(57)【要約】【課題】作業者の手間を省きつつ、画像解析に係るさまざまなエラーの発生を回避することが可能な硬さ試験機及び硬さ試験方法を提供する。【解決手段】くぼみ形成時の圧子の押込み深さを計測する押込み深さ計測手段（ＣＰＵ１０１）と、押込み深さ計測手段により計測された押込み深さに基づいて、くぼみの大きさを予測する予測手段（ＣＰＵ１０１）と、予測手段により予測されたくぼみの大きさに基づいて、画像解析の対象とするエリアを設定するエリア設定手段（ＣＰＵ１０１）と、撮像手段（撮像部１０）により撮像された試料の表面の画像データを取得する画像取得手段（ＣＰＵ１０１）と、画像取得手段により取得された試料の表面の画像データのうち、エリア設定手段により設定されたエリアを画像解析する画像解析手段（ＣＰＵ１０１）と、を備える。【選択図】図３
2017223444.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料の表面に圧子により所定の試験力を負荷してくぼみを形成させ、当該くぼみの寸法を計測することにより試料の硬さを測定する硬さ試験機において、
前記くぼみ形成時の圧子の押込み深さを計測する押込み深さ計測手段と、
前記押込み深さ計測手段により計測された押込み深さに基づいて、前記くぼみの大きさを予測する予測手段と、
前記予測手段により予測されたくぼみの大きさに基づいて、画像解析の対象とするエリアを設定するエリア設定手段と、
撮像手段により撮像された試料の表面の画像データを取得する画像取得手段と、
前記画像取得手段により取得された試料の表面の画像データのうち、前記エリア設定手段により設定されたエリアを画像解析する画像解析手段と、
を備えることを特徴とする硬さ試験機。
【請求項２】
前記エリア設定手段は、前記画像解析の対象とするエリアとして、前記くぼみの寸法を計測するためのエリアを設定し、
前記画像解析手段は、前記くぼみの寸法を計測するためのエリアを画像解析して、前記くぼみの寸法を計測す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】
前記エリア設定手段は、前記画像解析の対象とするエリアとして、前記画像取得手段により取得された試料の表面の画像データに基づく画像に対するオートフォーカスを行うためのエリアを設定し、
前記画像解析手段は、前記オートフォーカスを行うためのエリアを画像解析して、前記オートフォーカスを行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の硬さ試験機。
【請求項４】
前記画像取得手段により取得された試料の表面の画像データに、前記エリア設定手段により設定されたエリアを反映した画像データを記憶する記憶手段を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の硬さ試験機。
【請求項５】
前記エリア設定手段は、前記試料の表面に複数のくぼみが形成された場合、前記予測手段により予測された各くぼみの大きさに基づいて、前記各くぼみに対し前記画像解析の対象とするエリアを各々設定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の硬さ試験機。
【請求項６】
前記エリア設定手段は、前記画像解析の対象とするエリアとして、前記予測手段により予測されたくぼみの大きさ及び前記くぼみの形状に合わせたエリアを設定することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の硬さ試験機。
【請求項７】
試料の表面に圧子により所定の試験力を負荷してくぼみを形成させ、当該くぼみの寸法を計測することにより試料の硬さを測定する硬さ試験機の硬さ試験方法において、
前記くぼみ形成時の圧子の押込み深さを計測する押込み深さ計測工程と、
前記押込み深さ計測工程で計測された押込み深さに基づいて、前記くぼみの大きさを予測する予測工程と、
前記予測工程で予測されたくぼみの大きさに基づいて、画像解析の対象とするエリアを設定するエリア設定工程と、
撮像手段により撮像された試料の表面の画像データを取得する画像取得工程と、
前記画像取得工程で取得された試料の表面の画像データのうち、前記エリア設定工程で設定されたエリアを画像解析する画像解析工程と、
を含む硬さ試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、硬さ試験機及び硬さ試験方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の硬さ試験では、カメラにより観察された画像を解析することで、試料（ワーク）に形成されたくぼみの自動読取やオートフォーカスを実施している。くぼみの自動読取やオートフォーカスを実施するには、くぼみの大きさに応じて最適な倍率の対物レンズを選択する必要がある。そこで、試料への圧子の侵入量を検出し、検出された侵入量に基づきくぼみの所定の特徴点間の距離を算出し、算出されたくぼみの所定の特徴点間の距離に基づいて複数の対物レンズの中から所定の対物レンズを選択する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ところで、試料の観察像には、研磨痕や空孔等、画像解析の妨げとなる情報が含まれることがあり、これらの情報により自動読取やオートフォーカスを実施できないことがある。そこで、上記の課題を回避すべく、取得した画像全体の中から画像解析するエリアを作業者が予め指定することにより、画像解析の妨げとなる情報を排除してより効率的な画像解析を可能とした技術が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１１４６０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の画像解析エリアを予め指定する技術では、エリアの指定を硬さ試験の前に設定しておく必要があるうえ、指定可能なエリア数は現状１パターンであるため、一度に複数の硬さ試験を実施する場合、全ての硬さ試験に対応可能なように、最も大きなくぼみに合わせてエリアを指定する必要がある。例えば、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示すように、小さいくぼみＫ１１に対しても大きいくぼみＫ１２に対しても、大きいくぼみＫ２に合わせたエリアＥ１０を設定する必要がある。本来、小さなくぼみについてはエリアを絞った解析が特に有効であるが、最も大きなくぼみに合わせてエリアを指定した場合、小さなくぼみに適したエリア指定を行うことができない。この場合、画像解析の妨げとなる情報を排除することが困難であるため、自動読取やオートフォーカスに係るエラーを回避することができないという課題がある。
一方、くぼみを形成した後に当該くぼみを観察してエリアを指定する技術も存在するが、くぼみを形成する毎にエリアを指定する必要があるため、作業者にとって手間であり、作業時間が増大するという課題がある。
【０００６】
本発明は、作業者の手間を省きつつ、画像解析に係るさまざまなエラーの発生を回避することが可能な硬さ試験機及び硬さ試験方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、
試料の表面に圧子により所定の試験力を負荷してくぼみを形成させ、当該くぼみの寸法を計測することにより試料の硬さを測定する硬さ試験機において、
前記くぼみ形成時の圧子の押込み深さを計測する押込み深さ計測手段と、
前記押込み深さ計測手段により計測された押込み深さに基づいて、前記くぼみの大きさを予測する予測手段と、
前記予測手段により予測されたくぼみの大きさに基づいて、画像解析の対象とするエリアを設定するエリア設定手段と、
撮像手段により撮像された試料の表面の画像データを取得する画像取得手段と、
前記画像取得手段により取得された試料の表面の画像データのうち、前記エリア設定手段により設定されたエリアを画像解析する画像解析手段と、
を備え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、
前記エリア設定手段は、前記画像解析の対象とするエリアとして、前記くぼみの寸法を計測するためのエリアを設定し、
前記画像解析手段は、前記くぼみの寸法を計測するためのエリアを画像解析して、前記くぼみの寸法を計測することを特徴とする。
【０００９】
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、
前記エリア設定手段は、前記画像解析の対象とするエリアとして、前記画像取得手段により取得された試料の表面の画像データに基づく画像に対するオートフォーカスを行うためのエリアを設定し、
前記画像解析手段は、前記オートフォーカスを行うためのエリアを画像解析して、前記オートフォーカスを行うことを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の硬さ試験機において、
前記画像取得手段により取得された試料の表面の画像データに、前記エリア設定手段により設定されたエリアを反映した画像データを記憶する記憶手段を備え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のいずれか一項に記載の硬さ試験機において、
前記エリア設定手段は、前記試料の表面に複数のくぼみが形成された場合、前記予測手段により予測された各くぼみの大きさに基づいて、前記各くぼみに対し前記画像解析の対象とするエリアを各々設定することを特徴とする。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の硬さ試験機において、
前記エリア設定手段は、前記画像解析の対象とするエリアとして、前記予測手段により予測されたくぼみの大きさ及び前記くぼみの形状に合わせたエリアを設定することを特徴とする。
【００１３】
請求項７に記載の発明は、
試料の表面に圧子により所定の試験力を負荷してくぼみを形成させ、当該くぼみの寸法を計測することにより試料の硬さを測定する硬さ試験機の硬さ試験方法において、
前記くぼみ形成時の圧子の押込み深さを計測する押込み深さ計測工程と、
前記押込み深さ計測工程で計測された押込み深さに基づいて、前記くぼみの大きさを予測する予測工程と、
前記予測工程で予測されたくぼみの大きさに基づいて、画像解析の対象とするエリアを設定するエリア設定工程と、
撮像手段により撮像された試料の表面の画像データを取得する画像取得工程と、
前記画像取得工程で取得された試料の表面の画像データのうち、前記エリア設定工程で設定されたエリアを画像解析する画像解析工程と、
を含む硬さ試験方法である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、作業者の手間を省きつつ、画像解析に係るさまざまなエラーの発生を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る硬さ試験機の全体構成を示す側面図である。
【図２】本発明に係る硬さ試験機の全体構成を示す側面図である。
【図３】本発明に係る硬さ試験機の制御構造を示すブロック図である。
【図４】本実施形態に係る硬さ試験機の動作を示すフローチャートである。
【図５】予測されたくぼみの大きさに基づいて、画像解析の対象となるエリアを設定する様子の一例を示す図である。
【図６】試料Ｓに形成される複数のくぼみに対し、画像解析の対象とするエリアを各々設定する様子の一例を示す図である。
【図７】くぼみの大きさ及び形状に合わせたエリアを設定する様子の一例を示す図である。
【図８】従来における画像解析の対象となるエリアを設定する様子の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
［１．構成の説明］
本実施形態に係る硬さ試験機１は、図１〜図３に示すように、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に作用力（試験力）を付与し荷重アームを作動させるアーム作動部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、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、制御部１００と、操作部１１０と、表示部１２０と、等を備えて構成されている。なお、硬さ試験機１では、図３に示す制御部１００により、各部の動作制御が行われる。
【００１８】
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、を備えて構成されている。
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いる。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。
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。
【００１９】
アーム本体３１は、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、アーム本体３１は、そのアーム作動部４の動作に伴い、回動軸３２を中心とした回動を行う。アーム本体３１は、この下方への回動に伴い、荷重軸３３を下方へと押圧し移動させる。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）。
【００２０】
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、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、を備えて構成されている。アーム変位検出部３４は、圧子軸６等を介して圧子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、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、この開き量は、圧子５が試料Ｓを押し込む押圧力（試験力）又は試料Ｓに加わる荷重に対応するようになっている。
【００２１】
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と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と、等を備えて構成されている。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に固定されることにより荷重アーム３に接続されている。
【００２２】
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いて駆動する。サーボモータ４１のモータ軸４１ａは、サーボモータ４１の駆動により回転する。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、ボールネジ４３を回転させる。固定治具４４は、ボールネジ４３の回転駆動により上下に移動する。
このように、アーム作動部４は、サーボモータ４１の駆動に基づいて固定治具４４を上下動させ、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）を伝達させて、アーム本体３１（荷重アーム３）を回動させる。なお、板ばね４４ａは、アーム作動部４が荷重アーム３を動作させる際、撓むようになっている。
【００２３】
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と、等を備えて構成されている。
ステージ昇降部９２は、ねじ部９２ａを備え、ねじ部９２ａを回転させることにより、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。
【００２４】
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と、等を備えて構成されている。
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、回転軸８２を中心として回転することにより、圧子軸６や対物レンズ７の配置を切り替えることができる。
【００２５】
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と、を備えて構成されている。圧子軸６は、圧子軸保持部６１の板ばね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に載置された試料の表面（上面）に対して垂直に備えられている。
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。例えば、ビッカース硬さ試験を実施する場合には、圧子５として、ビッカース用の四角錐圧子（対面角が１３６±０．５°）を使用する。本実施形態では、圧子５としてビッカース用の四角錐圧子が使用されている。
硬さ試験機１は、図１に示すように、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に伝達することができる。これにより、硬さ試験機１は、圧子５を試料Ｓに押し当てて押し込むことが可能となる。
【００２６】
対物レンズ７は、撮像部１０の顕微鏡部１１に付随するレンズ部である。硬さ試験機１は、図２に示すように、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ることで、撮像部１０による試料Ｓの撮像が可能となる。
【００２７】
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、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、を備えて構成されている。圧子軸変位検出部２０は、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（即ち、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、検出した変位量に基づく圧子軸変位信号を制御部１００に出力する。
【００２８】
撮像部（撮像手段）１０は、顕微鏡部１１と、顕微鏡部１１に取り付けられたＣＣＤカメラ１０ａと、試料Ｓの観察位置を照らす照明装置（図示省略）と、等を備えて構成され、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制御部１００に出力する。
【００２９】
制御部１００は、図３に示すように、ＣＰＵ１０１と、ＲＡＭ１０２と、記憶部１０３と、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の動作制御等を行う機能を有する。
【００３０】
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。
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。
記憶部（記憶手段）１０３は、例えば、プログラムやデータ等を記憶する記録媒体（図示省略）を有しており、この記録媒体は、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。
【００３１】
例えば、ＣＰＵ１０１は、アーム変位検出部３４から入力されたアーム変位信号と予め設定された設定アーム変位データとの比較を行う。そして、ＣＰＵ１０１は、所定の試験力（荷重）で圧子５を試料Ｓに作用させるように荷重アーム３を回動させるため、アーム作動部４（サーボモータ４１）の駆動を制御する駆動制御信号をサーボモータ４１に出力する。
【００３２】
また、ＣＰＵ１０１は、ステージ昇降部９２を制御して試料台９（試料ステージ９１）を上下方向に移動させ、試料ステージ９１と対物レンズ７との間の相対距離を変化させることで、試料ステージ９１に載置された試料Ｓの表面に焦点を合わせるオートフォーカス機能を実現する。
【００３３】
また、ＣＰＵ１０１は、撮像部１０から入力されたくぼみの画像データに所定の画像処理を施すなどして解析し、くぼみの大きさ（寸法）を自動計測し、所定の特徴点間の距離の検出を行う。
また、ＣＰＵ１０１は、検出したくぼみの所定の特徴点間の距離に基づいて、試料Ｓの硬さを算出する。即ち、ＣＰＵ１０１は、試料Ｓに圧子５が押し込まれて形成されたくぼみの大きさ（所定の特徴点間の距離）から試料Ｓの硬さを測定する、例えば、ビッカース硬さ試験に基づいて、試料Ｓの硬さを算出する。
【００３４】
操作部１１０は、キーボード、マウス等のポインティングデバイスなどを備え、硬さ試験を行う際の作業者（オペレータ）による入力操作を受け付ける。そして、操作部１１０は、作業者による所定の入力操作を受け付けると、その入力操作に応じた所定の操作信号を生成して、制御部１００へと出力する。
【００３５】
表示部１２０は、例えば、ＬＣＤなどの表示装置により構成されている。表示部１２０は、操作部１１０において入力された硬さ試験の設定条件、硬さ試験の結果及びＣＣＤカメラ１０ａが撮像した試料Ｓの表面や試料Ｓの表面に形成されるくぼみの画像等を表示する。
【００３６】
［２．動作の説明］
次に、本実施形態に係る硬さ試験機１の動作について、図４のフローチャートを参照して説明する。
まず、制御部１００のＣＰＵ１０１は、圧子５により、試料Ｓの表面にくぼみを形成させる（ステップＳ１０１）。
具体的には、まず、ＣＰＵ１０１は、ターレット８を回転させ、圧子軸６の配置を、硬さ試験におけるくぼみ形成のための配置、即ち、荷重軸３３に対応する配置に切り替える（図１参照）。次いで、ＣＰＵ１０１は、試料Ｓが載置された試料台９の試料ステージ９１を所定の高さ、位置に調整する。次いで、ＣＰＵ１０１は、アーム作動部４を駆動させ、荷重アーム３を下方へと回動させる。荷重軸３３は、荷重アーム３の下方への回動に伴いアーム本体３１により押圧されて下方へと移動するとともに、当接する圧子軸６を下方へと移動させる。そして、圧子軸６は、先端に取り付けられた圧子５を試料Ｓに押し込み、くぼみを形成させる。
【００３７】
次に、ＣＰＵ１０１は、ステップＳ１０１で圧子５を試料Ｓに押し付けた際に圧子軸変位検出部２０により検出された圧子軸６の変位量に基づいて、圧子５が試料Ｓに押し込まれて侵入した深さ（押込み深さ）を計測する（ステップＳ１０２）。即ち、ＣＰＵ１０１は、本発明の押込み深さ計測手段として機能する。
【００３８】
次に、ＣＰＵ１０１は、ステップＳ１０２で計測された押込み深さに基づいて、試料Ｓの表面に形成されたくぼみの大きさを予測する（ステップＳ１０３）。即ち、ＣＰＵ１０１は、本発明の予測手段として機能する。なお、圧子５の押込み深さからくぼみの大きさを予測する方法としては、従来公知の技術を適宜用いることができる。
【００３９】
次に、ＣＰＵ１０１は、ステップＳ１０３で予測されたくぼみの大きさに基づいて、画像解析の対象となるエリアを設定する（ステップＳ１０４）。即ち、ＣＰＵ１０１は、本発明のエリア設定手段として機能する。例えば、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示すように、小さいくぼみＫ１には小さいエリアＥ１を、大きいくぼみＫ２には大きいエリアＥ２を、それぞれ設定する。
本実施形態では、画像解析の対象となるエリアとして、くぼみが形成された試料Ｓの表面の画像に対するオートフォーカス用のエリアと、試料Ｓに形成されたくぼみの自動読取用のエリア（くぼみの寸法を計測するためのエリア）と、が設定される。なお、試料Ｓに形成されたくぼみに基づいてオートフォーカスを行う場合、オートフォーカス用のエリアを自動読取用のエリアと同一のエリアとするようにしてもよい。ステップＳ１０４の処理により、実際のくぼみの大きさを測定する前に、解析エリアを設定することが可能となる。
【００４０】
次に、ＣＰＵ１０１は、撮像部１０により撮像された試料Ｓの表面の画像データを取得する（ステップＳ１０５）。即ち、ＣＰＵ１０１は、本発明の画像取得手段として機能する。
具体的には、まず、ＣＰＵ１０１は、ターレット８を回転させ、対物レンズ７の配置を、硬さ試験におけるくぼみ観察のための配置、即ち、撮像部１０に対応する配置に切り替える（図２参照）。次いで、ＣＰＵ１０１は、撮像部１０により、試料Ｓに形成されたくぼみを撮像させる。次いで、ＣＰＵ１０１は、撮像部１０から出力された試料Ｓの表面の画像データを取得する。
【００４１】
次に、ＣＰＵ１０１は、ステップＳ１０５で取得された画像データに基づいて、オートフォーカスを行う（ステップＳ１０６）。具体的には、ＣＰＵ１０１は、ステップＳ１０５で取得された画像データのうち、ステップＳ１０４で設定されたオートフォーカス用のエリアを画像解析し、解析結果に基づいてステージ昇降部９２を昇降させることで、オートフォーカスを行う。即ち、ＣＰＵ１０１は、本発明の画像解析手段として機能する。ステップＳ１０５の処理により、試料Ｓ表面のごみ等の画像解析の妨げとなる情報を排除してオートフォーカスを行うことができるので、エラーの発生を回避することができる。
【００４２】
次に、ＣＰＵ１０１は、ステップＳ１０６でオートフォーカスが行われた画像データに基づいて、試料Ｓの表面に形成されたくぼみの寸法を計測する（ステップＳ１０７）。具体的には、ＣＰＵ１０１は、ステップＳ１０６でオートフォーカスが行われた画像データのうち、ステップＳ１０４で設定されたくぼみの自動読取用のエリアを解析して、圧子５により形成された略四角形のくぼみの対角線の長さを計測する。
【００４３】
次に、ＣＰＵ１０１は、ステップＳ１０７で計測されたくぼみの寸法に基づいて、試料Ｓの硬さを算出する（ステップＳ１０８）。具体的には、ＣＰＵ１０１は、ステップＳ１０７で計測されたくぼみの対角線の長さに基づいて、試料Ｓの硬さを算出する。そして、ＣＰＵ１０１は、算出した結果（測定値）を表示部１２０に表示させる。
【００４４】
［３．効果］
以上のように、本実施形態に係る硬さ試験機１は、くぼみ形成時の圧子５の押込み深さを計測する押込み深さ計測手段（ＣＰＵ１０１）と、押込み深さ計測手段により計測された押込み深さに基づいて、くぼみの大きさを予測する予測手段（ＣＰＵ１０１）と、予測手段により予測されたくぼみの大きさに基づいて、画像解析の対象とするエリアを設定するエリア設定手段（ＣＰＵ１０１）と、撮像手段（撮像部１０）により撮像された試料Ｓの表面の画像データを取得する画像取得手段（ＣＰＵ１０１）と、画像取得手段により取得された試料Ｓの表面の画像データのうち、エリア設定手段により設定されたエリアを画像解析する画像解析手段（ＣＰＵ１０１）と、を備える。
従って、本実施形態に係る硬さ試験機１によれば、くぼみの大きさを予測したうえでくぼみの大きさに合わせた適切なエリアを自動的に設定することができるので、作業者の手間を省きつつ、画像解析に係るさまざまなエラーの発生を回避することができる。
【００４５】
また、本実施形態に係る硬さ試験機１によれば、エリア設定手段は、画像解析の対象とするエリアとして、くぼみの寸法を計測するためのエリアを設定する。また、画像解析手段は、くぼみの寸法を計測するためのエリアを画像解析して、くぼみの寸法を計測する。
従って、本実施形態に係る硬さ試験機１によれば、くぼみの寸法の計測に最適なエリアを設定することができるので、くぼみの読取精度を向上させることができ、試料Ｓの硬さに関し良好な測定値を得ることができる。
【００４６】
また、本実施形態に係る硬さ試験機１によれば、エリア設定手段は、画像解析の対象とするエリアとして、画像取得手段により取得された試料Ｓの表面の画像データに基づく画像に対するオートフォーカスを行うためのエリアを設定する。また、画像解析手段は、オートフォーカスを行うためのエリアを画像解析して、オートフォーカスを行う。
従って、本実施形態に係る硬さ試験機１によれば、オートフォーカスの実行に最適なエリアを設定することができるので、くぼみの読取精度を向上させることができ、試料Ｓの硬さに関し良好な測定値を得ることができる。
【００４７】
以上、本発明に係る実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
【００４８】
例えば、実施形態で行われる動作に加え、図４のステップＳ１０５で取得された試料Ｓの表面の画像データに、ステップＳ１０４で設定されたエリアを反映した画像データを、記憶部１０３に記憶させる処理を行うようにしてもよい。
これにより、ステップＳ１０５で取得された試料Ｓの表面の画像データのうち、実際に画像解析が行われたエリアを作業者が目で見て判別することができるので、測定に係るエラーが発生した際に、エラー内容を分析することができる。
【００４９】
また、上記実施形態では、試料Ｓにくぼみが１つ形成される場合を例示して説明しているが、これに限定されるものではない。即ち、試料Ｓにくぼみが複数形成される場合であっても、本発明を適用することは可能である。
例えば、試料Ｓに形成される複数のくぼみに対し、くぼみ毎に実施形態の動作（図４参照）を行うようにしてもよい。また、試料Ｓに形成される複数のくぼみに対し、ステップＳ１０１のくぼみ形成処理のみまとめて行うようにし、押込み深さの計測（ステップＳ１０２）から硬さの算出（ステップＳ１０８）までの処理についてはくぼみ毎に行うようにしてもよい。
【００５０】
また、試料Ｓに形成される複数のくぼみに対し、まず、くぼみ形成（ステップＳ１０１）からくぼみの大きさの予測（ステップＳ１０３）までの処理についてはまとめて行うようにし、さらに、ステップＳ１０３で予測された各くぼみの大きさに基づいて、各くぼみに対し画像解析の対象とするエリアを各々設定するようにしてもよい。例えば、図６に示す例では、各くぼみＫ３１〜Ｋ３３に対し、エリアＥ３１〜Ｅ３３を各々設定している。
これにより、以降の試料Ｓの表面の画像データの取得（ステップＳ１０５）から硬さの算出（ステップＳ１０８）までの処理もまとめて行うことが可能となる。従って、試験時間を大幅に短縮することができる。
【００５１】
また、上記実施形態では、平面視ひし形形状に形成されたくぼみに対し、画像解析の対象とするエリアとして、略正方形状のエリアを設定するようにしているが、これに限定されるものではない。例えば、画像解析の対象とするエリアとして、ステップＳ１０３で予測されたくぼみの大きさと予め圧子５の形状から推測可能なくぼみの形状とに合わせたエリアを設定するようにしてもよい。例えば、図７に示すように、平面視ひし形形状に形成されたくぼみＫ４に対しては、平面視ひし形形状のエリアＥ４を設定するようにしてもよい。
これにより、画像解析の妨げとなる情報をより確実に排除することができるので、エラーの発生をより確実に回避することができる。
【００５２】
また、上記実施形態では、硬さ試験機１として、圧子５の平面形状が矩形状に形成されたビッカース硬さ試験機を例示して説明しているが、これに限定されるものではない。即ち、試料Ｓの表面に圧子５により所定の試験力を負荷してくぼみを形成させ、当該くぼみの寸法を計測することにより試料Ｓの硬さを測定するものであれば、いかなる硬さ試験機であってもよい。例えば、ダイヤモンド長四角錘による圧子を備え、ビッカース硬さ試験機同様に圧子の平面形状が矩形状に形成されるヌープ硬さ試験機であってもよいし、圧子の形状が球形状に形成されたブリネル硬さ試験機であってもよい。
【００５３】
その他、硬さ試験機を構成する各装置の細部構成及び各装置の細部動作に関しても、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１  硬さ試験機
２  試験機本体
３  荷重アーム
４  アーム作動部
５  圧子
６  圧子軸
７  対物レンズ
８  ターレット
９  試料台
１０  撮像部（撮像手段）
２０  圧子軸変位検出部
１００  制御部
１０１  ＣＰＵ（押込み深さ計測手段、予測手段、エリア設定手段、画像取得手段、画像解析手段）
１０２  ＲＡＭ
１０３  記憶部（記憶手段）
１１０  操作部
１２０  表示部
Ｓ  試料
【図１】
2017223444.tif 000003
【図２】
2017223444.tif 000004
【図３】
2017223444.tif 000005
【図４】
2017223444.tif 000006
【図５】
2017223444.tif 000007
【図６】
2017223444.tif 000008
【図７】
2017223444.tif 000009
【図８】
2017223444.tif 000010