硬さ試験機
【課題】焦点調整時における、ＡＦステージの位置ずれの発生を回避可能な硬さ試験機を提供する。
【解決手段】試料の表面を撮像する撮像手段と、撮像手段により撮像された画像データに基づいて試料台を昇降させ、試料の表面に焦点を合わせるＡＦステージと、を備える。ＡＦステージは、ベース部材と、ベース部材の上部に載置され、ベース部材上をベース部材の一方向に移動するスライダと、スライダを前記一方向に移動させる駆動手段と、スライダの上部に載置され、スライダの前記一方向の移動に連動して上下方向に移動するテーブルと、テーブルの前記一方向一端部に連結され、テーブルに対して一端部方向への付勢力を付与する弾性部材と、テーブルの一端部と当接して、テーブルの水平方向への移動を規制するとともに、テーブルの上下方向の移動に際し転がり案内する案内部と、を備える。
【解決手段】試料の表面を撮像する撮像手段と、撮像手段により撮像された画像データに基づいて試料台を昇降させ、試料の表面に焦点を合わせるＡＦステージと、を備える。ＡＦステージは、ベース部材と、ベース部材の上部に載置され、ベース部材上をベース部材の一方向に移動するスライダと、スライダを前記一方向に移動させる駆動手段と、スライダの上部に載置され、スライダの前記一方向の移動に連動して上下方向に移動するテーブルと、テーブルの前記一方向一端部に連結され、テーブルに対して一端部方向への付勢力を付与する弾性部材と、テーブルの一端部と当接して、テーブルの水平方向への移動を規制するとともに、テーブルの上下方向の移動に際し転がり案内する案内部と、を備える。
【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、ブリネル硬さ試験機、ビッカース硬さ試験機、ヌープ硬さ試験機等の各種硬さ試験機においては、試料の表面に形成されたくぼみの寸法に基づいて試料の硬さが測定される。
例えば、ビッカース硬さ試験機では、先端が四角錘状の圧子を試料の表面に押し込んで、試料に形成されたくぼみの対角線の長さを光学顕微鏡等で計測し、この計測したくぼみの対角線の長さに基づいて硬さを算出する。そして、上記くぼみの寸法を計測するにあたっては、計測誤差を生じさせないために、くぼみが形成された試料の表面に対する焦点合わせを行う必要がある。
【０００３】
上記焦点合わせを行う硬さ試験機として、例えば、くぼみが形成された試料における複数の焦点調整位置を指定し、指定された焦点調整位置に合焦するように撮像部を操作してくぼみを撮像し、指定された焦点調整位置におけるくぼみの合焦度合いを算出してモニタに表示させることで、好適に焦点調整を行うことができるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
現状では、試料を搭載した台を上下（Ｚ）方向に移動させることで、焦点調整を行っている。そして、自動で焦点調整を行うオートフォーカス機能を有する硬さ試験機の場合、自動で上下動する台（以下、ＡＦステージ）が備えられている。
【０００５】
オートフォーカス時に高倍の対物レンズを使用する場合、焦点深度が浅くなる（例えば、１００倍の対物レンズで焦点深度が０．５μｍ程度）ため、高分解能のＡＦステージが必要となる。
そこで、従来のＡＦステージ１０４は、例えば、図１１に示すように、ベース部材１４１と、ベース部材１４１の上部に載置されたスライダ１４２と、スライダ１４２の上部に載置されたテーブル１４３と、を備えた三層構造をなしており、右端部が左端部よりも厚みのあるくさび形状の部材で形成されたスライダ１４２を左右方向に移動させることにより、スライダ１４２の上部に載置されたテーブル１４３を微細に上下動させることで、高分解能化を実現している。
そして、スライダ１４２の左右方向の移動によりテーブル１４３が水平方向（特に右方向）に移動して位置ずれを起こすことを防止するため、テーブル１４３に対して引っ張りバネ１４８により左端部方向への付勢力が付与されるようになっている。
また、ベース部材１４１には、テーブル１４３の左端部と当接して、テーブル１４３の左方向への移動を規制する案内部１４９が設けられている。案内部１４９の右端部には、図１２に示すように、右端部から右方向にわずかに突出した樹脂部材１４９ａが設けられ、樹脂部材１４９ａがテーブル１４３の左端部と接触するようになっている。樹脂部材１４９ａは、テーブル１４３との接触面（右側面）がフラット形状に形成され、接触面の中央部に形成された凹部において、ネジ１４９ｂにより案内部１４９に締結されている。
【０００６】
また、従来の硬さ試験機は、ＡＦステージを移動させながらＣＣＤカメラにより画像信号を順次取り込み、得られた画像に基づいてＰＣによりフォーカス位置を解析し、解析したフォーカス位置へとＡＦステージを移動させることで、オートフォーカスを行う。このため、従来の硬さ試験機には、水平（左右又は前後）方向に移動させた試料の観察画像を複数枚取得し、取得した複数の観察画像を張り合わせることで、広範囲に亘る試料表面の観察画像をＰＣの表示画面上に表示させるシステムが搭載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−２２４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来のＡＦステージ１０４の場合、テーブル１４３は、接触面がフラット形状に形成された樹脂部材１４９ａ上を滑りながら上下動することとなるが、テーブル１４３を所定のフォーカス位置へと移動させる際に、フォーカス位置の下側から上方向に移動させる場合とフォーカス位置の上側から下方向に移動させる場合とで、フォーカス位置において水平方向に位置ずれが生じることがあった。
【０００９】
上記位置ずれを回避するには、例えば、フォーカス位置の上側から下方向に移動させる場合に、一旦フォーカス位置の下側までテーブル１４３を通過させた後、フォーカス位置の下側から上方向に移動させる等、常に一定方向（ここでは、フォーカス位置の下側から上方向に移動）からの位置決めを行う必要があり、余計な手間が生じていた。
【００１０】
また、広範囲に亘る試料表面の観察画像をＰＣの表示画面上に表示させる際、テーブル１４３の水平方向の位置ずれが生じると、取得される観察画像にずれが生じるため、試料表面の正確な観察画像を表示させることができない。この現象は、特に、レンズ倍率が高ければ高いほど顕著なものとなる。
【００１１】
本発明は、焦点調整時における、ＡＦステージの位置ずれの発生を回避可能な硬さ試験機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】
【００１２】
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、
試料台に載置された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、
前記試料の表面を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段により撮像された画像データに基づいて前記試料台を昇降させ、前記試料の表面に焦点を合わせるＡＦステージと、を備え、
前記ＡＦステージは、
ベース部材と、
前記ベース部材の上部に載置され、前記ベース部材上を前記ベース部材の一方向に移動するスライダと、
前記スライダを前記一方向に移動させる駆動手段と、
前記スライダの上部に載置され、前記スライダの前記一方向の移動に連動して上下方向に移動するテーブルと、
前記テーブルの前記一方向一端部に連結され、前記テーブルに対して一端部方向への付勢力を付与する弾性部材と、
前記テーブルの一端部と当接して、前記テーブルの水平方向への移動を規制するとともに、前記テーブルの上下方向の移動に際し転がり案内する案内部と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
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、
前記テーブルの一端部のうち前記案内部と当接する箇所に、Ｖ溝が上下方向に沿って形成されていることを特徴とする。
【００１４】
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、
前記案内部は、前記テーブルとの当接面がクラウン形状に形成されたローラであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ＡＦステージのテーブルを所定のフォーカス位置へと移動させる際に、転がり案内によりテーブルが上下方向に案内されることとなって、案内部からの応力等の影響を軽減させることができ、焦点調整時における、ＡＦステージの位置ずれの発生を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態に係る硬さ試験機の全体構成を示す斜視図である。
【図２】本実施形態に係る硬さ試験機の試験機本体を示す模式図である。
【図３】本実施形態に係る硬さ試験機の硬さ測定部を示す模式図である。
【図４】本実施形態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５】本実施形態に係るＡＦステージの全体構成を示す斜視図である。
【図６】本実施形態に係るＡＦステージを側面からみた図である。
【図７】本実施形態に係るＡＦステージが下方向に移動する様子の一例を示す側面図である。
【図８】本実施形態に係るＡＦステージが上方向に移動する様子の一例を示す側面図である。
【図９】本実施形態に係るＡＦステージの変形例１を示す上面図である。
【図１０】本実施形態に係るＡＦステージの変形例２を示す上面図である。
【図１１】従来のＡＦステージの全体構成を示す斜視図である。
【図１２】従来のＡＦステージの案内部の構成を示す側面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明において、図１におけるＸ方向を左右方向とし、Ｙ方向を前後方向とし、Ｚ方向を上下方向とする。また、Ｘ−Ｙ面を水平面とする。
【００１８】
硬さ試験機１００は、例えば、ビッカース硬さ試験機であり、図１、図２に示すように、試験機本体１０と、制御部６と、操作部７と、モニタ８等を備えている。
【００１９】
試験機本体１０は、試料Ｓの硬さ測定を行う硬さ測定部１と、試料Ｓを載置する試料台２と、試料台２を移動させるＸＹステージ３と、試料Ｓの表面に焦点を合わせるためのＡＦステージ４と、試料台２（ＸＹステージ３、ＡＦステージ４）を昇降する昇降機構部５等を備えている。
【００２０】
硬さ測定部１は、例えば、図３に示すように、試料Ｓの表面を照明する照明装置１１と、試料Ｓの表面を撮像するＣＣＤカメラ１２（撮像手段）と、圧子１４ａを備える圧子軸１４と対物レンズ１５を備え、回転することにより圧子軸１４と対物レンズ１５との切り替えが可能なターレット１６等により構成されている。
【００２１】
照明装置１１は、光を照射することにより試料Ｓの表面を照明するものであり、照明装置１１から照射される光は、レンズ１ａ、ハーフミラー１ｄ、ミラー１ｅ、対物レンズ１５を介して試料Ｓの表面に到達する。
【００２２】
ＣＣＤカメラ１２は、試料Ｓの表面から対物レンズ１５、ミラー１ｅ、ハーフミラー１ｄ、ミラー１ｇ、及びレンズ１ｈを介して入力された反射光に基づき、当該試料Ｓの表面や圧子１４ａにより試料Ｓの表面に形成されるくぼみを撮像して画像データを取得し、複数フレームの画像データを同時に蓄積、格納可能なフレームグラバ１７を介して、制御部６に出力する。
これにより、ＣＣＤカメラ１２は、撮像手段として機能する。
【００２３】
圧子軸１４は、制御部６が出力する制御信号に応じて駆動される負荷機構部（図示省略）により、試料台２に載置された試料Ｓに向け移動され、先端部に備えた圧子１４ａを試料Ｓの表面に所定の試験力で押し付ける。
【００２４】
対物レンズ１５は、それぞれ異なる倍率からなる集光レンズであり、ターレット１６の下面に複数保持されており、ターレット１６の回転により試料Ｓの上方に配置されることで、照明装置１１から照射される光を一様に試料Ｓの表面に照射させる。
【００２５】
ターレット１６は、下面に圧子軸１４と複数の対物レンズ１５を取り付け、Ｚ軸方向を中心に回転することにより、当該圧子軸１４と複数の対物レンズ１５の中の何れか一つを切り替えて試料Ｓの上方に配置可能なように構成されている。つまり、圧子軸１４を試料Ｓの上方に配置することで試料Ｓの表面にくぼみを形成し、対物レンズ１５を試料Ｓの上方に配置することで、当該形成されたくぼみを観察することが可能となる。
【００２６】
試料台２は、上面に載置される試料Ｓを試料固定部２ａで固定する。
ＸＹステージ３は、制御部６が出力する制御信号に応じて駆動する駆動機構部（図示省略）により駆動され、試料台２を圧子１４ａの移動方向（Ｚ軸方向）に垂直な方向（Ｘ軸，Ｙ軸方向）に移動させる。
ＡＦステージ４は、制御部６が出力する制御信号に応じて駆動され、ＣＣＤカメラ１２が撮像した画像データに基づき試料台２を微細に昇降させ、試料Ｓの表面に焦点を合わせる。なお、ＡＦステージ４の詳細な構成については後述する（図５，６参照）。
昇降機構部５は、制御部６が出力する制御信号に応じて駆動され、試料台２（ＸＹステージ３、ＡＦステージ４）を上下方向に移動させることで、試料台２と対物レンズ１５との間の相対距離を変化させる。
【００２７】
操作部７は、キーボード７１、マウス７２等により構成されており、硬さ試験を行う際のユーザによる入力操作を実行させる。そして、操作部７により所定の入力操作がなされると、その入力操作に応じた所定の操作信号が制御部６に出力される。
【００２８】
具体的には、操作部７は、上記キーボード７１やマウス７２等を介して、くぼみの合焦位置を決定する条件をユーザに選択させることができる。
また、操作部７は、ユーザに、試料台２（昇降機構部５及びＡＦステージ４）の移動する範囲（試料台２と対物レンズ１５との間の相対距離の範囲）を指定させることができる。
また、操作部７は、ユーザに、当該硬さ試験機１００による硬さ試験を実施する際の試験条件値を入力させることができる。そして、入力された試験条件値は制御部６に送信される。ここで、試験条件値とは、例えば、試料Ｓの材質、圧子１４ａにより試料Ｓに負荷される試験力（Ｎ）、対物レンズ１５の倍率、等の値である。
また、操作部７は、ユーザに、くぼみの合焦位置の決定を手動で行う手動モード、あるいは自動で行う自動モードの何れかを選択させることができる。
【００２９】
モニタ８は、例えば、ＬＣＤなどの表示装置により構成されており、操作部７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、ＣＣＤカメラ１２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。
【００３０】
制御部６は、図４に示すように、ＣＰＵ（Central Processing Unit）６１、ＲＡＭ（Random Access Memory）６２、記憶部６３等を備えて構成され、記憶部６３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。
【００３１】
ＣＰＵ６１は、記憶部６３に格納された処理プログラム等を読み出して、ＲＡＭ６２に展開して実行することにより、硬さ試験機１００全体の制御を行う。
【００３２】
ＲＡＭ６２は、ＣＰＵ６１により実行された処理プログラム等を、ＲＡＭ６２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。
【００３３】
記憶部６３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６３は、ＣＰＵ６１が硬さ試験機１００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６３は、例えば、ＸＹステージ制御プログラム、自動合焦プログラム、硬さ測定部制御プログラム等を格納している。
【００３４】
ＣＰＵ６１は、記憶部６３内に格納されたＸＹステージ制御プログラムを実行することにより、試料Ｓの表面の所定領域がＣＣＤカメラ１２の真下に位置するようにＸＹステージ３を移動させる。
また、ＣＰＵ６１は、記憶部６３内に格納された自動合焦プログラムを実行することにより、硬さ測定部１のＣＣＤカメラ１２によって得られる画像情報に基づいて、ＡＦステージ４を昇降させ、試料Ｓの表面に対する自動合焦を行う。
また、ＣＰＵ６１は、記憶部６３内に格納された硬さ測定部制御プログラムを実行することにより、圧子１４ａを所定の試験力で試料Ｓの表面に押し付けてくぼみを形成したり、ＣＣＤカメラ１２によって生成される試料Ｓの表面の画像情報に基づいてくぼみの対角線長さを計測したりするとともに、計測したくぼみの対角線長さに基づいて試料Ｓの硬さを算出する。
また、ＣＰＵ６１は、ＣＣＤカメラ１２によって生成した試料Ｓの表面の画像情報や、硬さ測定部制御プログラムの実行により算出された試料Ｓの硬さの算出結果等をモニタ８に表示させる。
【００３５】
次に、ＡＦステージ４について、詳細に説明する。
ＡＦステージ４は、図５，６に示すように、ベース部材４１と、ベース部材４１の上部に載置されたスライダ４２と、スライダ４２の上部に載置されたテーブル４３と、を備えた三層構造をなしている。
【００３６】
ベース部材４１は、左右方向に長尺な矩形の板状部材で形成され、ＡＦステージ４の三層構造のうち最下層を構成している。また、ベース部材４１は、下面がＸＹステージ３の上面に載置されている。
【００３７】
スライダ４２は、右端部が左端部よりも厚みのあるくさび形状の部材で形成され、駆動源（モータ４７）の回転力を左右方向の直線運動に変換するボールネジ４４を介して、ベース部材４１上を左右方向（ベース部材４１の長手方向）に移動させるようになっている。また、スライダ４２の上面及び下面には、例えば、クロスローラやＬＭガイド等の部材で形成された転がり案内４２ａ、…が設けられており、スライダ４２がベース部材４１とテーブル４３との間をガタなくスムーズに移動できるようになっている。
【００３８】
ボールネジ４４は、一端（右端）がスライダ４２の左端部からスライダ４２の内部を貫通し、他端（左端）がモータ４７の回転力を伝達するカップリング４６の右端部に連結されたネジ部４４ａと、モータ４７の回転力によりネジ部４４ａ上を左右方向に移動するナット部４４ｂと、を備えて構成されている。ナット部４４ｂは、スライダ４２の左端部に固定されており、ナット部４４ｂの左右方向の移動に合わせてスライダ４２も左右方向に移動するようになっている。また、ボールネジ４４（ネジ部４４ａ）は、カップリング４６とナット部４４ｂとの間において、ベース部材４１の上面に設けられた軸受４５により軸支されている。
【００３９】
従って、モータ４７の回転力がカップリング４６を介してボールネジ４４に伝達され、その回転力でボールネジ４４のナット部４４ｂがネジ部４４ａ上を左右方向に移動することにより、スライダ４２が左右方向に移動するようになっている。
即ち、モータ４７、カップリング４６、及びボールネジ４４は、スライダ４２を左右方向に移動させる駆動手段として機能する。
【００４０】
テーブル４３は、左端部が右端部よりも厚みのあるくさび形状の部材で形成されている。即ち、テーブル４３の上面がベース部材４１と平行になるように、スライダ４２及びテーブル４３の厚みが調整されている。テーブル４３の上面には、試料台２が載置されている。
また、テーブル４３は、右端部が左端部よりも厚みのあるくさび形状の部材で形成されたスライダ４２の左右方向の移動に連動して、上下方向に移動するようになっている。具体的には、例えば、図７に示すように、スライダ４２が右方向に移動した場合、テーブル４３は下方向に移動する（図中ｈ１）。また、例えば、図８に示すように、スライダ４２が左方向に移動した場合、テーブル４３は上方向に移動する（図中ｈ２）。
【００４１】
また、テーブル４３の左端部には、引っ張りバネ４８（弾性部材）が連結されており、この引っ張りバネ４８によりテーブル４３に常時左端部方向への付勢力が付与されている。これにより、スライダ４２の左右方向の移動に伴うテーブル４３の水平方向（右方向）の移動が規制されるようになっている。
【００４２】
また、テーブル４３の左端部に当接して、テーブル４３の水平方向（左方向）への移動を規制する案内部４９が、ベース部材４１に設けられている。案内部４９は、例えば、カムフォロア、ローラフォロア、ベアリング、及び鋼球等の転がり案内用の部材で形成される。これにより、テーブル４３の上下方向の移動に伴うテーブル４３の水平方向の移動が規制されるとともに、テーブル４３の上下方向の移動に際し転がり案内するようになっている。
【００４３】
次に、本実施形態に係るＡＦステージ４の作用について、図７，８を用いて説明する。
ＡＦステージ４は、制御部６が出力する制御信号に応じて駆動され、ＣＣＤカメラ１２が撮像した画像データに基づき試料台２を微細に昇降させ、試料Ｓの表面に焦点を合わせる。
【００４４】
例えば、フォーカス位置が下方であると判定された場合等、制御部６により下方向への移動を指示された場合、図７に示すように、スライダ４２が右方向に移動される。具体的には、モータ４７の回転力がカップリング４６を介してボールネジ４４に伝達され、その回転力でボールネジ４４のナット部４４ｂがネジ部４４ａ上を右方向に移動することにより、スライダ４２は右方向に移動する。スライダ４２が右方向に移動すると、スライダ４２の上面に載置されたテーブル４３は下方向に移動し、フォーカス位置へと移動する。このとき、テーブル４３の左端部と当接する案内部４９によりテーブル４３の水平方向の移動が規制されるとともに、テーブル４３の下方向の移動に際し転がり案内される。
【００４５】
また、フォーカス位置が上方であると判定された場合等、制御部６により上方向への移動を指示された場合、図８に示すように、スライダ４２が左方向に移動される。具体的には、モータ４７の回転力がカップリング４６を介してボールネジ４４に伝達され、その回転力でボールネジ４４のナット部４４ｂがネジ部４４ａ上を左方向に移動することにより、スライダ４２は左方向に移動する。スライダ４２が左方向に移動すると、スライダ４２の上面に載置されたテーブル４３は上方向に移動し、フォーカス位置へと移動する。このとき、テーブル４３の左端部と当接する案内部４９によりテーブル４３の水平方向の移動が規制されるとともに、テーブル４３の上方向の移動に際し転がり案内される。
【００４６】
以上のように、本実施形態に係る硬さ試験機１００によれば、試料Ｓの表面を撮像するＣＣＤカメラ１２により撮像された画像データに基づいて試料台２を昇降させ、試料Ｓの表面に焦点を合わせるＡＦステージ４と、を備え、ＡＦステージ４は、ベース部材４１と、ベース部材４１の上部に載置され、ベース部材４１上をベース部材４１の長手方向に移動するスライダ４２と、スライダ４２を前記長手方向に移動させる駆動手段（モータ４７、カップリング４６、及びボールネジ４４）と、スライダ４２の上部に載置され、スライダ４２の前記長手方向の移動に連動して上下方向に移動するテーブル４３と、テーブル４３の前記長手方向一端部に連結され、テーブル４３に対して一端部方向への付勢力を付与する引っ張りバネ４８と、テーブル４３の一端部と当接して、テーブル４３の水平方向への移動を規制するとともに、テーブル４３の上下方向の移動に際し転がり案内する案内部４９と、を備えるので、テーブル４３を所定のフォーカス位置へと移動させる際に、転がり案内によりテーブル４３が上下方向に案内されることとなって、案内部４９からの応力等の影響を軽減させることができ、焦点調整時における、ＡＦステージ４の位置ずれの発生を回避することができる。
【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】
＜変形例１＞
例えば、図９に示す例では、案内部として、例えば鋼球のような球体状の案内部４９Ａが設けられるとともに、テーブル４３の左端部のうち案内部４９Ａと当接する箇所に、Ｖ字状のＶ溝４３ａが上下方向に沿って形成されている。そして、Ｖ溝４３ａに案内部４９Ａが当接した状態で、テーブル４３が上下方向に移動する。ここで、例えば、図１２に示したように、テーブル１４３の左端部と案内部１４９（樹脂部材１４９ａ）とがフラットな面同士で接触する場合、ミクロ的には接触面の表面粗さなどが影響するため、接触面積が大きければ大きいほど水平方向に対して不安定な状態となるが、テーブル４３の左端部にＶ溝４３ａを形成した場合、テーブル４３の左端部がフラットな構造と比べ、案内部４９Ａとの接触面積が小さくなるため、案内部４９Ａからの影響をさらに軽減させることができる。
【００４９】
以上のように、変形例１に係る硬さ試験機１００によれば、テーブル４３の一端部のうち案内部４９Ａと当接する箇所に、Ｖ溝４３ａが上下方向に沿って形成されているので、案内部４９Ａとの接触面積が小さくなり、案内部４９Ａからの影響をさらに軽減させることができることとなって、ＡＦステージ４の位置ずれをより確実に抑止することができる。
【００５０】
＜変形例２＞
例えば、図１０に示す例では、案内部４９は、テーブル４３との当接面がクラウン形状に形成されたローラである。従って、案内部４９は、クラウン形状の先端部でテーブル４３の左端部と当接する。このように、テーブル４３との当接面をクラウン形状に形成している場合、テーブル４３との当接面がフラットな構造と比べ、案内部４９との接触面積が小さくなるため、案内部４９からの影響をさらに軽減させることができる。
【００５１】
以上のように、変形例２に係る硬さ試験機１００によれば、案内部４９は、テーブル４３との当接面がクラウン形状に形成されたローラであるので、案内部４９との接触面積が小さくなり、案内部４９からの影響をさらに軽減させることができることとなって、ＡＦステージ４の位置ずれをより確実に抑止することができる。
【００５２】
また、上記実施形態では、駆動手段の構成として、モータ４７、カップリング４６、及びボールネジ４４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く、スライダ４２を左右方向に自在に移動させることができる構成であれば、いかなる構成であってもよい。
【００５３】
また、上記実施形態では、弾性部材の構成として、引っ張りバネ４８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く、テーブル４３に対して左端部方向への付勢力を付与できる構成であれば、いかなる構成であってもよい。
【００５４】
その他、硬さ試験機１００を構成する各装置の細部構成及び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】
【００５５】
１００ 硬さ試験機
１０ 試験機本体
１ 硬さ測定部
１２ ＣＣＤカメラ（撮像手段）
１４ 圧子軸
１４ａ 圧子
２ 試料台
３ ＸＹステージ
４ ＡＦステージ
４１ ベース部材
４２ スライダ
４３ テーブル
４４ ボールネジ（駆動手段）
４５ 軸受
４６ カップリング（駆動手段）
４７ モータ（駆動手段）
４８ 引っ張りバネ（弾性部材）
４９、４９Ａ 案内部
５ 昇降機構部
６ 制御部
７ 操作部
８ モニタ
Ｓ 試料
【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、ブリネル硬さ試験機、ビッカース硬さ試験機、ヌープ硬さ試験機等の各種硬さ試験機においては、試料の表面に形成されたくぼみの寸法に基づいて試料の硬さが測定される。
例えば、ビッカース硬さ試験機では、先端が四角錘状の圧子を試料の表面に押し込んで、試料に形成されたくぼみの対角線の長さを光学顕微鏡等で計測し、この計測したくぼみの対角線の長さに基づいて硬さを算出する。そして、上記くぼみの寸法を計測するにあたっては、計測誤差を生じさせないために、くぼみが形成された試料の表面に対する焦点合わせを行う必要がある。
【０００３】
上記焦点合わせを行う硬さ試験機として、例えば、くぼみが形成された試料における複数の焦点調整位置を指定し、指定された焦点調整位置に合焦するように撮像部を操作してくぼみを撮像し、指定された焦点調整位置におけるくぼみの合焦度合いを算出してモニタに表示させることで、好適に焦点調整を行うことができるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
現状では、試料を搭載した台を上下（Ｚ）方向に移動させることで、焦点調整を行っている。そして、自動で焦点調整を行うオートフォーカス機能を有する硬さ試験機の場合、自動で上下動する台（以下、ＡＦステージ）が備えられている。
【０００５】
オートフォーカス時に高倍の対物レンズを使用する場合、焦点深度が浅くなる（例えば、１００倍の対物レンズで焦点深度が０．５μｍ程度）ため、高分解能のＡＦステージが必要となる。
そこで、従来のＡＦステージ１０４は、例えば、図１１に示すように、ベース部材１４１と、ベース部材１４１の上部に載置されたスライダ１４２と、スライダ１４２の上部に載置されたテーブル１４３と、を備えた三層構造をなしており、右端部が左端部よりも厚みのあるくさび形状の部材で形成されたスライダ１４２を左右方向に移動させることにより、スライダ１４２の上部に載置されたテーブル１４３を微細に上下動させることで、高分解能化を実現している。
そして、スライダ１４２の左右方向の移動によりテーブル１４３が水平方向（特に右方向）に移動して位置ずれを起こすことを防止するため、テーブル１４３に対して引っ張りバネ１４８により左端部方向への付勢力が付与されるようになっている。
また、ベース部材１４１には、テーブル１４３の左端部と当接して、テーブル１４３の左方向への移動を規制する案内部１４９が設けられている。案内部１４９の右端部には、図１２に示すように、右端部から右方向にわずかに突出した樹脂部材１４９ａが設けられ、樹脂部材１４９ａがテーブル１４３の左端部と接触するようになっている。樹脂部材１４９ａは、テーブル１４３との接触面（右側面）がフラット形状に形成され、接触面の中央部に形成された凹部において、ネジ１４９ｂにより案内部１４９に締結されている。
【０００６】
また、従来の硬さ試験機は、ＡＦステージを移動させながらＣＣＤカメラにより画像信号を順次取り込み、得られた画像に基づいてＰＣによりフォーカス位置を解析し、解析したフォーカス位置へとＡＦステージを移動させることで、オートフォーカスを行う。このため、従来の硬さ試験機には、水平（左右又は前後）方向に移動させた試料の観察画像を複数枚取得し、取得した複数の観察画像を張り合わせることで、広範囲に亘る試料表面の観察画像をＰＣの表示画面上に表示させるシステムが搭載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−２２４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来のＡＦステージ１０４の場合、テーブル１４３は、接触面がフラット形状に形成された樹脂部材１４９ａ上を滑りながら上下動することとなるが、テーブル１４３を所定のフォーカス位置へと移動させる際に、フォーカス位置の下側から上方向に移動させる場合とフォーカス位置の上側から下方向に移動させる場合とで、フォーカス位置において水平方向に位置ずれが生じることがあった。
【０００９】
上記位置ずれを回避するには、例えば、フォーカス位置の上側から下方向に移動させる場合に、一旦フォーカス位置の下側までテーブル１４３を通過させた後、フォーカス位置の下側から上方向に移動させる等、常に一定方向（ここでは、フォーカス位置の下側から上方向に移動）からの位置決めを行う必要があり、余計な手間が生じていた。
【００１０】
また、広範囲に亘る試料表面の観察画像をＰＣの表示画面上に表示させる際、テーブル１４３の水平方向の位置ずれが生じると、取得される観察画像にずれが生じるため、試料表面の正確な観察画像を表示させることができない。この現象は、特に、レンズ倍率が高ければ高いほど顕著なものとなる。
【００１１】
本発明は、焦点調整時における、ＡＦステージの位置ずれの発生を回避可能な硬さ試験機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】
【００１２】
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、
試料台に載置された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、
前記試料の表面を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段により撮像された画像データに基づいて前記試料台を昇降させ、前記試料の表面に焦点を合わせるＡＦステージと、を備え、
前記ＡＦステージは、
ベース部材と、
前記ベース部材の上部に載置され、前記ベース部材上を前記ベース部材の一方向に移動するスライダと、
前記スライダを前記一方向に移動させる駆動手段と、
前記スライダの上部に載置され、前記スライダの前記一方向の移動に連動して上下方向に移動するテーブルと、
前記テーブルの前記一方向一端部に連結され、前記テーブルに対して一端部方向への付勢力を付与する弾性部材と、
前記テーブルの一端部と当接して、前記テーブルの水平方向への移動を規制するとともに、前記テーブルの上下方向の移動に際し転がり案内する案内部と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
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、
前記テーブルの一端部のうち前記案内部と当接する箇所に、Ｖ溝が上下方向に沿って形成されていることを特徴とする。
【００１４】
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、
前記案内部は、前記テーブルとの当接面がクラウン形状に形成されたローラであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ＡＦステージのテーブルを所定のフォーカス位置へと移動させる際に、転がり案内によりテーブルが上下方向に案内されることとなって、案内部からの応力等の影響を軽減させることができ、焦点調整時における、ＡＦステージの位置ずれの発生を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態に係る硬さ試験機の全体構成を示す斜視図である。
【図２】本実施形態に係る硬さ試験機の試験機本体を示す模式図である。
【図３】本実施形態に係る硬さ試験機の硬さ測定部を示す模式図である。
【図４】本実施形態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５】本実施形態に係るＡＦステージの全体構成を示す斜視図である。
【図６】本実施形態に係るＡＦステージを側面からみた図である。
【図７】本実施形態に係るＡＦステージが下方向に移動する様子の一例を示す側面図である。
【図８】本実施形態に係るＡＦステージが上方向に移動する様子の一例を示す側面図である。
【図９】本実施形態に係るＡＦステージの変形例１を示す上面図である。
【図１０】本実施形態に係るＡＦステージの変形例２を示す上面図である。
【図１１】従来のＡＦステージの全体構成を示す斜視図である。
【図１２】従来のＡＦステージの案内部の構成を示す側面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明において、図１におけるＸ方向を左右方向とし、Ｙ方向を前後方向とし、Ｚ方向を上下方向とする。また、Ｘ−Ｙ面を水平面とする。
【００１８】
硬さ試験機１００は、例えば、ビッカース硬さ試験機であり、図１、図２に示すように、試験機本体１０と、制御部６と、操作部７と、モニタ８等を備えている。
【００１９】
試験機本体１０は、試料Ｓの硬さ測定を行う硬さ測定部１と、試料Ｓを載置する試料台２と、試料台２を移動させるＸＹステージ３と、試料Ｓの表面に焦点を合わせるためのＡＦステージ４と、試料台２（ＸＹステージ３、ＡＦステージ４）を昇降する昇降機構部５等を備えている。
【００２０】
硬さ測定部１は、例えば、図３に示すように、試料Ｓの表面を照明する照明装置１１と、試料Ｓの表面を撮像するＣＣＤカメラ１２（撮像手段）と、圧子１４ａを備える圧子軸１４と対物レンズ１５を備え、回転することにより圧子軸１４と対物レンズ１５との切り替えが可能なターレット１６等により構成されている。
【００２１】
照明装置１１は、光を照射することにより試料Ｓの表面を照明するものであり、照明装置１１から照射される光は、レンズ１ａ、ハーフミラー１ｄ、ミラー１ｅ、対物レンズ１５を介して試料Ｓの表面に到達する。
【００２２】
ＣＣＤカメラ１２は、試料Ｓの表面から対物レンズ１５、ミラー１ｅ、ハーフミラー１ｄ、ミラー１ｇ、及びレンズ１ｈを介して入力された反射光に基づき、当該試料Ｓの表面や圧子１４ａにより試料Ｓの表面に形成されるくぼみを撮像して画像データを取得し、複数フレームの画像データを同時に蓄積、格納可能なフレームグラバ１７を介して、制御部６に出力する。
これにより、ＣＣＤカメラ１２は、撮像手段として機能する。
【００２３】
圧子軸１４は、制御部６が出力する制御信号に応じて駆動される負荷機構部（図示省略）により、試料台２に載置された試料Ｓに向け移動され、先端部に備えた圧子１４ａを試料Ｓの表面に所定の試験力で押し付ける。
【００２４】
対物レンズ１５は、それぞれ異なる倍率からなる集光レンズであり、ターレット１６の下面に複数保持されており、ターレット１６の回転により試料Ｓの上方に配置されることで、照明装置１１から照射される光を一様に試料Ｓの表面に照射させる。
【００２５】
ターレット１６は、下面に圧子軸１４と複数の対物レンズ１５を取り付け、Ｚ軸方向を中心に回転することにより、当該圧子軸１４と複数の対物レンズ１５の中の何れか一つを切り替えて試料Ｓの上方に配置可能なように構成されている。つまり、圧子軸１４を試料Ｓの上方に配置することで試料Ｓの表面にくぼみを形成し、対物レンズ１５を試料Ｓの上方に配置することで、当該形成されたくぼみを観察することが可能となる。
【００２６】
試料台２は、上面に載置される試料Ｓを試料固定部２ａで固定する。
ＸＹステージ３は、制御部６が出力する制御信号に応じて駆動する駆動機構部（図示省略）により駆動され、試料台２を圧子１４ａの移動方向（Ｚ軸方向）に垂直な方向（Ｘ軸，Ｙ軸方向）に移動させる。
ＡＦステージ４は、制御部６が出力する制御信号に応じて駆動され、ＣＣＤカメラ１２が撮像した画像データに基づき試料台２を微細に昇降させ、試料Ｓの表面に焦点を合わせる。なお、ＡＦステージ４の詳細な構成については後述する（図５，６参照）。
昇降機構部５は、制御部６が出力する制御信号に応じて駆動され、試料台２（ＸＹステージ３、ＡＦステージ４）を上下方向に移動させることで、試料台２と対物レンズ１５との間の相対距離を変化させる。
【００２７】
操作部７は、キーボード７１、マウス７２等により構成されており、硬さ試験を行う際のユーザによる入力操作を実行させる。そして、操作部７により所定の入力操作がなされると、その入力操作に応じた所定の操作信号が制御部６に出力される。
【００２８】
具体的には、操作部７は、上記キーボード７１やマウス７２等を介して、くぼみの合焦位置を決定する条件をユーザに選択させることができる。
また、操作部７は、ユーザに、試料台２（昇降機構部５及びＡＦステージ４）の移動する範囲（試料台２と対物レンズ１５との間の相対距離の範囲）を指定させることができる。
また、操作部７は、ユーザに、当該硬さ試験機１００による硬さ試験を実施する際の試験条件値を入力させることができる。そして、入力された試験条件値は制御部６に送信される。ここで、試験条件値とは、例えば、試料Ｓの材質、圧子１４ａにより試料Ｓに負荷される試験力（Ｎ）、対物レンズ１５の倍率、等の値である。
また、操作部７は、ユーザに、くぼみの合焦位置の決定を手動で行う手動モード、あるいは自動で行う自動モードの何れかを選択させることができる。
【００２９】
モニタ８は、例えば、ＬＣＤなどの表示装置により構成されており、操作部７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、ＣＣＤカメラ１２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。
【００３０】
制御部６は、図４に示すように、ＣＰＵ（Central Processing Unit）６１、ＲＡＭ（Random Access Memory）６２、記憶部６３等を備えて構成され、記憶部６３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。
【００３１】
ＣＰＵ６１は、記憶部６３に格納された処理プログラム等を読み出して、ＲＡＭ６２に展開して実行することにより、硬さ試験機１００全体の制御を行う。
【００３２】
ＲＡＭ６２は、ＣＰＵ６１により実行された処理プログラム等を、ＲＡＭ６２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。
【００３３】
記憶部６３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６３は、ＣＰＵ６１が硬さ試験機１００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６３は、例えば、ＸＹステージ制御プログラム、自動合焦プログラム、硬さ測定部制御プログラム等を格納している。
【００３４】
ＣＰＵ６１は、記憶部６３内に格納されたＸＹステージ制御プログラムを実行することにより、試料Ｓの表面の所定領域がＣＣＤカメラ１２の真下に位置するようにＸＹステージ３を移動させる。
また、ＣＰＵ６１は、記憶部６３内に格納された自動合焦プログラムを実行することにより、硬さ測定部１のＣＣＤカメラ１２によって得られる画像情報に基づいて、ＡＦステージ４を昇降させ、試料Ｓの表面に対する自動合焦を行う。
また、ＣＰＵ６１は、記憶部６３内に格納された硬さ測定部制御プログラムを実行することにより、圧子１４ａを所定の試験力で試料Ｓの表面に押し付けてくぼみを形成したり、ＣＣＤカメラ１２によって生成される試料Ｓの表面の画像情報に基づいてくぼみの対角線長さを計測したりするとともに、計測したくぼみの対角線長さに基づいて試料Ｓの硬さを算出する。
また、ＣＰＵ６１は、ＣＣＤカメラ１２によって生成した試料Ｓの表面の画像情報や、硬さ測定部制御プログラムの実行により算出された試料Ｓの硬さの算出結果等をモニタ８に表示させる。
【００３５】
次に、ＡＦステージ４について、詳細に説明する。
ＡＦステージ４は、図５，６に示すように、ベース部材４１と、ベース部材４１の上部に載置されたスライダ４２と、スライダ４２の上部に載置されたテーブル４３と、を備えた三層構造をなしている。
【００３６】
ベース部材４１は、左右方向に長尺な矩形の板状部材で形成され、ＡＦステージ４の三層構造のうち最下層を構成している。また、ベース部材４１は、下面がＸＹステージ３の上面に載置されている。
【００３７】
スライダ４２は、右端部が左端部よりも厚みのあるくさび形状の部材で形成され、駆動源（モータ４７）の回転力を左右方向の直線運動に変換するボールネジ４４を介して、ベース部材４１上を左右方向（ベース部材４１の長手方向）に移動させるようになっている。また、スライダ４２の上面及び下面には、例えば、クロスローラやＬＭガイド等の部材で形成された転がり案内４２ａ、…が設けられており、スライダ４２がベース部材４１とテーブル４３との間をガタなくスムーズに移動できるようになっている。
【００３８】
ボールネジ４４は、一端（右端）がスライダ４２の左端部からスライダ４２の内部を貫通し、他端（左端）がモータ４７の回転力を伝達するカップリング４６の右端部に連結されたネジ部４４ａと、モータ４７の回転力によりネジ部４４ａ上を左右方向に移動するナット部４４ｂと、を備えて構成されている。ナット部４４ｂは、スライダ４２の左端部に固定されており、ナット部４４ｂの左右方向の移動に合わせてスライダ４２も左右方向に移動するようになっている。また、ボールネジ４４（ネジ部４４ａ）は、カップリング４６とナット部４４ｂとの間において、ベース部材４１の上面に設けられた軸受４５により軸支されている。
【００３９】
従って、モータ４７の回転力がカップリング４６を介してボールネジ４４に伝達され、その回転力でボールネジ４４のナット部４４ｂがネジ部４４ａ上を左右方向に移動することにより、スライダ４２が左右方向に移動するようになっている。
即ち、モータ４７、カップリング４６、及びボールネジ４４は、スライダ４２を左右方向に移動させる駆動手段として機能する。
【００４０】
テーブル４３は、左端部が右端部よりも厚みのあるくさび形状の部材で形成されている。即ち、テーブル４３の上面がベース部材４１と平行になるように、スライダ４２及びテーブル４３の厚みが調整されている。テーブル４３の上面には、試料台２が載置されている。
また、テーブル４３は、右端部が左端部よりも厚みのあるくさび形状の部材で形成されたスライダ４２の左右方向の移動に連動して、上下方向に移動するようになっている。具体的には、例えば、図７に示すように、スライダ４２が右方向に移動した場合、テーブル４３は下方向に移動する（図中ｈ１）。また、例えば、図８に示すように、スライダ４２が左方向に移動した場合、テーブル４３は上方向に移動する（図中ｈ２）。
【００４１】
また、テーブル４３の左端部には、引っ張りバネ４８（弾性部材）が連結されており、この引っ張りバネ４８によりテーブル４３に常時左端部方向への付勢力が付与されている。これにより、スライダ４２の左右方向の移動に伴うテーブル４３の水平方向（右方向）の移動が規制されるようになっている。
【００４２】
また、テーブル４３の左端部に当接して、テーブル４３の水平方向（左方向）への移動を規制する案内部４９が、ベース部材４１に設けられている。案内部４９は、例えば、カムフォロア、ローラフォロア、ベアリング、及び鋼球等の転がり案内用の部材で形成される。これにより、テーブル４３の上下方向の移動に伴うテーブル４３の水平方向の移動が規制されるとともに、テーブル４３の上下方向の移動に際し転がり案内するようになっている。
【００４３】
次に、本実施形態に係るＡＦステージ４の作用について、図７，８を用いて説明する。
ＡＦステージ４は、制御部６が出力する制御信号に応じて駆動され、ＣＣＤカメラ１２が撮像した画像データに基づき試料台２を微細に昇降させ、試料Ｓの表面に焦点を合わせる。
【００４４】
例えば、フォーカス位置が下方であると判定された場合等、制御部６により下方向への移動を指示された場合、図７に示すように、スライダ４２が右方向に移動される。具体的には、モータ４７の回転力がカップリング４６を介してボールネジ４４に伝達され、その回転力でボールネジ４４のナット部４４ｂがネジ部４４ａ上を右方向に移動することにより、スライダ４２は右方向に移動する。スライダ４２が右方向に移動すると、スライダ４２の上面に載置されたテーブル４３は下方向に移動し、フォーカス位置へと移動する。このとき、テーブル４３の左端部と当接する案内部４９によりテーブル４３の水平方向の移動が規制されるとともに、テーブル４３の下方向の移動に際し転がり案内される。
【００４５】
また、フォーカス位置が上方であると判定された場合等、制御部６により上方向への移動を指示された場合、図８に示すように、スライダ４２が左方向に移動される。具体的には、モータ４７の回転力がカップリング４６を介してボールネジ４４に伝達され、その回転力でボールネジ４４のナット部４４ｂがネジ部４４ａ上を左方向に移動することにより、スライダ４２は左方向に移動する。スライダ４２が左方向に移動すると、スライダ４２の上面に載置されたテーブル４３は上方向に移動し、フォーカス位置へと移動する。このとき、テーブル４３の左端部と当接する案内部４９によりテーブル４３の水平方向の移動が規制されるとともに、テーブル４３の上方向の移動に際し転がり案内される。
【００４６】
以上のように、本実施形態に係る硬さ試験機１００によれば、試料Ｓの表面を撮像するＣＣＤカメラ１２により撮像された画像データに基づいて試料台２を昇降させ、試料Ｓの表面に焦点を合わせるＡＦステージ４と、を備え、ＡＦステージ４は、ベース部材４１と、ベース部材４１の上部に載置され、ベース部材４１上をベース部材４１の長手方向に移動するスライダ４２と、スライダ４２を前記長手方向に移動させる駆動手段（モータ４７、カップリング４６、及びボールネジ４４）と、スライダ４２の上部に載置され、スライダ４２の前記長手方向の移動に連動して上下方向に移動するテーブル４３と、テーブル４３の前記長手方向一端部に連結され、テーブル４３に対して一端部方向への付勢力を付与する引っ張りバネ４８と、テーブル４３の一端部と当接して、テーブル４３の水平方向への移動を規制するとともに、テーブル４３の上下方向の移動に際し転がり案内する案内部４９と、を備えるので、テーブル４３を所定のフォーカス位置へと移動させる際に、転がり案内によりテーブル４３が上下方向に案内されることとなって、案内部４９からの応力等の影響を軽減させることができ、焦点調整時における、ＡＦステージ４の位置ずれの発生を回避することができる。
【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】
＜変形例１＞
例えば、図９に示す例では、案内部として、例えば鋼球のような球体状の案内部４９Ａが設けられるとともに、テーブル４３の左端部のうち案内部４９Ａと当接する箇所に、Ｖ字状のＶ溝４３ａが上下方向に沿って形成されている。そして、Ｖ溝４３ａに案内部４９Ａが当接した状態で、テーブル４３が上下方向に移動する。ここで、例えば、図１２に示したように、テーブル１４３の左端部と案内部１４９（樹脂部材１４９ａ）とがフラットな面同士で接触する場合、ミクロ的には接触面の表面粗さなどが影響するため、接触面積が大きければ大きいほど水平方向に対して不安定な状態となるが、テーブル４３の左端部にＶ溝４３ａを形成した場合、テーブル４３の左端部がフラットな構造と比べ、案内部４９Ａとの接触面積が小さくなるため、案内部４９Ａからの影響をさらに軽減させることができる。
【００４９】
以上のように、変形例１に係る硬さ試験機１００によれば、テーブル４３の一端部のうち案内部４９Ａと当接する箇所に、Ｖ溝４３ａが上下方向に沿って形成されているので、案内部４９Ａとの接触面積が小さくなり、案内部４９Ａからの影響をさらに軽減させることができることとなって、ＡＦステージ４の位置ずれをより確実に抑止することができる。
【００５０】
＜変形例２＞
例えば、図１０に示す例では、案内部４９は、テーブル４３との当接面がクラウン形状に形成されたローラである。従って、案内部４９は、クラウン形状の先端部でテーブル４３の左端部と当接する。このように、テーブル４３との当接面をクラウン形状に形成している場合、テーブル４３との当接面がフラットな構造と比べ、案内部４９との接触面積が小さくなるため、案内部４９からの影響をさらに軽減させることができる。
【００５１】
以上のように、変形例２に係る硬さ試験機１００によれば、案内部４９は、テーブル４３との当接面がクラウン形状に形成されたローラであるので、案内部４９との接触面積が小さくなり、案内部４９からの影響をさらに軽減させることができることとなって、ＡＦステージ４の位置ずれをより確実に抑止することができる。
【００５２】
また、上記実施形態では、駆動手段の構成として、モータ４７、カップリング４６、及びボールネジ４４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く、スライダ４２を左右方向に自在に移動させることができる構成であれば、いかなる構成であってもよい。
【００５３】
また、上記実施形態では、弾性部材の構成として、引っ張りバネ４８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く、テーブル４３に対して左端部方向への付勢力を付与できる構成であれば、いかなる構成であってもよい。
【００５４】
その他、硬さ試験機１００を構成する各装置の細部構成及び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】
【００５５】
１００ 硬さ試験機
１０ 試験機本体
１ 硬さ測定部
１２ ＣＣＤカメラ（撮像手段）
１４ 圧子軸
１４ａ 圧子
２ 試料台
３ ＸＹステージ
４ ＡＦステージ
４１ ベース部材
４２ スライダ
４３ テーブル
４４ ボールネジ（駆動手段）
４５ 軸受
４６ カップリング（駆動手段）
４７ モータ（駆動手段）
４８ 引っ張りバネ（弾性部材）
４９、４９Ａ 案内部
５ 昇降機構部
６ 制御部
７ 操作部
８ モニタ
Ｓ 試料
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料台に載置された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、
前記試料の表面を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段により撮像された画像データに基づいて前記試料台を昇降させ、前記試料の表面に焦点を合わせるＡＦステージと、を備え、
前記ＡＦステージは、
ベース部材と、
前記ベース部材の上部に載置され、前記ベース部材上を前記ベース部材の一方向に移動するスライダと、
前記スライダを前記一方向に移動させる駆動手段と、
前記スライダの上部に載置され、前記スライダの前記一方向の移動に連動して上下方向に移動するテーブルと、
前記テーブルの前記一方向一端部に連結され、前記テーブルに対して一端部方向への付勢力を付与する弾性部材と、
前記テーブルの一端部と当接して、前記テーブルの水平方向への移動を規制するとともに、前記テーブルの上下方向の移動に際し転がり案内する案内部と、を備えることを特徴とする硬さ試験機。
【請求項２】
前記テーブルの一端部のうち前記案内部と当接する箇所に、Ｖ溝が上下方向に沿って形成されてい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】
前記案内部は、前記テーブルとの当接面がクラウン形状に形成されたローラであ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。
【請求項１】
試料台に載置された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、
前記試料の表面を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段により撮像された画像データに基づいて前記試料台を昇降させ、前記試料の表面に焦点を合わせるＡＦステージと、を備え、
前記ＡＦステージは、
ベース部材と、
前記ベース部材の上部に載置され、前記ベース部材上を前記ベース部材の一方向に移動するスライダと、
前記スライダを前記一方向に移動させる駆動手段と、
前記スライダの上部に載置され、前記スライダの前記一方向の移動に連動して上下方向に移動するテーブルと、
前記テーブルの前記一方向一端部に連結され、前記テーブルに対して一端部方向への付勢力を付与する弾性部材と、
前記テーブルの一端部と当接して、前記テーブルの水平方向への移動を規制するとともに、前記テーブルの上下方向の移動に際し転がり案内する案内部と、を備えることを特徴とする硬さ試験機。
【請求項２】
前記テーブルの一端部のうち前記案内部と当接する箇所に、Ｖ溝が上下方向に沿って形成されてい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】
前記案内部は、前記テーブルとの当接面がクラウン形状に形成されたローラであ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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
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【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−１９８１８（Ｐ２０１３−１９８１８Ａ）
【公開日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５４３７６（Ｐ２０１１−１５４３７６）
【出願日】平成２３年７月１３日（２０１１．７．１３）
【出願人】（０００１３７６９４）株式会社ミツトヨ (979)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月１３日（２０１１．７．１３）
【出願人】（０００１３７６９４）株式会社ミツトヨ (979)
【Ｆターム（参考）】
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