JP2002310870A

JP2002310870A - 硬さ試験機

Info

Publication number: JP2002310870A
Application number: JP2001121468A
Authority: JP
Inventors: Ryotaro Fukuchi; 亮太郎福地; Motokimi Araki; 基臣荒木
Original assignee: Akashi Corp
Current assignee: Akashi Corp
Priority date: 2001-04-19
Filing date: 2001-04-19
Publication date: 2002-10-23

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、試料表面の焦点合わせを効率よく、
確実に実施できる硬さ試験機を提供することを目的とす
る。【解決手段】光源と対物レンズの間に、光源の光の一部
を遮断する遮光部を設け、前記遮光部の投影像を、対物
レンズの焦点を含み対物レンズと平行する平行面であ
り、かつ接眼レンズの視野の範囲に結像させ、この投影
像を対物レンズと試料表面の焦点合わせの基準とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、硬さ試験機に関
し、詳細には、ビッカース硬さ試験機や微小硬さ試験機
のように、試料表面に形成されたくぼみの大きさから硬
さを計測する硬さ試験機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ビッカース硬さ試験機には、くぼ
みの形状を計測するための光学顕微鏡とくぼみを形成す
るための四角錐形の圧子が設けられており、硬さ試験を
実施する際には、まず試料表面と光学顕微鏡の焦点合わ
せを行った後、所定の荷重を圧子により試料表面に加え
てくぼみを形成させ、再び光学顕微鏡によりくぼみの対
角線の長さを計測することにより硬さを算出する。

【０００３】光学顕微鏡の焦点合わせを手動で行うビッ
カース硬さ試験機には、試料台を上下に移動させるハン
ドルが設けられており、オペレータは試料表面を観察し
ながら、ハンドルを回して試料台を上下に移動させ、光
学顕微鏡と試料表面の焦点が合った位置に試料台を固定
させている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ビッカース
硬さ試験では、測定精度確保のため試料表面を鏡面に加
工することがあり、このような試料の焦点合わせを行う
場合には、試料表面のコントラストがはっきりせず、焦
点合わせに時間がかかったり、試料表面と対物レンズが
接触してしまうなどの問題がある。

【０００５】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であって、試料表面の焦点合わせを効率よく、確実に実
施できる硬さ試験機を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】対物レンズ５を介して試
料Ｓの表面を照射する光源（ランプハウス１４）と、前
記試料の表面の像を観察する接眼レンズ９と、前記試料
もしくは前記対物レンズの少なくとも一方を前記対物レ
ンズの光軸に沿って移動させる移動手段（ハンドル８）
と、を有する硬さ試験機において、前記光源と前記対物
レンズとの間に前記光源から放射された光の一部を遮断
する遮光部（ガラス板１９）を設け、前記遮光部は、そ
の投影像を前記対物レンズの焦点を含む前記対物レンズ
に平行な平行面であり、かつ、前記接眼レンズの視野の
範囲に結像するように配置されていることを特徴とす
る。

【０００７】請求項１記載の発明によれば、対物レンズ
の焦点を含む平面には、遮光部によって形成された投影
像が結像し、その投影像は接眼レンズの視野に含まれる
ため、オペレータは、前記投影像を基準として焦点合わ
せができるようになり、コントラストの変化がはっきり
し、試料表面の焦点合わせが効率よく、確実に実施でき
るようになる。

【０００８】請求項２記載の発明は、請求項１記載の硬
さ試験機において、圧子４により前記試料表面に形成さ
れたくぼみの大きさを測定するくぼみ測定機構を備え、
前記遮光部は、前記くぼみ測定機構により測定可能な大
きさのくぼみの外側の試料表面に前記投影像を投影させ
るように配置されていることを特徴とする。

【０００９】請求項２記載の発明によれば、試料表面に
投影される投影像は、硬さ試験機が測定できるくぼみの
最大計測長よりも外側に投影されるようになっており、
投影像がくぼみの計測に影響を与えない。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を適用したビッカー
ス硬さ試験機を詳細に説明する。

【００１１】まず、ビッカース硬さ試験機１の構成を説
明する。ビッカース硬さ試験機１は本体部２と、本体部
２の上側に取り付けられ、試料表面を観察する光学顕微
鏡３と、この光学顕微鏡３の下部に設けられ、回転する
ことにより圧子４と対物レンズ５との切り換えが可能な
ターレット６と、前記本体部２の下部に上下動可能に取
り付けられ、前記ターレット６と対向配設された試料台
７と、試料台７を上下に移動させるハンドル８などによ
り構成されている。

【００１２】光学顕微鏡３は、図２に示すように、対物
レンズ５の他、試料表面に光を供給する光源部１３と、
試料表面からの反射光の角度を変更させる反射鏡１２
と、反射鏡１２によって角度が変更された反射光を通す
鏡筒１１と、試料表面の像を観察可能にする接眼レンズ
９などにより構成される。

【００１３】光源部１３は、図３に示すように、電灯を
内蔵するランプハウス１４、このランプハウス１４に接
続されランプハウス１４からの光の通路となる光路管１
５などを備えている。

【００１４】光路管１５の先端部１５ａの端面は斜めに
なっており、先端部１５ａは鏡筒１１に挿入されてお
り、この先端部１５ａの端面には、ハーフミラー２１が
取り付けられている。

【００１５】そして、ランプハウス１４より放出された
光はハーフミラー２１に反射され、対物レンズ５を通っ
て試料表面に落射照明するようになっている。また、試
料表面から反射した光は対物レンズ５、ハーフミラー２
１を通り、接眼レンズ９で観察可能になっている。

【００１６】光路管１５の内部には、図４に示すように
凸レンズ１６、半凸レンズ１７からなるコリメータレン
ズと、凸レンズ１６、半凸レンズ１７に挟まれた開口リ
ング１８が設けられており、ランプハウス１４から発し
た光は凸レンズ１６、開口リング１８、半凸レンズ１７
を通って鏡筒１１に放射される。

【００１７】開口リング１８は、図５に示すように、ラ
ンプハウス１４からの光を通過させる開口部１８ａが設
けられており、この開口リング１８には、開口部１８ａ
を塞ぐガラス板１９が取り付けられている。このガラス
板１９には直線模様２０が描かれており、ガラス板１９
の直線模様２０は、光路の中心からはずれた位置に配置
され、開口リング１８を光が通過した場合、直線模様２
０の影が試料表面に投影されるようになっている。

【００１８】このとき、開口リング１８を通過した際に
投影される直線模様の影が合焦する位置と、対物レンズ
５と試料表面が合焦する位置は等しくなるように設計さ
れている。すなわち、試料表面と対物レンズ５、対物レ
ンズ５と半凸レンズ１７の間の距離は決まっているの
で、この距離と、対物レンズ５と半凸レンズ１７の屈折
率からガラス板１９の直線模様と対物レンズ５の焦点が
合致する位置が算出され、その位置にガラス板１９を配
置することにより、対物レンズ５と試料表面の合焦する
位置と、模様が試料表面で合焦する位置が等しくなる。

【００１９】このように、対物レンズ５と試料表面の焦
点が合うと、試料表面に投影される影の像の焦点も合う
ように設計されているため、対物レンズ５と試料表面の
焦点が合っていないときには影の輪郭がぼやけ、対物レ
ンズ５と試料表面の焦点が合っているときには影の輪郭
がはっきりする。

【００２０】そのため、オペレータは影のコントラスト
を確認することにより対物レンズ５と試料表面の合焦を
検出でき、試料表面が鏡面であったとしても試料表面の
合焦が検出しやすくなっている。

【００２１】また、ガラス板１９に描かれた直線模様２
０は、試料表面の端に投影されるように描かれている
が、この位置はビッカース硬さ試験機１の最大計測長、
すなわち、ビッカース硬さ試験機１が計測できるくぼみ
の大きさ最大の計測長よりも外側であり、試料表面に投
影される直線模様はくぼみの計測に影響を与えないよう
になっている。

【００２２】次に対物レンズ５と試料表面の焦点合わせ
について説明する。まず、硬さを測定する試料Ｓをビッ
カース硬さ試験機１の試料台７に載せ、試料Ｓの上方に
対物レンズ５が位置するようにターレット６を回転させ
る。

【００２３】そして、ランプハウス１４の電灯を点灯さ
せ、接眼レンズ９を介して光学顕微鏡３を覗き込む。こ
のとき、ランプハウス１４からの光は凸レンズ１６、開
口リング１８、半凸レンズ１７を通って試料表面に照射
されるが、この光の一部は開口リング１８のガラス板１
９に描かれた直線模様に遮られ、試料表面には図６に示
すように直線模様の影が投影される。

【００２４】次いで、オペレータは、試料表面に投影さ
れた直線模様の影を、接眼レンズ９を介して確認する
が、このとき、対物レンズ５と試料表面の焦点が合って
いないときは開口リング１８により形成された影の輪郭
はぼやけており、対物レンズ５と試料表面の焦点が合う
と直線模様の輪郭が明確になる。そのため、オペレータ
は直線模様の影を眺めながら試料台７を昇降させ、直線
模様の像の輪郭がはっきりした位置を合焦位置と判断す
ることで、試料台７の位置決めを行うことが出来る。

【００２５】以上のように本発明におけるビッカース硬
さ試験機１は、一部に影のある光を試料表面に照射し、
その影のコントラストを観察することにより合焦位置を
検出するため、表面を鏡面に磨いた試料であっても、試
料のコントラストがはっきりし、対物レンズ５と試料表
面の焦点合わせが効率よく、確実に実施できるようにな
る。

【００２６】また、試料表面を照射する光の影は、ビッ
カース硬さ試験機１のくぼみの計測長の外側にあり、く
ぼみの計測には影響を与えないようになっている。

【００２７】なお、本発明は上記実施形態に限定される
ものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形
・改良等は本発明に含まれるものとする。例えば、本発
明では、オペレータは接眼レンズ９を介して試料表面の
像を観察し対物レンズ５と試料表面の焦点を検出すると
したが、必ずしも接眼レンズ９を介して試料表面を観察
する必要はなく、試料表面の像をテレビモニタなどに写
して焦点の検出を行っても良い。

【００２８】また、本実施例では、本発明をビッカース
硬さ試験機に適用したが、必ずしもビッカース硬さ試験
機である必要はなく、本発明はブリネル硬さ試験機やヌ
ープ硬さ試験機のように、試料表面にくぼみを形成しそ
のくぼみの形状によって硬さを計測する硬さ試験機に適
用される。

【００２９】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、対物レン
ズの焦点を含む平面には、遮光部によって形成された投
影像が結像し、その投影像は接眼レンズの視野に含まれ
るため、オペレータは、前記投影像を基準として焦点合
わせができるようになり、コントラストの変化がはっき
りし、試料表面の焦点合わせが効率よく、確実に実施で
きるようになる。

【００３０】請求項２記載の発明によれば、試料表面に
投影される投影像は、硬さ試験機が測定できるくぼみの
最大計測長よりも外側に投影されるようになっており、
投影像がくぼみの計測に影響を与えないようになってい
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用したビッカース硬さ試験機の構造
を示す概略正面図である。

【図２】光学顕微鏡の構造を示す光学顕微鏡要部の縦断
面図である。

【図３】光源部の構造を示す正面図である。

【図４】光源部の内部構造を示す断面図である。

【図５】開口リングの構造を示す斜視図である。

【図６】試料表面の投影像を示す図である。

【符号の説明】

１硬さ試験機４圧子５対物レンズ８ハンドル９接眼レンズ１０制御部１４ランプハウス１９ガラス板Ｓ試料

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H044 BB07 2H052 AC04 AD09 AD19 AF02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対物レンズを介して試料の表面を照射する
光源と、前記試料の表面の像を観察する接眼レンズと、前記試料もしくは前記対物レンズの少なくとも一方を前
記対物レンズの光軸に沿って移動させる移動手段と、を
有する硬さ試験機において、前記光源と前記対物レンズとの間に前記光源から放射さ
れた光の一部を遮断する遮光部を設け、前記遮光部は、その投影像を前記対物レンズの焦点を含む前記対物レン
ズに平行な平行面であり、かつ、前記接眼レンズの視野
の範囲に結像するように配置されていることを特徴とす
る硬さ試験機。
【請求項２】請求項１記載の硬さ試験機において、前記試料表面に形成されたくぼみの大きさを測定するく
ぼみ測定機構を備え、前記遮光部は、前記くぼみ測定機構により測定可能な大
きさのくぼみの外側の試料表面に前記投影像を投影させ
るように配置されていることを特徴とする硬さ試験機。