(57)【要約】【課題】  試料の試料面と対物レンズとの焦点合わせを自動的且つ正確に行うことができる硬さ試験機を提供する。【解決手段】  試料（Ｓ）の試料面（Ｓ１）に圧子（３）を押し付けてくぼみを形成させ、該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、対物レンズ（５）は、所定の高さ位置に位置する試料の試料面に対して合焦する位置に予め固定されており、昇降機構部（６１）によって上昇する試料台（６）に載置された試料の試料面が所定の高さ位置に達したか否かを判断する判断手段（２）と、判断手段によって試料の試料面が所定の高さ位置に達したと判断された場合、試料台の上昇を停止させるように昇降機構部を制御する制御手段（２）と、を備えた。【特許請求の範囲】
【請求項１】
試験機本体と、
試料を載置する試料台と、
先端部に圧子を有する圧子軸と、
前記試料の試料面を観察するための対物レンズと、
前記試験機本体に回転可能に設けられ、前記圧子軸と前記対物レンズとを支持するターレットと、
前記試料台を昇降させる昇降機構部と、
を備え、前記試料の試料面に前記圧子を押し付けてくぼみを形成させ、該くぼみに基づいて前記試料の硬さを測定する硬さ試験機であって、
前記対物レンズは、所定の高さ位置に位置する前記試料の試料面に対して合焦する位置に予め固定されており、
前記昇降機構部によって上昇する前記試料台に載置された前記試料の試料面が前記所定の高さ位置に達したか否かを判断する判断手段と、
前記判断手段によって前記試料の試料面が前記所定の高さ位置に達したと判断された場合、前記試料台の上昇を停止させるように前記昇降機構部を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする硬さ試験機。
【請求項２】
前記圧子軸の前記圧子の先端が、前記所定の高さ位置に設定可能に構成されており、
前記所定の高さ位置に設定された前記圧子の先端に前記試料が接触したか否かを検出する検出手段を備え、
前記判断手段は、
前記検出手段によって前記圧子の先端に前記試料の試料面が接触したことが検出された場合に、前記試料の試料面が前記所定の高さ位置に達したと判断することを特徴とする請求項１記載の硬さ試験機。
【請求項３】
前記試料台を水平方向に移動させる水平移動機構部を備えることを特徴とする請求項２記載の硬さ試験機。
【請求項４】
前記昇降機構部により上昇して前記所定の高さ位置に達した前記試料の試料面と接触して接触信号を出力する接触検出手段を備え、
前記判断手段は、
前記接触検出手段から接触信号が入力された場合に、前記試料の試料面が前記所定の高さ位置に達したと判断することを特徴とする請求項１記載の硬さ試験機。
【請求項５】
前記試料の試料面の高さ位置を非接触に検出する非接触検出手段を備え、
前記判断手段は、
前記非接触検出手段による検出結果に基づいて、前記試料の試料面の高さ位置が前記所定の高さ位置であるか否かを判断することを特徴とする請求項１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、試料面にくぼみを形成させて試料の硬さを測定する硬さ試験機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、圧子によって、試料面に荷重を負荷し、くぼみを形成することに基づいて、試料の硬さを評価、測定する硬さ試験機が使用されている。
このような硬さ試験機として、所定の荷重で圧子を押し付けて形成したくぼみの大きさ（例えば、くぼみの所定点間の長さ（対角線の長さ））を計測し、硬さを算出する硬さ試験機が知られている（例えば、特許文献１）。この硬さ試験機は、試料にくぼみを形成するための圧子と、この圧子により形成されたくぼみの拡大像を得るための対物レンズ等を備えている。
【０００３】
そして、硬さ試験を実施する際には、先ず試料の試料面と対物レンズとの焦点合わせを行い、試料の高さ位置を決定して、次いで、所定の荷重を圧子により試料の試料面に加えてくぼみを形成させ、対物レンズによってくぼみの拡大像を得る。
この対物レンズの焦点合わせは、ユーザが試料面を観察しながら、試料台に設けられているハンドルを回して試料台を上下に移動させ、試料面と焦点が合った位置に試料台を固定させている。
【特許文献１】特開２０００−２９２３３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記構成の硬さ試験機においては、ユーザが硬さ試験前にその都度焦点合わせをしなければならず、煩雑な作業を要するという問題点があった。
また、測定精度確保のために試料面が鏡面に加工された試料について焦点合わせを行う際には、試料面のコントラストが明瞭でないため、試料に対物レンズを衝突させてしまうという不具合もあった。
【０００５】
そこで、本発明の課題は、試料の試料面と対物レンズとの焦点合わせを自動的且つ正確に行う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】
【０００６】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、例えば、図２に示すように、
試験機本体（１）と、
試料（Ｓ）を載置する試料台（６）と、
先端部に圧子（３）を有する圧子軸（４）と、
前記試料の試料面（Ｓ１）を観察するための対物レンズ（５）と、
前記試験機本体に回転可能に設けられ、前記圧子軸と前記対物レンズとを支持するターレット（２）と、
前記試料台を昇降させる昇降機構部（６１）と、
を備え、前記試料の試料面に前記圧子を押し付けてくぼみを形成させ、該くぼみに基づいて前記試料の硬さを測定する硬さ試験機であって、
前記対物レンズは、所定の高さ位置に位置する前記試料の試料面に対して合焦する位置に予め固定されており、
前記昇降機構部によって上昇する前記試料台に載置された前記試料の試料面が前記所定の高さ位置に達したか否かを判断する判断手段（例えば、ＣＰＵ１３）と、
前記判断手段によって前記試料の試料面が前記所定の高さ位置に達したと判断された場合、前記試料台の上昇を停止させるように前記昇降機構部を制御する制御手段（例えば、ＣＰＵ１３）と、
を備えることを特徴とする。
【０００７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明であって、
前記圧子軸の前記圧子の先端が、前記所定の高さ位置に設定可能に構成されており、
前記所定の高さ位置に設定された前記圧子の先端に前記試料が接触したか否かを検出する検出手段（例えば、変位計ａ）を備え、
前記判断手段は、
前記検出手段によって前記圧子の先端に前記試料の試料面が接触したことが検出された場合に、前記試料の試料面が前記所定の高さ位置に達したと判断することを特徴とする。
【０００８】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明であって、
前記試料台を水平方向に移動させる水平移動機構部（６２）を備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項４記載の発明は、請求項１記載の発明であって、
前記昇降機構部により上昇して前記所定の高さ位置に達した前記試料の試料面と接触して接触信号を出力する接触検出手段（例えば、タッチプローブｂ）を備え、
前記判断手段は、
前記接触検出手段から接触信号が入力された場合に、前記試料の試料面が前記所定の高さ位置に達したと判断することを特徴とする。
【００１０】
請求項５記載の発明は、請求項１記載の発明であって、
前記試料の試料面の高さ位置を非接触に検出する非接触検出手段（例えば、非接触検出センサｃ）を備え、
前記判断手段は、
前記非接触検出手段による検出結果に基づいて、前記試料の試料面の高さ位置が前記所定の高さ位置であるか否かを判断することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１記載の発明によれば、対物レンズが、所定の高さ位置に位置する試料に対して合焦する位置に予め固定されており、昇降機構部によって上昇する試料台に載置された試料が所定の高さ位置に達したと判断された場合、試料台の上昇を停止させるので、焦点合わせが自動的且つ正確に行われる。従って、硬さ試験時にユーザが目視によって試料と対物レンズとの焦点合わせを行う必要がないので、硬さ試験をより容易に行うことができる。
【００１２】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明と同様の効果が得られるのは無論ののこと、特に、圧子軸の圧子の先端が、所定の高さ位置に予め設定されており、圧子の先端に試料が接触したことが検出された場合に、試料が所定の高さ位置に達したと判断されるので、複雑な機構を備えることなく自動的に焦点合わせを行うことができる。
【００１３】
請求項３記載の発明によれば、請求項２記載の発明と同様の効果が得られるのは無論のこと、特に、試料台を水平方向に移動させる水平移動機構部を備えるので、試料台を水平方向に移動させることができる。従って、試料面の高さ位置の位置決めの際に、圧子の先端との接触によって試料面に傷が生じた場合であっても、その傷部分を避けて圧子によってくぼみ形成させることができることとなるので、特に薄膜等の試料にかかる硬さ試験において、試料面により正確にくぼみを形成させることができる。
【００１４】
請求項４記載の発明によれば、請求項１記載の発明と同様の効果が得られるのは無論のこと、特に、昇降機構部により上昇して所定の高さ位置に達した試料と接触して接触信号を出力する接触検出手段を備え、接触検出手段から接触信号が入力された場合に、試料が所定の高さ位置に達したと判断される。従って、試料の高さ位置がより正確に位置決めされることとなり、硬さ試験の精度を向上させることができる。
【００１５】
請求項５記載の発明によれば、請求項１記載の発明と同様の効果が得られるのは無論のこと、特に、試料の試料面の高さ位置を非接触に検出する非接触検出手段を備え、非接触検出手段による検出結果に基づいて、試料の試料面の高さ位置が所定の高さ位置であるか否かが判断されるので、試料面に外力を付与することなく位置決めできる。従って、特に薄膜等の試料にかかる硬さ試験において、試験精度をより向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
［第一の実施形態］
以下、図面を参照して、第一の実施形態にかかる硬さ試験機１００を詳細に説明する。図１は、第一の実施形態にかかる硬さ試験機の概略断面図、図２は、図１の硬さ試験機における制御系を示すブロック図、図３は、図１の硬さ試験機の試料台及びターレット近傍を示す概略断面図である。
【００１７】
硬さ試験機１００は、図１に示すように、各構成部材が配設される試験機本体１と、試験機本体１に回転自在に設けられたターレット２と、ターレット２に取り付けられ、先端部に圧子３を有する圧子軸４と、ターレット２に取り付けられる対物レンズ５と、ターレット２に対向配置され、試料Ｓが載置される試料台６等を備えている。なお、硬さ試験機１００は、制御部１０（図２参照）により、各部の動作制御が行われる。
【００１８】
ターレット２は、試験機本体１に水平方向に回転自在に軸支されており、圧子軸４と、圧子軸４の変位を検出する変位計ａと、対物レンズ５等を備えている。このターレット２は、駆動モータ（図示省略）に接続されており、制御部１０からの駆動信号に基づいて駆動モータに駆動電流が供給されることによって駆動モータが駆動し、ターレット２が回転することによって圧子軸４や対物レンズ５の配置が切替えられる構成となっている。
【００１９】
圧子軸４は、ターレット２に上下方向に移動自在に支持され、下端部に圧子３が交換可能に備えられている。そして、ターレット２を回転させ、圧子軸４を荷重負荷機構部７（図２参照）に対応する配置に切替えることにより、荷重負荷機構部７の荷重を荷重軸７０によって圧子軸４に伝達可能となる。そして、荷重軸７０が圧子軸４を押圧して試料Ｓ側に移動させることによって、圧子３を試料Ｓに押付けることが可能となる。
【００２０】
変位計ａは、試料Ｓが圧子３の先端に接触したときの圧子軸４の変位を検出し、検出された変位に基づく変位信号を制御部１０に出力する。即ち、変位計ａは、圧子３の先端に試料Ｓが接触したか否かを検出する検出手段として機能する。
この変位計ａは、例えば、静電容量差に基づいて圧子軸４の変位を検出する静電容量型の変位計を用いる。
なお、この変位計ａは、試料Ｓの硬さ算出のために、圧子３の押込深さを計測する機能を有している。
【００２１】
対物レンズ５は、試料Ｓの試料面Ｓ１を観察することによって、圧子３によって形成されたくぼみの拡大像を得るためのレンズである。この対物レンズ５はターレット２に支持されており、所定の高さ位置（例えば、図１に示す高さ位置ｈ１）に位置する試料Ｓの試料面Ｓ１と合焦する位置に予め固定されている。
対物レンズ５によって得られる試料面Ｓ１のくぼみの拡大像は、撮像部（図示省略）によって撮像され、撮像されたくぼみの拡大像にかかる画像データを解析することによって試料Ｓの硬さが算出される。
【００２２】
試料台６は、昇降機構部６１によって昇降可能に設けられており、試料Ｓの試料面Ｓ１を所望の高さ位置まで上昇可能な構成となっている。
また、試料台６は、水平移動機構部６２によって水平移動可能に設けられており、試料Ｓを所望のくぼみ形成位置に移動可能な構成となっている。
【００２３】
制御部１０は、図２に示すように、ＣＰＵ１３と、ＲＡＭ１４と、ＲＯＭ１５と、変位計ａからの変位信号を増幅する増幅器１１と、増幅された変位信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器１２等から構成されている。また、制御部１０は、変位計ａ、荷重負荷機構部７、昇降機構部６１、水平移動機構部６２の他、ユーザが各部の操作を行うための操作部８等とインターフェース（図示省略）を介して電気的に接続されており、各部を制御可能な構成となっている。
【００２４】
ＣＰＵ１３は、ＲＯＭ１５内に格納されたプログラムを読み出してＲＡＭ１４内に展開し、該プログラムに基づいて各部への指示やデータの送信等を行うものである。
より具体的には、ＣＰＵ１３は、例えば、昇降機構部６１によって上昇する試料台６に載置された試料Ｓの試料面Ｓ１が所定の高さ位置に達したか否かを判断する判断手段として機能する。
また、ＣＰＵ１３は、試料Ｓの試料面Ｓ１が所定の高さ位置に達したと判断された場合に、試料台６の上昇を停止させるように昇降機構部６１を制御する制御手段として機能する。
ＲＯＭ１５は、例えば、圧子３の先端の所定の高さ位置データや所定の硬さ試験にかかる各種データ、各種プログラム等を格納している。
【００２５】
（対物レンズの位置決め）
ここで、第一の実施形態にかかる硬さ試験機１００における対物レンズ５の位置決めについて、図１、図３を用いて詳細に説明する。この位置決めにおいては、対物レンズ５はターレット２に単に支持されている状態にあり、未だ固定はされていないことが前提である。
先ず圧子軸４と試料台６とを対向配置させ、荷重負荷機構部７によって圧子軸４の位置を調節して、圧子３の先端の高さ位置を任意に決定する。例えば、図３（ａ）に示すように、圧子３の先端を高さ位置ｈ１に設定する。次いで、図３（ｂ）に示すように、昇降機構部６１によって上昇する試料台６に載置される試料Ｓの試料面Ｓ１が圧子３の先端に接触すると、この接触による圧子軸４の変位が変位計ａによって検出され、試料台６の上昇が停止する。従って、試料Ｓの試料面Ｓ１の高さ位置は、ｈ１となる。次いで、ターレット２を回転させ、対物レンズ５を試料Ｓの上方に配置させ、試料面Ｓ１に焦点を合わせて固定する。
【００２６】
なお、対物レンズ５の高さ位置の位置決めについては、上記方法に限定されるものではない。例えば、最初に対物レンズ５を任意の高さ位置に固定しておいて、試料台６を上昇させた後、試料面Ｓ１と焦点の合う位置で試料台６を停止させ、試料面Ｓ１に圧子３の先端が接触するまで圧子軸４を下降させることによって、圧子３の先端の高さ位置を位置決めしてもよい。
【００２７】
このように対物レンズ５の高さ位置を予め位置決めして固定しておくことによって、試料Ｓの試料面Ｓ１が高さ位置ｈ１に達したときには、図１に示すように対物レンズ５を試料Ｓの上方に配置させるだけで、対物レンズ５が試料面Ｓ１に対して合焦する状態とすることができる。
そして、このときの圧子３の先端の高さ位置ｈ１を所定の高さ位置データとして制御部１０内のＲＯＭ１５に記憶させておくことによって、硬さ試験時に該データに基づいて圧子軸４を荷重負荷機構部７によって位置調節して、圧子３の先端を所定の高さ位置（ｈ１）に位置させることができる。
【００２８】
（硬さ試験）
次に、第一の実施形態にかかる硬さ試験機１００を用いて行う硬さ試験の一例を、図４に示すフローチャートで説明する。なお、この硬さ試験においては、圧子軸４に圧子３が取り付けられているとともに、試料台６に試料Ｓが載置されており、圧子３の先端が所定の高さ位置（ｈ１）に予め設定されていることが前提となる。
【００２９】
最初に、ＣＰＵ１３は、ユーザによる操作部８の操作に基づいて硬さ試験開始信号が出力されたか否かを判断する（ステップＳ１）。そして、硬さ試験開始信号が出力されたと判断した場合（ステップＳ１；Ｙｅｓ）には、昇降機構部６１を制御して試料台６を圧子軸４方向に上昇させる（ステップＳ２）。
次いで、ＣＰＵ１３は、変位計ａから変位信号が出力されたか否かを判断する（ステップＳ３）。より具体的には、試料台６が上昇して、試料Ｓの試料面Ｓ１が圧子３の先端と接触したときには、その接触による圧子軸４の変位が変位計ａによって検出されることとなる。そして、変位計ａから出力される変位信号は増幅器１１で増幅された後、Ａ／Ｄ変換器１２によってＡ／Ｄ変換され、ＣＰＵ１３に入力される。
次いで、ＣＰＵ１３は、変位信号が出力されたと判断した場合（ステップＳ３；Ｙｅｓ）には、試料台６の上昇を停止させる（ステップＳ４）。
【００３０】
次いで、ＣＰＵ１３は、荷重負荷機構部７を制御して圧子軸４を押込開始位置まで上方向に移動させ（ステップＳ５）、試料Ｓから離間させた後、水平移動機構部６２を制御して試料Ｓが所定の押込位置にくるように試料台６を水平移動させる（ステップＳ６）。
次いで、ＣＰＵ１３は、再度荷重負荷機構部７を制御して圧子軸４を押込開始位置から試料Ｓ方向に移動させ、試料面Ｓ１に圧子３を押付けてくぼみを形成させる（ステップＳ７）。
【００３１】
次いで、ＣＰＵ１３は、ターレット２を回転させ、対物レンズ５を試料面Ｓ１に形成されたくぼみを観察できる位置に移動させ、対物レンズ５の観察によって得られた試料面Ｓ１のくぼみの拡大像を撮像部（図示省略）に撮像させる（ステップＳ８）。ここで、ステップＳ４で停止した試料面Ｓ１の高さ位置ｈ１は、既に対物レンズ５と合焦する位置となっているので、ステップＳ８のくぼみの観察動作処理に速やかに移行できることとなる。
【００３２】
次いで、ＣＰＵ１３は、撮像された試料面Ｓ１のくぼみの拡大像にかかる画像データを解析して、くぼみの対角線の長さからくぼみの表面積を求め、試料Ｓの硬さを算出する（ステップＳ９）。
また、くぼみ形成後、次の硬さ試験が開始される前に、ＣＰＵ１３はＲＯＭ１５に格納されている所定の高さ位置データに基づいて、荷重負荷機構部７を制御して圧子３の先端を高さ位置ｈ１に位置させておく（ステップＳ１０）。次回の硬さ試験開始信号が出力されたときに、速やかに試料台６の位置決め動作処理に移行できるようにしておくためである。
【００３３】
以上説明した第一の実施形態にかかる硬さ試験機１００は、対物レンズ５が、所定の高さ位置（ｈ１）に位置する試料Ｓの試料面Ｓ１に対して合焦する位置に予め固定されており、昇降機構部６１によって上昇する試料台６に載置された試料Ｓの試料面Ｓ１が所定の高さ位置（ｈ１）に達したと判断された場合、試料台６の上昇を停止させるので、焦点合わせが自動的且つ正確に行われる。従って、硬さ試験時にユーザが目視によって試料面Ｓ１と対物レンズ５との焦点合わせを行う必要がなく、硬さ試験をより容易に行うことができる。
また、圧子軸４の変位を検出する変位計ａによって、試料Ｓの試料面Ｓ１が所定の高さ位置（ｈ１）に達したか否かが判断される。従って、周知の硬さ試験機に用いられている変位計を利用することができ、複雑な機構を備える必要もない。
【００３４】
なお、第一実施形態にかかる硬さ試験機１００は、上記構成のものに限定されるものではない。例えば、変位計ａを試験機本体１内部に備える構成としてもよいし、対物レンズ５を複数備えて、くぼみを観察するのに最適なレンズが選択されると、ターレット２を回転させて選択されたレンズを自動的に試料Ｓの上方に位置するように構成してもよい。
【００３５】
［第二の実施形態］
次に、第二の実施形態にかかる硬さ試験機２００について図５、図６を用いて説明する。
図５は、第二の実施形態にかかる硬さ試験機の試料台及びターレット近傍を示す概略断面図、図６は図５の硬さ試験機における制御系を示すブロック図である。第二の実施形態にかかる硬さ試験機２００を説明するにあたっては、第一の実施形態にかかる硬さ試験機１００と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００３６】
硬さ試験機２００においては、図５に示すように、ターレット２にタッチプローブｂが設けられている。
タッチプローブｂは、試料台６方向へ突出した接触子ｂ１を備えており、接触子ｂ１がその長手方向に所定値以上の力を受けたときに接触信号を出力するようになっている。即ち、タッチプローブｂは、昇降機構部６１により上昇して所定の高さ位置に達した試料Ｓの試料面Ｓ１と接触して接触信号を出力する接触検出手段として機能する。
【００３７】
（対物レンズの位置決め）
ここで、第二の実施形態にかかる硬さ試験機２００における対物レンズ５の位置決めについて、図５を用いて詳細に説明する。この位置決めにおいては、対物レンズ５はターレット２に単に支持されている状態にあり、未だ固定されていないことが前提となる。
例えば、図５（ａ）に示すように、ターレット２に支持されるタッチプローブｂの接触子ｂ１の高さ位置はｈ２であるとする。
そして、第一の実施形態と同様に、昇降機構部６１によって試料台６を上昇させ、図５（ｂ）に示すように、試料Ｓの試料面Ｓ１がタッチプローブｂの接触子ｂ１に接触すると、タッチプローブｂから接触信号が出力され、試料台６の上昇が停止する。従って、試料Ｓの試料面Ｓ１の高さ位置は、ｈ２となる。次いで、対物レンズ５を試料面Ｓ１に対して焦点を合わせて固定する。
なお、第一の実施形態と同様に、最初に対物レンズ５の高さ位置を任意に設定し固定しておいて、試料台６を上昇させ、試料面Ｓ１と合焦した位置で試料台６を停止させ、その高さ位置に位置する試料面Ｓ１と接触子ｂ１とが接触するようにタッチプローブｂを設けてもよい。
【００３８】
このように対物レンズ５の高さ位置を予め位置決めして固定しておくことによって、試料台６が上昇して試料Ｓの試料面Ｓ１が高さ位置ｈ２に達しさえすれば、対物レンズ５が試料面Ｓ１に対して合焦する状態とすることができる。
【００３９】
（硬さ試験）
次に、第二の実施形態にかかる硬さ試験機２００を用いて行う硬さ試験の一例について、図７に示すフローチャートを用いて説明する。なお、この硬さ試験においては、圧子軸４に圧子３が取り付けられているとともに、試料台６に試料Ｓが載置されており、タッチプローブｂの接触子ｂ１が所定の高さ位置（ｈ２）に予め位置していることが前提となっている。
【００４０】
最初に、ＣＰＵ１３は、ユーザによる操作部８の操作に基づいて硬さ試験開始信号が操出力されたか否かを判断する（ステップＳ１１）。そして、硬さ試験開始信号が出力されたと判断した場合（ステップＳ１１；Ｙｅｓ）には、昇降機構部６１を制御して試料台６を圧子軸４方向に上昇させる（ステップＳ１２）。
次いで、ＣＰＵ１３は、タッチプローブｂから接触信号が出力されたか否かを判断する（ステップＳ１３）。より具体的には、試料台６が上昇して試料Ｓの試料面Ｓ１がタッチプローブｂの接触子ｂ１と接触した場合には、タッチプローブｂから接触信号が出力され、増幅器１１で増幅された後、Ａ／Ｄ変換器１２によってＡ／Ｄ変換され、ＣＰＵ１３に入力される。
そして、ＣＰＵ１３は、接触信号が出力されたと判断した場合（ステップＳ１３；Ｙｅｓ）には、試料台６の上昇を停止させる（ステップＳ１４）。
以下、ステップＳ１５〜ステップＳ１７までの処理動作は、図４に示す第一の実施形態にかかる硬さ試験機１００における硬さ試験のステップＳ７〜ステップＳ９までの処理動作と同一であるので、詳細な説明を省略する。
【００４１】
以上説明した第二の実施形態にかかる硬さ試験機２００は、所定の高さ位置（ｈ２）に達した試料Ｓの試料面Ｓ１と接触して接触信号を出力するタッチプローブｂを備えているので、試料面Ｓ１との接触を正確に検出することができる。従って、試料面Ｓ１の高さ位置がより正確に位置決めされることとなり、硬さ試験の精度を向上させることができる。
なお、接触検出手段はタッチプローブｂに限定されるものではなく、試料Ｓの試料面Ｓ１が接触すると接触信号を出力する構成であればその如何を問わない。
また、タッチプローブｂを試験機本体１に対して上下方向或いは水平方向に移動可能に設け、試料Ｓから相対的に退避可能な構成としてもよい。
【００４２】
［第三の実施形態］
次に、第三の実施形態にかかる硬さ試験機３００について図８、図９を用いて説明する。図８は、第三の実施形態にかかる硬さ試験機の試料台及びターレット近傍の概略断面図、図９は、図８の硬さ試験機における制御系を示すブロック図である。
第三の実施形態にかかる硬さ試験機３００を説明するにあたっては、第一の実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００４３】
硬さ試験機３００においては、試料Ｓの試料面Ｓ１の高さ位置を非接触に検出する非接触検出手段としての非接触検出センサｃが設けられている。
非接触検出センサｃは、例えば、レーザ反射式センサであって、図８に示すようにターレット２に設けられる。即ち、試料Ｓの試料面Ｓ１にレーザ光を照射し、このレーザ光の反射光を検出することによって、試料面Ｓ１の高さ位置を測定可能な構成となっている。この非接触検出センサｃによって検出された高さ位置は、ＣＰＵ１３に入力されるようになっている。
【００４４】
（対物レンズの位置決め）
ここで、第三の実施形態にかかる硬さ試験機３００における対物レンズ５の位置決めについて、図８を用いて詳細に説明する。この位置決めにおいて、対物レンズ５はターレット２に単に支持されている状態にあり、未だ固定はされていないことが前提となる。
先ず試料台６を昇降機構部６１によって昇降させ、試料Ｓの試料面Ｓ１の高さ位置を任意に設定する。例えば、図８に示すように、試料Ｓの試料面Ｓ１を高さ位置ｈ３に位置させる。次いで、ターレット２を回転させ、対物レンズ５を試料Ｓの上方に配置させ、試料面Ｓ１に対して焦点を合わせて固定する。
なお、第一の実施形態と同様に、最初に対物レンズ５の高さ位置を任意に設定し固定して、試料台６を上昇させた後、試料面Ｓ１と合焦する位置で試料台６を停止させ、試料面Ｓ１の高さ位置の位置決めを行うようにしてもよい。
【００４５】
このように、対物レンズ５を予め位置決めして固定しておくことによって、試料Ｓの試料面Ｓ１が高さ位置ｈ３に達しさえすれば、対物レンズ５を試料Ｓの上方に配置させるだけで、対物レンズ５が試料面Ｓ１に対して合焦する状態とすることができる。
そして、このときの試料面Ｓ１の高さ位置ｈ３を所定の高さ位置データとして制御部１０内のＲＯＭ１５に記憶させておいて、ＣＰＵ１３が非接触検出センサｃによって検出される試料面Ｓ１の高さ位置と該データにおける高さ位置とを比較することによって、試料面Ｓ１が所定の高さ位置（ｈ３）に達したか否かを判断できるようにしておく。
【００４６】
（硬さ試験）
次に、第三の実施形態にかかる硬さ試験機３００を用いて行う硬さ試験の一例について、図１０に示すフローチャートを用いて説明する。なお、この硬さ試験においては、圧子軸４に圧子３が取り付けられているとともに、試料台６に試料Ｓが載置されていることが前提となっている。
【００４７】
先ず、ＣＰＵ１３は、ユーザによる操作部８の操作に基づいて硬さ試験開始信号が出力されたか否かを判断する（ステップＳ２１）。そして、硬さ試験開始信号が出力されたと判断した場合（ステップＳ２１；Ｙｅｓ）には、ＲＯＭ１５から試料Ｓの試料面Ｓ１の所定の高さ位置データ（例えば、図８に示す高さ位置ｈ３の数値データ）を読出して（ステップＳ２２）、その後昇降機構部６１を制御して試料台６を圧子軸４方向に上昇させる（ステップＳ２３）。
【００４８】
次いで、ＣＰＵ１３は、非接触検出センサｃにより検出される試料Ｓの試料面Ｓ１の高さ位置を入力する（ステップＳ２４）。
次いで、ＣＰＵ１３は、非接触検出センサｃから検出される試料面Ｓ１の高さ位置と、ステップＳ３２で読み出した試料面Ｓ１の所定の高さ位置データにかかる高さ位置とを比較して、試料面Ｓ１が所定の高さ位置（ｈ３）であるか否かを判断する（ステップＳ２５）。
次いで、ＣＰＵ１３は、非接触検出センサｃによって検出される試料面Ｓ１の高さ位置と、所定の高さ位置データにかかる高さ位置とが一致したときに、試料面Ｓ１の高さ位置が所定の高さ位置（ｈ３）であると判断して（ステップＳ２５；Ｙｅｓ）、試料台６の上昇を停止させる（ステップＳ２６）。
以下、ステップＳ２７〜ステップＳ２９までの処理動作は、図４に示す第一の実施形態にかかる硬さ試験機１００における硬さ試験のステップＳ７〜ステップＳ９までの処理動作と同一であるので、詳細な説明を省略する。
【００４９】
以上説明した第三の実施形態にかかる硬さ試験機３００は、試料Ｓの試料面Ｓ１の高さ位置を非接触に検出する非接触検出センサｃを備え、この非接触検出センサｃの検出結果に基づいて試料Ｓの試料面Ｓ１の高さ位置が所定の高さ位置（ｈ３）であるか否か判断されるので、試料面Ｓ１に外力を付与することなく位置決めできる。従って、従って、より正確な硬さ測定を行うことができる。
【００５０】
なお、非接触検出手段は、レーザ反射式の検出センサに限定されるものではなく、例えば、赤外線、超音波、電磁波等を利用することによって試料Ｓの試料面Ｓ１の高さ位置を検出可能なセンサを備える構成としてもよい。また、非接触検出センサｃの設置場所もターレット２に限定されるものではなく、試料面Ｓ１の高さ位置を検出可能な位置であればその如何を問わない。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】第一の実施形態にかかる硬さ試験機の概略断面図である。
【図２】図１の硬さ試験機における制御系を示すブロック図である。
【図３】図１の硬さ試験機の試料台及びターレット近傍を示す概略断面図である。
【図４】図１の硬さ試験機を用いて行う硬さ試験処理動作を示すフローチャートである。
【図５】第二の実施形態にかかる硬さ試験機の試料台及びターレット近傍を示す概略断面図である。
【図６】図５の硬さ試験機における制御系を示すブロック図である。
【図７】図５の硬さ試験機を用いて行う硬さ試験処理動作を示すフローチャートである。
【図８】第三の実施形態にかかる硬さ試験機の試料台及びターレット近傍を示す概略断面図である。
【図９】図８の硬さ試験機における制御系を示すブロック図である。
【図１０】図８の硬さ試験機を用いて行う硬さ試験処理動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５２】
１  硬さ試験機
２  試験機本体
３  圧子
４  圧子軸
５  対物レンズ
６  試料台
１３  ＣＰＵ（判断手段、制御手段）
６１  昇降機構部
６２  水平移動機構部
ａ  変位計（検出手段）
ｂ  タッチプローブ（接触検出手段）
ｃ  非接触検出センサ（非接触検出手段）
Ｓ  試料
Ｓ１  試料面
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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