(57)【要約】【課題】測定に時間をかけることなく、形成されたくぼみの寸法を読み取る際の誤認を好適に防止することができる硬さ試験機を提供することである。【解決手段】距離算出手段（ＣＰＵ１０１、距離算出プログラム１０３ｃ）により、侵入量計測手段（ＣＰＵ１０１、侵入量計測プログラム１０３ｂ、圧子軸変位検出部２０）で計測された侵入量と圧子５の幾何学的形状に基づき、くぼみの所定の特徴点間の距離を算出し、推定手段（ＣＰＵ１０１、推定プログラム１０３ｄ）で、当該くぼみの所定の特徴点間の距離と所定の基準位置の座標に基づいてくぼみの大きさと位置を推定し、合焦位置指定手段（ＣＰＵ１０１、合焦位置指定プログラム１０３ｆ）で、推定されたくぼみの大きさと位置により、所定の合焦位置を指定し、自動合焦手段（ＣＰＵ１０１、自動合焦プログラム１０３ｇ）で、指定された合焦位置においてくぼみの焦点を合わせる。【選択図】図３
2008157716.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧子により試料表面に形成されたくぼみを表示部に拡大表示させるための対物レンズを備え、前記くぼみに基づいて試料の硬さを測定する硬さ試験機であって、
前記圧子を試料表面に押し込む所定の試験力を付与する試験力付与手段と、
前記試験力付与手段により付与された試験力の除荷終了時における前記試料への前記圧子の侵入量を計測する侵入量計測手段と、
前記侵入量計測手段により計測された侵入量と前記圧子の幾何学的形状に基づき、前記くぼみの所定の特徴点間の距離を算出する距離算出手段と、
前記距離算出手段により算出された前記くぼみの所定の特徴点間の距離と所定の基準位置の座標に基づいてくぼみの大きさと位置を推定する推定手段と、
前記推定手段により推定されたくぼみの大きさと位置により、前記試料表面上の所定の合焦位置を指定する合焦位置指定手段と、
前記合焦位置指定手段により指定された合焦位置において前記くぼみの焦点を合わせる自動合焦手段と、
を備えることを特徴とする硬さ試験機。
【請求項２】
異なる倍率の複数の対物レンズを備え、
前記推定手段により推定されたくぼみの大きさが所定範囲内の大きさとなる倍率の対物レンズを前記複数の対物レンズの中から選択する対物レンズ選択手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の硬さ試験機。
【請求項３】
前記試料の材質に関する情報を入力する材質入力手段と、
前記試料の材質と、前記合焦位置指定手段により指定される合焦位置の指定条件と、を対応付けて記憶する記憶手段と、を備え、
前記合焦位置指定手段は、
前記材質入力手段により入力された材質に対応する合焦位置の指定条件を前記記憶手段から抽出し、抽出した指定条件に基づいて合焦位置を指定することを特徴とする請求項１又は２に記載の硬さ試験機。
【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】
従来から、圧子によって、試料表面に荷重を負荷し、自動で試料表面に形成されたくぼみを読み取り、そのくぼみの大きさを計測して硬さ値を測定する硬さ試験機が知られている。
ところで、自動で試料の硬さを測定する際、当該試料表面に傷や汚れ等がある場合、その傷や汚れを誤ってくぼみとして読み取ってしまったり、また、くぼみを正しく読み取った場合でも、焦点を合わせる際に、誤って試料表面の傷や汚れに焦点を合わせてしまい、測定結果に不都合が生じるという問題があった。
そこで、かかる問題を解消するため、圧子押圧前後の試料試験面を撮像して、得られた画像データ夫々の黒色画素数の差分を圧子押圧によって生じたくぼみの面積相当量として、その面積と圧子押圧荷重とから硬度を求める自動硬度計が知られている（特許文献１及び２参照）。
【特許文献１】特願昭５８−９１３４５号公報
【特許文献２】特願昭５８−９１３４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来技術の場合、くぼみを形成して試料の硬さを測定する場合、圧子を押圧する前後で、試料表面を撮像し、その画像を記憶させ、圧子の押圧後に、記憶された圧子押圧前後の画像を比較しなければならず、測定に時間がかかるという問題があった。
【０００４】
本発明の課題は、測定に時間をかけることなく、形成されたくぼみの寸法を読み取る際の誤認を好適に防止することが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】
【０００５】
以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、
圧子により試料表面に形成されたくぼみを表示部に拡大表示させるための対物レンズを備え、前記くぼみに基づいて試料の硬さを測定する硬さ試験機であって、
前記圧子を試料表面に押し込む所定の試験力を付与する試験力付与手段と、
前記試験力付与手段により付与された試験力の除荷終了時における前記試料への前記圧子の侵入量を計測する侵入量計測手段と、
前記侵入量計測手段により計測された侵入量と前記圧子の幾何学的形状に基づき、前記くぼみの所定の特徴点間の距離を算出する距離算出手段と、
前記距離算出手段により算出された前記くぼみの所定の特徴点間の距離と所定の基準位置の座標に基づいてくぼみの大きさと位置を推定する推定手段と、
前記推定手段により推定されたくぼみの大きさと位置により、前記試料表面上の所定の合焦位置を指定する合焦位置指定手段と、
前記合焦位置指定手段により指定された合焦位置において前記くぼみの焦点を合わせる自動合焦手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００６】
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、
異なる倍率の複数の対物レンズを備え、
前記推定手段により推定されたくぼみの大きさが所定範囲内の大きさとなる倍率の対物レンズを前記複数の対物レンズの中から選択する対物レンズ選択手段を備えることを特徴とする。
【０００７】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の硬さ試験機において、
前記試料の材質に関する情報を入力する材質入力手段と、
前記試料の材質と、前記合焦位置指定手段により指定される合焦位置の指定条件と、を対応付けて記憶する記憶手段と、を備え、
前記合焦位置指定手段は、
前記材質入力手段により入力された材質に対応する合焦位置の指定条件を前記記憶手段から抽出し、抽出した指定条件に基づいて合焦位置を指定することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、試験力付与手段によって、圧子を試料表面に押し込む所定の試験力を付与することができ、侵入量計測手段によって、試験力付与手段により付与された試験力の除荷終了時における試料への圧子の侵入量を計測することができ、距離算出手段により、侵入量計測手段により計測された侵入量と圧子の幾何学的形状に基づき、くぼみの所定の特徴点間の距離を算出することができ、推定手段により、距離算出手段により算出されたくぼみの所定の特徴点間の距離と所定の基準位置の座標に基づいてくぼみの大きさと位置が推定され、合焦位置指定手段によって、推定手段により推定されたくぼみの大きさと位置により、試料表面上の所定の合焦位置を指定することができ、自動合焦手段によって、合焦位置指定手段により指定された合焦位置においてくぼみの焦点を合わせることができる。
従って、推定されたくぼみの大きさと位置に基づき、くぼみに対して焦点を合わせる合焦位置を指定できることとなり、測定に時間をかけることなく、形成されたくぼみの寸法を読み取る際の誤認を好適に防止することができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明と同様の効果が得られることは無論のこと、対物レンズ選択手段によって、推定手段により推定されたくぼみの大きさに基づいて、推定されたくぼみの大きさが所定範囲内の大きさとなる倍率の対物レンズを選択することができる。
従って、くぼみの焦点調整を行う際、最適な倍率の対物レンズを選択できることとなり、自動合焦精度を高めることができ、ひいては、硬さ試験の測定精度を高めることができる。
【００１０】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の発明と同様の効果が得られることは無論のこと、材質入力手段により、試料の材質に関する情報が入力され、試料の材質と、合焦位置指定手段により指定される合焦位置の指定条件と、が対応付けられて記憶手段に記憶され、合焦位置指定手段によって、材質入力手段により入力された材質に対応する合焦位置の指定条件が記憶手段から抽出され、抽出された指定条件に基づいて合焦位置を指定することができる。
従って、試料の材質に応じて、最適な合焦位置を指定して焦点調整を行うことができることとなり、自動合焦精度をより高めることができ、ひいては、硬さ試験の測定精度をより高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明である硬さ試験機の最良の形態について詳細に説明する。
図１〜図３に示されるように、硬さ試験機１は、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を作動させる試験力付与手段としてのアーム作動部４と、荷重アーム３の下方の試験機本体２に回転自在に備えられたターレット８と、このターレット８に取り付けられ、先端部に圧子５を備える圧子軸６と、ターレット８に取り付けられた対物レンズ７と、ターレット８に対向配置され、試料Ｓが載置される試料台９と、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１０と、試料Ｓの材質に関する情報を入力する入力部１５と、くぼみを拡大表示する表示部１６等により構成されている。なお、硬さ試験機１は、図３に示される制御部１００により、各部の動作制御が行われる。
【００１２】
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。
【００１３】
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を作動させる試験力としての作用力を発生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、アーム本体３１（荷重アーム３）の駆動、動作を圧子軸６に伝達する（図１参照）。
【００１４】
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、圧子軸６を介して圧子５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１００に出力する。なお、この開き量（ばね変位量）は、圧子５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。
【００１５】
アーム作動部４は、サーボモータ４１と、ボールネジ４３と、サーボモータ４１のモータ軸４１ａとボールネジ４３のネジ軸４３ａに掛け渡されるタイミングベルト４２と、ボールネジ４３に保持される固定治具４４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。
【００１６】
サーボモータ４１は、制御部１００から入力された駆動制御信号に基づき駆動する。そして、サーボモータ４１の駆動により回転するサーボモータ４１のモータ軸４１ａの駆動力は、タイミングベルト４２を介してボールネジ４３のネジ軸４３ａに伝達されて、ボールネジ４３は回転する。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（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。
【００１７】
圧子軸保持部６１は、縦保持部材６１ａと、縦保持部材６１ａから横方向に延出する板ばね６１ｂ、６１ｂにより構成されており、圧子軸６は、板ばね６１ｂ、６１ｂに弾性支持され、試料ステージ９１の試料Ｓの載置面、特に試料ステージ９１に載置された試料Ｓの表面（上面）に対して垂直に備えられている。
また、圧子軸６の下端部には圧子５が交換可能に備えられている。
そして、図１に示すように、後述するターレット８（ターレット本体８１）を回転させ、圧子軸６を荷重軸３３に対応する配置に切り替えることにより、荷重アーム３の回動に伴い荷重軸３３が下方へ移動する動作の作用力を圧子軸６に伝達可能となる。そして、圧子５を試料Ｓに押し当て、押し込むことが可能となる。
【００１８】
対物レンズ７は、後述する撮像部１０の顕微鏡部１１に付随するレンズ部であり、くぼみの大きさに応じて最適な観察が行えるように倍率の異なる複数の対物レンズ７が、後述するターレット８に備えられている。
なお、図２に示すように、後述するターレット８（ターレット本体８１）を回転させ、対物レンズ７を撮像部１０に対応する配置に切り替えた際に、撮像部１０による試料Ｓの撮像が可能になる。
【００１９】
ターレット８は、ターレット本体８１と、ターレット本体８１を試験機本体２に回転自在に軸支する回転軸８２等により構成されている。
ターレット本体８１には、圧子軸６と、対物レンズ７と、圧子軸６の変位量を検出する圧子軸変位検出部２０とが備えられている。なお、圧子軸６は、圧子軸保持部６１を介してターレット本体８１に備えられている。ターレット本体８１は、駆動モータ８３に接続されており、制御部１００から駆動モータ８３に電流が供給されることにより駆動モータ８３が駆動し、ターレット本体８１が回転することによって、圧子軸６や対物レンズ７の配置が切り替えられる。
【００２０】
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。
【００２１】
撮像部１０は、顕微鏡部１１と、その顕微鏡部１１に取り付けられたＣＣＤカメラ１０ａ（図３参照）と、試料Ｓの観察位置を照らす照明装置（図示省略）などにより構成されており、試料Ｓの表面に形成されたくぼみの撮像を行う。そして、撮像部１０（ＣＣＤカメラ１０ａ）は、撮像したくぼみの画像データを後述する制御部１００に出力する。
【００２２】
入力部１５は、例えば、カーソルキー、文字／数字キー、各種機能キーなどから構成され、ユーザのキー操作に伴う押下信号を制御部１００に出力する。また、入力部１５は、必要に応じてマウスやタッチパネルなどのポインティングデバイスなど、その他の入力装置を備えるものとしても良い。
なお、本発明における入力部１５は、試料Ｓの材質に関する情報を入力する際に使用される。これにより、入力部１５は、材質入力手段として機能する。
【００２３】
表示部１６は、例えば、液晶モニタ等から構成されており、本発明における表示部１６は、撮像したくぼみを対物レンズ７により拡大した画像を表示する。また、表示部１６は、例えば、試料Ｓの材質に関する情報を入力する際、試料Ｓの材質一覧等を表示し、入力部１５の操作により、試料Ｓの材質を選択入力する。これにより、表示部１６は、材質入力手段として機能する。
【００２４】
圧子軸変位検出部２０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、圧子軸６が試料Ｓにくぼみを形成する際に移動した変位量（つまり、試料Ｓに圧子５が押し込まれた侵入量、くぼみの深さ）を検出し、その検出した変位量に基づく圧子軸変位信号を後述する制御部１００に出力する。これにより、圧子軸変位検出部２０は、侵入量計測手段として機能する。
【００２５】
制御部１００は、図３に示すように、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）１０１，ＲＡＭ（Random  Access  Memory）１０２，記憶部１０３等を備えて構成され、記憶部１０３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）に基づくくぼみ形成のための各部の動作制御を行う機能を有する。
【００２６】
ＣＰＵ１０１は、記憶部１０３に格納された処理プログラム等を読み出して、ＲＡＭ１０２に展開して実行することにより、硬さ試験機１全体の制御を行う。
【００２７】
ＲＡＭ１０２は、ＣＰＵ１０１により実行された処理プログラム等を、ＲＡＭ１０２内のプログラム格納領域に展開するとともに、入力データや上記処理プログラムが実行される際に生じる処理結果等をデータ格納領域に格納する。
【００２８】
記憶部１０３は、例えば、プログラムやデータ等が予め記憶されている記録媒体（図示省略）を有しており、この記録媒体は、例えば、半導体メモリ等で構成されている。また、記憶部１０３は、ＣＰＵ１０１が硬さ試験機１全体を制御する機能を実現させるための各種データ，各種処理プログラム，これらプログラムの実行により処理されたデータ等を記憶する。より具体的には、記憶部１０３は、例えば、図３に示すように、材質別合焦位置指定テーブル１０３ａ、侵入量計測プログラム１０３ｂ、距離算出プログラム１０３ｃ、推定プログラム１０３ｄ、対物レンズ選択プログラム１０３ｅ、合焦位置指定プログラム１０３ｆ、自動合焦プログラム１０３ｇ等を格納している。
【００２９】
材質別合焦位置指定テーブル１０３ａは、試料Ｓの材質と、ＣＰＵ１０１が合焦位置指定プログラム１０３ｆを実行することにより指定される合焦位置の指定条件と、を対応付けて記憶している。
具体的には、例えば、材質別合焦位置指定テーブル１０３ａには、試料Ｓの材質が「金属類」の場合、ＣＰＵ１０１が合焦位置指定プログラム１０３ｆを実行することにより指定される合焦位置の指定条件は、「形成されたくぼみの隅部」が記憶され、また、試料Ｓの材質が「樹脂類」の場合、ＣＰＵ１０１が合焦位置指定プログラム１０３ｆを実行することにより指定される合焦位置の指定条件は、「くぼみの略中央」が記憶されている。
これにより、材質別合焦位置指定テーブル１０３ａは、記憶手段として機能する。
【００３０】
侵入量計測プログラム１０３ｂは、ＣＰＵ１０１に、試験力の除荷終了時における試料Ｓへの圧子５の侵入量を計測する機能を実現させるプログラムである。
具体的には、例えば、図４に示すように、ＣＰＵ１０１は、侵入量計測プログラム１０３ｂを実行することにより、圧子５を試料Ｓ表面に押し込む試験力を付与し、所定の試験力を一定の時間保持し、試験力の除荷終了時における試料Ｓへの圧子５の侵入量（ｈ３）を計測する。
ＣＰＵ１０１は、かかる侵入量計測プログラム１０３ｂを実行することで、侵入量計測手段として機能する。
【００３１】
距離算出プログラム１０３ｃは、ＣＰＵ１０１に、侵入量計測プログラム１０３ｂの実行により計測された圧子５の侵入量と圧子５の幾何学的形状との関係からくぼみの所定の特徴点間の距離を算出する機能を実現させるプログラムである。
具体的には、例えば、図５に示すように、ビッカース硬さ試験機に用いられる対面角１３６°の正四角錘である圧子の場合、ＣＰＵ１０１は、距離算出プログラム１０３ｃを実行することにより、侵入量計測プログラム１０３ｂの実行により計測された圧子５の侵入量ｈに基づき、それに相当するくぼみの所定の特徴点間の距離（くぼみの対角線の長さｄ）を算出する。
ＣＰＵ１０１は、かかる距離算出プログラム１０３ｃを実行することで、距離算出手段として機能する。
【００３２】
推定プログラム１０３ｄは、ＣＰＵ１０１に、距離算出プログラム１０３ｃの実行により算出されたくぼみの所定の特徴点間の距離と所定の基準位置の座標に基づいてくぼみの大きさと位置を推定する機能を実現させるプログラムである。
具体的には、例えば、ＣＰＵ１０１は、推定プログラム１０３ｄを実行することによって、距離算出プログラム１０３ｃの実行により算出されたくぼみの対角線の長さｄとくぼみの中心位置座標とに基づいて、当該くぼみの大きさと位置は、図６に示すように、対角線の長さｄを一辺とする正方形で囲まれる領域内であると推定する。
ＣＰＵ１０１は、かかる推定プログラム１０３ｄを実行することで、推定手段として機能する。
【００３３】
対物レンズ選択プログラム１０３ｅは、ＣＰＵ１０１に、くぼみの観察に最適な対物レンズを選択する機能を実現させるプログラムである。
具体的には、ＣＰＵ１０１は、対物レンズ選択プログラム１０３ｅを実行することによって、推定プログラム１０３ｄの実行により推定されたくぼみの大きさが所定範囲内の大きさとなる倍率の対物レンズ７を複数の対物レンズ７の中から選択し、図２に示すように、最適な倍率の対物レンズ７を撮像部１０に対応する配置に切り替える。
ＣＰＵ１０１は、かかる対物レンズ選択プログラム１０３ｅを実行することで、対物レンズ選択手段として機能する。
【００３４】
合焦位置指定プログラム１０３ｆは、ＣＰＵ１０１に、試料Ｓ表面上の所定の合焦位置を指定する機能を実現させるプログラムである。
具体的には、ＣＰＵ１０１は、合焦位置指定プログラム１０３ｆを実行することによって、入力部１５により入力された材質に対応する合焦位置の指定条件を材質別合焦位置指定テーブル１０３ａから抽出し、抽出した指定条件に基づいて、試料Ｓ表面上の所定の合焦位置を指定する。
より具体的には、例えば、ビッカース硬さ試験において、入力部１５により、試料Ｓの材質として「金属類」が入力された場合、ＣＰＵ１０１は、合焦位置指定プログラム１０３ｆを実行することにより、材質別合焦位置指定テーブル１０３ａから試料Ｓの材質「金属類」に対応する合焦位置の指定条件として「形成されたくぼみの隅部」を抽出し、図６に示すように、形成されたくぼみの角隅部Ｃを合焦位置に指定する。また、例えば、入力部１５により、試料Ｓの材質として「樹脂類」が入力された場合には、合焦位置指定プログラム１０３ｆを実行することにより、材質別合焦位置指定テーブル１０３ａから試料Ｓの材質「樹脂類」に対応する合焦位置の指定条件として「くぼみの略中央」を抽出し、形成されたくぼみの略中央を合焦位置に指定する。
ＣＰＵ１０１は、かかる合焦位置指定プログラム１０３ｆを実行することで、合焦位置指定手段として機能する。
【００３５】
自動合焦プログラム１０３ｇは、ＣＰＵ１０１に、指定された合焦位置においてくぼみの焦点を合わせる機能を実現させるプログラムである。
具体的には、例えば、図６に示すように、ＣＰＵ１０１は、自動合焦プログラム１０３ｇを実行することによって、指定された合焦位置（形成されたくぼみの角隅Ｃ）において、くぼみの焦点を合わせる。
ＣＰＵ１０１は、かかる自動合焦プログラム１０３ｇを実行することで、自動合焦手段として機能する。
【００３６】
次に、硬さ試験機１を用いた硬さ試験における自動合焦方法ついて説明する。
最初に、ユーザは、硬さを測定する試料Ｓを試料台９に載置して固定するとともに、試料Ｓ表面のくぼみ形成位置や試験力等の試験条件や試料Ｓの材質に関する情報を入力部１５により入力する。
次いで、制御部１００は、入力部１５により入力された各種試験条件に基づき、試料Ｓ表面上にくぼみの形成を行う。具体的には、図４に示すように、まず、圧子５が試料Ｓ表面に接触し、圧子５を試料Ｓ表面の所定位置に押し込む所定の試験力の負荷が開始され、圧子５の侵入量ｈが増加する。そして、所定の試験力に達すると、試験力の負荷を終了し、一定の時間、当該試験力を保持する。このとき、圧子５の侵入量は、ｈ１からｈ２に増加する。次いで、試験力の除荷を行い、試験力除荷の終了により、試料Ｓ表面上にくぼみが形成される。なお、このとき、ＣＰＵ１０１は、侵入量計測プログラム１０３ｂを実行することにより、試験力の除荷終了時における試料Ｓへの圧子５の侵入量（ｈ３）を計測する。
次いで、ＣＰＵ１０１は、距離算出プログラム１０３ｃを実行することにより、侵入量計測プログラム１０３ｂの実行により計測された圧子５の侵入量と圧子５の幾何学的形状との関係からくぼみの所定の特徴点間の距離を算出する。
次いで、ＣＰＵ１０１は、推定プログラム１０３ｄを実行することにより、距離算出プログラム１０３ｃの実行により算出されたくぼみの所定の特徴点間の距離と所定の基準位置の座標に基づいてくぼみの大きさと位置を推定する。
次いで、ＣＰＵ１０１は、対物レンズ選択プログラム１０３ｅを実行することによって、推定プログラム１０３ｄの実行により推定されたくぼみの大きさが所定範囲内の大きさとなる倍率の対物レンズ７を複数の対物レンズ７の中から選択する。
次いで、ＣＰＵ１０１は、合焦位置指定プログラム１０３ｆを実行することによって、入力部１５により入力された材質に対応する合焦位置の指定条件を材質別合焦位置指定テーブル１０３ａから抽出し、抽出した指定条件に基づいて合焦位置を指定する。
次いで、ＣＰＵ１０１は、自動合焦プログラム１０３ｇを実行することによって、合焦位置指定プログラム１０３ｆの実行により指定された合焦位置においてくぼみの焦点を合わせる。
【００３７】
このように、本発明に係る硬さ試験機１によれば、アーム作動部４によって、圧子５を試料Ｓ表面に押し込む所定の試験力を付与することができ、ＣＰＵ１０１が、侵入量計測プログラム１０３ｂを実行することによって、アーム作動部４により付与された試験力の除荷終了時における試料Ｓへの圧子５の侵入量を計測することができ、距離算出プログラム１０３ｃの実行により、侵入量計測プログラム１０３ｂの実行により計測された侵入量と圧子５の幾何学的形状に基づき、くぼみの所定の特徴点間の距離を算出することができ、推定プログラム１０３ｄの実行により、距離算出プログラム１０３ｃの実行により算出されたくぼみの所定の特徴点間の距離と所定の基準位置の座標に基づいてくぼみの大きさと位置が推定され、合焦位置指定プログラム１０３ｆの実行により、推定プログラム１０３ｄの実行により指定されたくぼみの大きさと位置により、試料Ｓ表面上の所定の合焦位置を指定することができ、自動合焦プログラム１０３ｇの実行によって、合焦位置指定プログラム１０３ｆの実行により指定された合焦位置においてくぼみの焦点を合わせることができる。
従って、推定されたくぼみの大きさと位置に基づき、くぼみに対して焦点を合わせる合焦位置を指定できることとなり、測定に時間をかけることなく、形成されたくぼみの寸法を読み取る際の誤認を好適に防止することができる。
また、ＣＰＵ１０１は、対物レンズ選択プログラム１０３ｅを実行することによって、推定プログラム１０３ｄの実行により推定されたくぼみの大きさに基づいて、推定されたくぼみの大きさが所定範囲内の大きさとなる倍率の対物レンズ７を選択することができる。
従って、くぼみの焦点調整を行う際、最適な倍率の対物レンズを選択できることとなり、自動合焦精度を高めることができ、ひいては、硬さ試験の測定精度を高めることができる。
また、入力部１５により、試料Ｓの材質に関する情報が入力され、試料Ｓの材質と、ＣＰＵ１０１が合焦位置指定プログラム１０３ｆを実行することにより指定される合焦位置の指定条件と、が対応付けられて材質別合焦位置指定テーブル１０３ａに記憶され、ＣＰＵ１０１は、合焦位置指定プログラム１０３ｆを実行することにより、入力部１５により入力された材質に対応する合焦位置の指定条件が材質別合焦位置指定テーブル１０３ａから抽出され、抽出された指定条件に基づいて合焦位置を指定することができ、自動合焦プログラム１０３ｇの実行によって、合焦位置指定プログラム１０３ｆの実行により指定された合焦位置においてくぼみの焦点を合わせることができる。
従って、試料の材質に応じて、最適な合焦位置を指定して焦点調整を行うことができることとなり、自動合焦精度をより高めることができ、ひいては、硬さ試験の測定精度をより高めることができる。
【００３８】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、硬さ試験機は、自動でくぼみを読み取り、硬さ測定を行う試験機であればよく、ビッカース硬さ試験機、ブリネル硬さ試験機、ヌープ硬さ試験機、ロックウェル硬さ試験機等に利用することができる。また、合焦位置指定手段により指定される合焦位置は、本実施例のように、「形成されたくぼみの隅部」や「くぼみの略中央」に限らず、くぼみの形状に応じた適当な位置を指定できるものであれば良い。その他、本発明は、発明の要旨を逸脱しない範囲内で自由に変更、改良が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に係る硬さ試験機の概略断面図である。
【図２】本発明に係る硬さ試験機の概略断面図である。
【図３】本発明に係る硬さ試験機の概略構成を示すブロック図である。
【図４】本発明に係る硬さ試験機におけるくぼみ形成時の圧子の侵入量と試験力との関係を示す図である。
【図５】本発明に係る硬さ試験機における圧子の幾何学的形状と圧子の押し込み深さの関係を示す図である。
【図６】本発明に係る硬さ試験機の撮像部により撮像された試料表面の画像を表示部に表示した状態を示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
１        硬さ試験機
４        アーム作動部（試験力付与手段）
５        圧子
７        対物レンズ
８        ターレット（対物レンズ選択手段）
１５      入力部（材質入力手段）
１６      表示部（材質入力手段）
２０      圧子軸変位検出部（侵入量計測手段）
１００    制御部
１０１    ＣＰＵ（侵入量計測手段、距離算出手段、推定手段、対物レンズ選択手段、合焦位置指定手段、自動合焦手段）
１０３    記憶部
１０３ａ  材質別合焦位置指定テーブル
１０３ｂ  侵入量計測プログラム（侵入量計測手段）
１０３ｃ  距離算出プログラム（距離算出手段）
１０３ｄ  推定プログラム（推定手段）
１０３ｅ  対物レンズ選択プログラム（対物レンズ選択手段）
１０３ｆ  合焦位置指定プログラム（合焦位置指定手段）
１０３ｇ  自動合焦プログラム（自動合焦手段）
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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