置調整を行うこと無く、以下の（くぼみ観察）の工程を実施することが出来る。
【００３５】
（くぼみ観察）
次いで、制御部１００が撮像部８（カメラ部８１）に作動信号を出力して、照明装置８１ａより試料Ｓの表面に照射する光を出射させる（ステップＳ６）。
次いで、上記出射された光は、光路形成部７を通過する（ステップＳ７）。つまり、上記出射された光は、結像レンズ７１ａを透過し、本体部５１の左側端面の開口を透過してミラー７２ａにて対物レンズ７３ａに向けて反射して、対物レンズ７３ａに入射する。
次いで、対物レンズ７３ａに入射した光は、圧子支持部５３の孔５３ｃを透過して試料Ｓの表面を照射する（ステップＳ８）。
【００３６】
次いで、試料Ｓの表面からの反射光は、孔５３ｃを透過して対物レンズ７３ａに入射し、平行光化される（ステップＳ９）。
次いで、上記平行光化された光は、光路形成部７を通過する（ステップＳ１０）。つまり、上記平行光化された光は、ミラー７２ａにて結像レンズ７１ａに向けて反射し、結像レンズ７１ａにより中間結像してＣＣＤカメラ８１ａに入力される。次いで、ＣＣＤカメラ８１ａは、上記入力した光に基づいて、くぼみ形成部５（圧子５２）により形成された試料Ｓのくぼみや当該くぼみ周辺部分の画像情報を生成し、当該画像情報を制御部１００に出力する（ステップＳ１１）。
次いで、制御部１００は、上記画像情報に基づいてくぼみの寸法を計測する（ステップＳ１２）。
【００３７】
以上により、ターレット等を介して圧子５２と対物レンズ７３の配置位置を切換えることなく、試料Ｓへのくぼみの形成と当該形成されたくぼみの観察がなされる。
【００３８】
「変形例１」
図６は、図１に示す硬さ試験機１の変形例の概略構成を示す断面図であり、図１と同じ符号が付された箇所は同じ構造を備えることを示す。
以下では、図１に示す硬さ試験機１との相違点について述べる。
【００３９】
本変形例における対物レンズ部７３の対物レンズ支持部７３ｂｂは、図６に示すように、くぼみ形成部５に設けられている。つまり、対物レンズ支持部７３ｂｂは、対物レンズ７３ａの鏡筒を周面で支持する部材であり、外側面がくぼみ形成部５の本体部５１（側面部５１ａ）にネジ材等を介して固定されている。
したがって、対物レンズ７３ａは、図２に示されるようなくぼみ形成部５から独立した対物レンズ支持部７３ｂで固定されたものではなく、対物レンズ支持部７３ｂｂを介してくぼみ形成部５に固定されたものであるので、荷重軸３３のくぼみ形成部５への押圧により、圧子５２（くぼみ形成部５）と一体的に移動する。
つまり、上記構成によると、対物レンズ７３ａをくぼみ形成部５内部に固定できるので、くぼみ形成部５の小型化を図ることが出来る。
【００４０】
なお、図１及び図６で示す硬さ試験機１においては、試料Ｓの表面に入射する光の光軸と、圧子５２の移動軸と、が同軸の場合を示しているが、上記二軸が少なくとも一点で交わる構成であれば足りる。
具体的には、例えば、図７に示すように、試料Ｓの表面に斜方から入射する光を照射する光源８３を設け、光源８３と試料Ｓの表面の光軸内に対物レンズ７３ａを配置し、対物レンズ７３ａを介して試料Ｓの表面に入射し、当該表面で反射した光を受光する位置にＣＣＤカメラ８１ｂを配置しておき、ＣＣＤカメラ８１ｂにより生成される試料Ｓの表面に形成されたくぼみの画像情報を制御部１００で画像処理し、くぼみを上方から観察した状態の画像を取得できるような構造であってもよい。
したがって、対物レンズ７３ａと圧子５２が同軸上に無いため、くぼみ形成部５に孔５３ｃを設け無くとも良く、さらに、くぼみ形成部５の外部に対物レンズ７３ａが配置されるため、倍率の異なる対物レンズへの交換が容易となる。
また、くぼみ形成部５の内部は空洞でなくてもよい（開口を設けなくともよい）ため、くぼみ形成部５の剛性を高くでき、くぼみ形成部５を小型化することができる。
【００４１】
以上のように、本発明に係る硬さ試験機１は、試料Ｓの表面に光を照射する照明装置８１ａと、試料Ｓの表面から反射する光を入力して、圧子５２により形成される試料Ｓのくぼみ及びくぼみ周辺部分を観察するＣＣＤカメラ８１ｂと、試料Ｓの表面を観察するための対物レンズ７３ａと、を備え、試料Ｓの表面に入射する光の光軸と、圧子５２の移動軸と、が少なくとも一点で交わるように、対物レンズ７３ａを配置している。
つまり、硬さ試験機１によると、ＣＣＤカメラ８１ｂを介して、試料Ｓの表面を観察してくぼみを形成する位置を事前に調整しておき、圧子５２により試料Ｓにくぼみを形成する工程を経た状態で、照明装置８１ａから出射された光を試料Ｓの表面に照射し、反射した光をＣＣＤカメラ８１ｂに入力することができるので、タレット等を介して圧子５２と対物レンズ７３ａを切換えることなく、試料Ｓやくぼみを観察する工程を実施できる。
よって、本発明は、圧子と対物レンズの切換え動作を介在させることなく、くぼみを形成する工程と試料やくぼみを観察する工程を実施できる硬さ試験機であるといえる。
【００４２】
また、硬さ試験機１において、圧子５２は対物レンズ７３ａの下方に配置され、試料Ｓの表面に入射する光の光軸と、圧子５２の移動軸と、が同軸であり、圧子５２を固定し、照明装置８１ａより照射される光及び／又は試料Ｓの表面から反射する光を通過させる孔５３ｃを有するくぼみ形成部５が備えられている。
つまり、圧子５２が対物レンズ７３ａの下方に配置された構造であっても、孔５３ｃを介して、照明装置８１ａから出射され対物レンズ７３ａを透過した光を試料Ｓに照射し、試料Ｓの表面より反射される光を対物レンズ７３ａに入射することができる。そのため、圧子５２と対物レンズ７３ａを同一直線状に配置することが可能となるので、硬さ試験機１の小型化を図ることができる。
【００４３】
また、硬さ試験機１において、対物レンズ７３ａは、くぼみ形成部５から独立した対物レンズ支持部７３ｂにより固定される。
つまり、対物レンズ７３ａは、くぼみ形成部５が荷重軸３３の押圧により下方に移動した場合でも、その移動に追随して位置を変えることが無いので、圧子５２による試料Ｓへのくぼみ形成時に、焦点位置のずれ等を生じさせない。
【００４４】
また、「変形例１」に係る硬さ試験機１において、対物レンズ７３ａは、くぼみ形成部５に設けられた対物レンズ支持部７３ｂｂにより支持される。
つまり、対物レンズ７３ａをくぼみ形成部５内部に固定できるので、くぼみ形成部５の小型化を図ることが出来る。
【００４５】
また、硬さ試験機１は、カメラ部８１と対物レンズ７３ａとの間の光路中に、結像レンズ７１ａを備える。
つまり、対物レンズ７３ａと組み合わせることにより、当該結像レンズ７１ａと対物レンズ７３ａ間を透過する光を平行光化する。そのため、例えば、対物レンズ７３ａの配置位置等に起因して、当該対物レンズ７３ａを倍率の異なる対物レンズに交換することが困難な状況にあっても、結像レンズ７１ａを倍率の異なるチューブレンズ等に変更することで対応することができる。
【００４６】
なお、本発明の範囲は上記実施形態に限られることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の改良並びに設計の変更を行っても良い。
例えば、上記実施形態において、観察手段としてＣＣＤカメラ８１ｂを用いているが、例えば、接眼レンズ等により観察するものであっても勿論よい。この場合、計測手段としてはマイクロメータ等を用いた測定がなされる。
また、光源として上記実施形態では、いわゆる落射照明としての照明装置８１ａを用いているが、例えば、当該照明装置８１ａに代えてリング照明を出射する照明装置を配置し、リング照明が試料Ｓの表面に向けて斜方より出射されることで、対物レンズ７３ａを透過しない構成としてもよい。この場合、試料Ｓの表面から反射する光のみが孔５３ｃを透過して、対物レンズ７３ａに入射されることとなる。
【符号の説明】
【００４７】
１                硬さ試験機
２                試験機本体
５                くぼみ形成部（固定部材）
５２              圧子
５３ｃ            孔
７１ａ            結像レンズ
７３ａ            対物レンズ
７３ｂ            対物レンズ支持部（レンズ固定部材）
８１              カメラ部
８１ａ            照明装置（光源）
８１ｂ            ＣＣＤカメラ（観察手段）
８３              光源
１００            制御部（計測手段）
Ｓ                試料
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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