JPH05196562A - Hardness measurement method - Google Patents

Hardness measurement method

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JPH05196562A
JPH05196562A JP765792A JP765792A JPH05196562A JP H05196562 A JPH05196562 A JP H05196562A JP 765792 A JP765792 A JP 765792A JP 765792 A JP765792 A JP 765792A JP H05196562 A JPH05196562 A JP H05196562A
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objective lens
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Masao Yajima
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Sankyo Seiki Manufacturing Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To well execute automatic focusing in which pushed dent image is focused on the light receiving surface of a two dimensional imaging element in the measurement method for automatic hardness measurement of a measured sample. CONSTITUTION:In a full-automatic hardness measurement method, a pushed dent is formed on a measured sample 0 put on a moving stage 10 with a pusher 23 and an object lens 22 is selected. A magnified image IA of the pushed dent is focused with the object lens 22 on the light receiving surface 1 of an imaging element to read the pushed dent image and the hardness of the measured sample O is calculated. After selecting the object lens 22, autofocusing is performed by setting slightly wider area than the pushed dent image IA including the focused position of the pushed dent image IA as DAF of AF and thus, the pushed dent image IA is focused on the light receiving surface 1 of the imaging element.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は硬度測定方法に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hardness measuring method.

【0002】[0002]

【従来の技術】測定試料に所定の圧力で正方四辺形形状
の圧痕を印し、この圧痕の対角線長を測定することによ
り測定試料の硬度を特定する方法は、従来からビッカー
ス硬度計に関連して広く知られ、このような測定方法を
実施する装置として、特公平3−34819号公報開示
の装置が知られている。この従来装置では圧痕の読み取
りを1次元の撮像素子を用いて行なっているため、圧痕
の形成された測定試料に対物レンズのピントを合わせる
オートフォーカスに時間がかかり、ひいては硬度測定に
長時間を要するという問題がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, a method of marking a square quadrilateral indentation on a measurement sample with a predetermined pressure and measuring the diagonal length of the indentation to specify the hardness of the measurement sample has been conventionally related to a Vickers hardness tester. A device disclosed in Japanese Examined Patent Publication No. 3-34819 is known as a device for performing such a measuring method. In this conventional apparatus, since the indentation is read by using a one-dimensional image pickup device, it takes a long time to focus the objective lens on the measurement sample on which the indentation is formed, and it takes a long time to measure the hardness. There is a problem.

【0003】このような問題を解決するために、発明者
らは「互いに直交するX,Y,Z方向へ移動可能で、Z
方向と平行な回動軸の回りに回動可能な移動ステージと
2次元の撮像素子をZ方向に於いて対向せしめ、対物レ
ンズと圧子とを回転軸から等距離の位置に備えたレボル
バーを、移動ステージと撮像素子との間に、Z方向に平
行な上記回転軸の回りに回転可能且つZ方向へ移動可能
に配備し、移動ステージ上に設置された測定試料に圧子
により圧痕を形成したのち、レボルバーを回転して対物
レンズを選択し、対物レンズにより圧痕の拡大像を撮像
素子の受光面上に結像させて圧痕像を読み取り、測定試
料の硬度を算出する」全自動の硬度測定方式の実用化を
意図している。
In order to solve such a problem, the present inventors have stated that "they are movable in the X, Y and Z directions which are orthogonal to each other, and Z
A revolver in which a movable stage rotatable about a rotation axis parallel to the direction and a two-dimensional image pickup device are opposed to each other in the Z direction, and an objective lens and an indenter are equidistant from the rotation axis. After the movable stage and the image sensor are arranged so as to be rotatable about the rotation axis parallel to the Z direction and movable in the Z direction, an indentation is formed by an indenter on the measurement sample installed on the movable stage. , The revolver is rotated to select the objective lens, the magnified image of the indentation is formed on the light receiving surface of the image sensor by the objective lens, the indentation image is read, and the hardness of the measurement sample is calculated. Is intended for practical use.

【0004】この測定方式では、測定試料を移動ステー
ジ上にセットしたのちは硬度の算出までのプロセスが自
動的に行なわれる。対物レンズが選択されると、圧痕の
像を撮像素子の受光面上に結像させるためにオートフォ
ーカスが行なわれる。
In this measuring method, the process of setting the measurement sample on the moving stage and then calculating the hardness is automatically performed. When the objective lens is selected, autofocus is performed to form an image of the indentation on the light receiving surface of the image pickup device.

【0005】このとき撮像素子の受光面全域をAFエリ
ア(オートフォーカス・エリア:オートフォーカス処理
を行なうための信号を取り込む領域)とすると、測定試
料表面の小さな「傷」や、同表面に付着した「埃」等が
オートフォーカスに影響してオートフォーカスに誤差が
生じる問題がある。また受光面全域の情報によりオート
フォーカスを行なうと、取り扱う情報量が多いためオー
トフォーカスに時間がかかるという問題もある。
At this time, assuming that the entire light receiving surface of the image pickup device is an AF area (autofocus area: an area for fetching a signal for performing autofocus processing), a small "scratch" on the surface of the measurement sample or the same adheres to the surface. There is a problem that "dust" or the like affects the autofocus and causes an error in the autofocus. Further, if autofocusing is performed based on the information of the entire light receiving surface, there is a problem that the autofocusing takes a long time because a large amount of information is handled.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】この発明は上述した事
情に鑑みてなされたものであって、オートフォーカスが
測定試料表面の傷や埃による影響を受け難く、オートフ
ォーカスの短時間化も可能な、新規な硬度測定方法の提
供を目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and the autofocus is not easily affected by scratches or dust on the surface of the measurement sample, and the autofocus can be shortened in time. The object is to provide a new hardness measuring method.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】この発明の硬度測定方法
は「互いに直交するX,Y,Z方向へ移動可能で、Z方
向に平行な回動軸の回りに回動可能な移動ステージと2
次元の撮像素子をZ方向に於いて対向せしめ、対物レン
ズと圧子とを回転軸から等距離の位置に備えたレボルバ
ーを、移動ステージと撮像素子との間に、Z方向に平行
な上記回転軸の回りに回転可能且つZ方向へ移動可能に
配備し、移動ステージ上に設置された測定試料に上記圧
子により圧痕を形成したのち、レボルバーを回転して対
物レンズを選択し、対物レンズにより圧痕の拡大像を撮
像素子の受光面上に結像させて圧痕像を読み取り、測定
試料の硬度を算出する」全自動硬度測定方式の硬度測定
方法である。移動ステージの「回動軸」とレボルバーの
「回転軸」とは、合致させても、互いにずらしても良
い。
According to the hardness measuring method of the present invention, there is provided a moving stage which is movable in X, Y and Z directions orthogonal to each other and is rotatable about a rotating shaft parallel to the Z direction.
A three-dimensional image pickup device facing each other in the Z direction, and a revolver provided with an objective lens and an indenter at positions equidistant from the rotation shaft is provided between the moving stage and the image pickup device in the above-mentioned rotation axis parallel to the Z direction. It is arranged so as to be rotatable around and movable in the Z direction, and after the indenter is formed on the measurement sample installed on the moving stage by the indenter, the revolver is rotated to select the objective lens, and the indentation is removed by the objective lens. The magnified image is formed on the light-receiving surface of the image sensor to read the indentation image, and the hardness of the measurement sample is calculated. The "rotation axis" of the moving stage and the "rotation axis" of the revolver may be aligned or may be offset from each other.

【0008】請求項1記載の方法は、「対物レンズを選
択したのち、圧痕像の結像位置を含み、圧痕像よりやや
広い領域をAFエリアとして設定してオートフォーカス
を行ない、圧痕像を撮像素子の受光面上に結像させる」
ことを特徴とする。
According to the method of claim 1, "after selecting the objective lens, an area including the image forming position of the indentation image and slightly wider than the indentation image is set as an AF area for autofocusing to pick up the indentation image. Form an image on the light receiving surface of the device. "
It is characterized by

【0009】対物レンズと圧子とは、レボルバーの「回
転軸」から等距離の位置に配備されているから、測定試
料に圧痕を形成したのちレボルバーを回転して、圧痕形
成時に圧子が占めていた位置を対物レンズが占めるよう
にすれば、圧痕像の結像位置は機械的誤差をのぞけば一
義的に定まるので、AFエリアの設定は予め制御プログ
ラム内に固定的に設定しておけば良い。上の説明におい
て「対物レンズを選択する」とは、「レボルバーを回転
して、圧痕形成時に圧子が占めていた位置を対物レンズ
が占めるようにする」ことを意味する。
Since the objective lens and the indenter are arranged at positions equidistant from the "rotation axis" of the revolver, the indenter was formed when the indentation was formed by forming the indentation on the measurement sample and then rotating the revolver. If the objective lens occupies the position, the image formation position of the indentation image is uniquely determined except for a mechanical error. Therefore, the AF area may be fixedly set in advance in the control program. In the above description, “selecting the objective lens” means “rotating the revolver so that the objective lens occupies the position occupied by the indenter when the indentation was formed”.

【0010】上記機械的な誤差等を考慮して、より正確
にオートフォーカスを行なうには、請求項2の方法のよ
うに「対物レンズ選択後、撮像素子の全受光面をAFエ
リアとして大まかにオートフォーカスを行ない、大まか
な合焦状態において撮像素子出力を2値化し、走査方向
において最も長く黒領域の続くラスターを選択し、この
ラスターにおける黒領域の中心部を圧痕の中心部とし、
この中心部に基づき圧痕用のAFエリアを圧痕の大きさ
に応じて設定してさらに精細なオートフォーカスを行な
う」ようにすれば良い。
In order to perform autofocus more accurately in consideration of the mechanical error and the like, as in the method of claim 2, "after selecting the objective lens, the entire light-receiving surface of the image pickup device is roughly defined as an AF area. Perform autofocus, binarize the image sensor output in a roughly focused state, select the raster with the longest black area in the scanning direction, and set the center of the black area in this raster as the center of the indentation,
Based on this center portion, the AF area for indentation is set according to the size of the indentation to perform finer autofocusing. "

【0011】測定状況によっては、測定試料に複数の圧
痕を形成し、形成された各圧痕に対して硬度の算出を行
なう場合もある。このような場合、「移動ステージ上に
設置した測定試料の所定の複数位置にそれぞれ圧痕を形
成したのち対物レンズを選択し、その後、移動ステージ
の移動により圧痕を対物レンズ光軸位置に持ち来して硬
度の測定を行なうプロセスを、全ての圧痕に対して繰り
返す」ようにする(請求項3)。このように「測定試料
表面に複数の圧痕を形成する場合」には「対物レンズ選
択後に各圧痕に対して硬度測定を行なうに際して、圧痕
群を対物レンズによる結像領域に持ち来したのち、撮像
素子の全受光面をAFエリアとして大まかにオートフォ
ーカスを行ない、大まかな合焦状態において全受光面の
受光内容を2値化し、黒領域が圧痕の予想面積±50%
の面積をもつ領域を選択し、選択された領域の面積の平
方根と周囲長の比を識別用のパラメーターとして正方形
に近いパターンを圧痕として特定し、特定された圧痕の
中心座標を求め、この中心座標の回りにAFエリアを設
定する」ようにすることができる(請求項4)。
Depending on the measurement conditions, a plurality of indentations may be formed on the measurement sample, and the hardness may be calculated for each indentation formed. In such a case, "After forming indentations at predetermined multiple positions on the measurement sample installed on the moving stage, select the objective lens, and then move the moving stage to bring the indentations to the optical axis position of the objective lens. The process of performing hardness measurement is repeated for all indentations ”(claim 3). In this way, when "a plurality of indentations are formed on the surface of the measurement sample", "When performing hardness measurement on each indentation after selecting the objective lens, bring the indentation group to the image formation area by the objective lens and then take an image. The entire light-receiving surface of the device is used as the AF area for rough autofocusing, and the light-receiving content of all light-receiving surfaces is binarized in a roughly focused state, and the black area is the expected area of the indentation ± 50%.
Area is selected, the square root of the area of the selected area and the ratio of the perimeter are used as parameters for identification, a pattern close to a square is specified as an indentation, and the center coordinates of the specified indentation are calculated. The AF area can be set around the coordinates "(claim 4).

【0012】[0012]

【作用】以下に先ず、この発明の前提となっている硬度
測定のあらましを、具体的な装置例に即して説明する。
First, the outline of the hardness measurement, which is the premise of the present invention, will be described with reference to a concrete apparatus example.

【0013】図5(a)は、この発明を実施するための
硬度測定装置の1例を要部のみ略示している。図中、符
号10は移動ステージ、符号20はレボルバー、符号3
0は照明系、符号40は2次元の撮像素子としてのCC
Dカメラ、符号50は画像処理部を示す。また、符号6
0はディスプレイ、符号70はレボルバー・圧子駆動装
置、符号80はステージコントローラー、符号90はコ
ンピューターを示している。これらは図示されない支持
手段により全体が適宜に支持されている。
FIG. 5 (a) schematically shows only an essential part of an example of a hardness measuring apparatus for carrying out the present invention. In the figure, reference numeral 10 is a moving stage, reference numeral 20 is a revolver, and reference numeral 3
0 is an illumination system, 40 is a CC as a two-dimensional image sensor
Reference numeral 50 denotes a D camera, and an image processing unit. Also, reference numeral 6
Reference numeral 0 represents a display, reference numeral 70 represents a revolver / indenter driving device, reference numeral 80 represents a stage controller, and reference numeral 90 represents a computer. The whole of them is appropriately supported by a supporting means (not shown).

【0014】移動ステージ10は、図5(a)の図面に
直交する方向に対応するX方向に変位するX方向ステー
ジ10X、同図左右方向に対応するY方向に変位するY
方向ステージ10Yおよび、同図上下方向に対応するZ
方向に変位するZ方向ステージ10Zを組み合わせて構
成され、全体がZ方向に平行な所定のZ軸(回動軸)の
周りに回動可能となっている。X方向ステージ10Xを
X方向に移動させるにはステップモーターMXを動作さ
せ、Y,Z方向ステージ10Y,10Zを各々Y,Z方
向へ変位させるにはステップモーターMY,MZを動作
させる。また、移動ステージ10全体をZ軸の周りに回
動させるには、ステップモーターMθを動作させる。測
定試料0は、移動ステージ10のX方向ステージ10X
上に載置される。
The moving stage 10 is an X-direction stage 10X which is displaced in the X direction corresponding to the direction orthogonal to the drawing of FIG. 5A, and a Y which is displaced in the Y direction corresponding to the left-right direction in the figure.
Direction stage 10Y and Z corresponding to the vertical direction in FIG.
It is configured by combining Z-direction stages 10Z that are displaced in the direction, and the whole is rotatable about a predetermined Z axis (rotation axis) parallel to the Z direction. The step motor MX is operated to move the X-direction stage 10X in the X-direction, and the step motors MY and MZ are operated to displace the Y- and Z-direction stages 10Y and 10Z, respectively. Further, in order to rotate the entire moving stage 10 around the Z axis, the step motor Mθ is operated. The measurement sample 0 is the X-direction stage 10X of the moving stage 10.
Placed on top.

【0015】図5(a)に符号Sで示す鎖線は硬度測定
装置における「基準軸」を示している。基準軸Sは、移
動ステージ10に置けるZ方向ステージ10Zの移動方
向であるZ方向に平行に測定装置空間に固定的に設定さ
れ、この装置例では上述したステージの「回動軸」であ
るZ軸に合致している。
In FIG. 5 (a), the chain line indicated by symbol S indicates the "reference axis" in the hardness measuring device. The reference axis S is fixedly set in the measuring device space in parallel to the Z direction, which is the moving direction of the Z direction stage 10Z that can be placed on the moving stage 10, and in this device example, Z is the "rotational axis" of the stage described above. Aligns with the axis.

【0016】レボルバー20は、基準軸Sに平行な「回
転軸」25を有する本体21に圧子23と対物レンズ2
2とを固定的に設けたものであり、回転軸25の周りに
回転可能であり、回転軸25の方向(基準軸Sに平行な
方向)にも移動可能である。回転軸25は基準軸S(移
動ステージ10の回動軸)から所定の距離:Hだけ離れ
て設定されている。
The revolver 20 includes a main body 21 having a "rotation axis" 25 parallel to the reference axis S, an indenter 23 and an objective lens 2.
2 are fixedly provided, can rotate around the rotation shaft 25, and can also move in the direction of the rotation shaft 25 (direction parallel to the reference axis S). The rotary shaft 25 is set apart from the reference shaft S (the rotary shaft of the moving stage 10) by a predetermined distance H.

【0017】レボルバー20の回転・移動はレボルバー
・圧子駆動装置70により行なう。レボルバー・圧子駆
動装置70は、レボルバー20を回転軸25の周りに回
転させるためのステップモーターと、レボルバー20を
回転軸25の方向に変位させるためのモーターと、圧痕
形成時に圧子23を駆動するための圧子駆動装置23A
を動作させる手段を有する。
The revolver 20 is rotated and moved by a revolver / indenter drive unit 70. The revolver / indenter driving device 70 drives the stepper motor for rotating the revolver 20 around the rotary shaft 25, the motor for displacing the revolver 20 in the direction of the rotary shaft 25, and the indenter 23 when the indentation is formed. Indenter drive device 23A
Has means for operating.

【0018】この例では、レボルバー20の本体21に
は1個の圧子23と1個の対物レンズ22とが設けられ
ている。これら対物レンズ22と圧子23とは図6
(a)に示すように回転軸25に対して軸対称に設けら
れ、圧子23の尖端部および対物レンズ22の光軸の回
転軸25からの距離は何れも距離:Hに設定されてい
る。レボルバーにおける圧子,対物レンズの配置はこの
例に限らず、図6(b)に示すように、圧子23の他に
複数の対物レンズ22A,22B,22C等を設けるこ
ともできる。また必要に応じて、レボルバー本体に2種
以上の圧子を設けても良い。圧子23の先端は頂角90
度の正4角錐状の尖端部を形成している。
In this example, the body 21 of the revolver 20 is provided with one indenter 23 and one objective lens 22. The objective lens 22 and the indenter 23 are shown in FIG.
As shown in (a), it is provided in axial symmetry with respect to the rotating shaft 25, and the distance between the tip of the indenter 23 and the optical axis of the objective lens 22 from the rotating shaft 25 is set to a distance H. The arrangement of the indenter and the objective lens in the revolver is not limited to this example, and as shown in FIG. 6B, a plurality of objective lenses 22A, 22B, 22C may be provided in addition to the indenter 23. If necessary, the revolver body may be provided with two or more types of indenters. The tip of the indenter 23 has a vertical angle of 90.
It forms a regular quadrangular pyramid-shaped point.

【0019】図5(a)に戻ると、基準軸S上にはCC
Dカメラ40が設けられており、レボルバー20とCC
Dカメラ40との間には照明系30が配備されている。
照明系30は、ケーシング31内に光源ランプ32とコ
リメートレンズ33と半透鏡34とを配してなる。半透
鏡34は基準軸S上に位置し、基準軸Sに対して45度
傾けられている。基準軸Sが通る部分のケーシング部は
窓に形成されている。図示のように対物レンズ22が選
択されて基準軸S位置にあるとき光源ランプ32を発光
させると、光はコリメートレンズ33により平行光束化
され、半透鏡34に反射され、対物レンズ22を介して
測定試料0を照明する。測定試料0からの反射光は対物
レンズ22と半透鏡34とを介してCCDカメラ40の
受光面に入射する。なお、レボルバーに設けられる対物
レンズによっては、照明系からの照明光束が平行光束に
ならない場合もある。
Returning to FIG. 5A, CC is on the reference axis S.
D camera 40 is provided, and revolver 20 and CC
An illumination system 30 is provided between the D camera 40 and the D camera 40.
The illumination system 30 includes a casing 31, a light source lamp 32, a collimator lens 33, and a semi-transparent mirror 34. The semi-transparent mirror 34 is located on the reference axis S and is inclined by 45 degrees with respect to the reference axis S. The casing portion of the portion through which the reference axis S passes is formed in the window. When the objective lens 22 is selected as shown in the figure and the light source lamp 32 is caused to emit light at the reference axis S position, the light is collimated by the collimator lens 33, reflected by the semitransparent mirror 34, and passed through the objective lens 22. Illuminate the measurement sample 0. The reflected light from the measurement sample 0 enters the light receiving surface of the CCD camera 40 via the objective lens 22 and the semitransparent mirror 34. Depending on the objective lens provided in the revolver, the illumination light flux from the illumination system may not be a parallel light flux.

【0020】硬度測定は図5(b)に示すように、「試
料セット」後、「圧痕形成」を行ない、続いて「レボル
バー回転」により対物レンズを選択し、「撮像・演算」
により硬度を算出するという手順で行なわれる。
For hardness measurement, as shown in FIG. 5B, after "sample setting", "indentation formation" is performed, and then the objective lens is selected by "revolver rotation", and "imaging / calculation" is performed.
The hardness is calculated by the procedure.

【0021】圧痕形成は、レボルバー・圧子駆動装置7
0により圧子駆動装置23Aを動作させて圧子23を測
定試料0に向かって移動させ、圧子23の尖端部を所定
圧力で測定試料0の表面に押し込むことにより行なわ
れ、測定試料表面に図7(a)に示す如き正方4辺形形
状の圧痕AKが形成される。図7(b)は圧痕AKの断
面形状である。圧子の尖端形状に応じて、図の角γは一
般に90度である。
The indentation is formed by the revolver / indenter driving device 7
0 is operated to move the indenter 23 toward the measurement sample 0, and the tip of the indenter 23 is pushed into the surface of the measurement sample 0 at a predetermined pressure. A square quadrilateral indentation AK is formed as shown in a). FIG. 7B shows the cross-sectional shape of the indentation AK. Depending on the tip shape of the indenter, the angle γ in the figure is generally 90 degrees.

【0022】圧子23の尖端部を押し込む圧力は「所定
の圧力」で一定であるから、測定試料0の硬度が大きい
ほど形成される圧痕AKは小さくなる。従って、圧痕A
Kの大きさを対角線L1,L2により測定すれば、対角
線L1,L2の大きさと測定試料の硬度とは対応関係に
あり、この対応関係に応じて硬度を算出することができ
る。圧子に加える圧力・押圧時間は、予め測定試料に応
じて適当に設定する。即ち、一般に測定試料の硬度はど
の程度の硬度であるかは予め見当がつくから、それに応
じて適当な圧子圧力と押圧時間を設定する。
Since the pressure at which the tip of the indenter 23 is pushed is constant at a "predetermined pressure", the larger the hardness of the measurement sample 0, the smaller the indentation AK formed. Therefore, the indentation A
If the magnitude of K is measured by the diagonal lines L1 and L2, the magnitude of the diagonal lines L1 and L2 and the hardness of the measurement sample have a correspondence relationship, and the hardness can be calculated according to this correspondence relationship. The pressure applied to the indenter and the pressing time are set appropriately in advance according to the measurement sample. That is, in general, it is possible to know in advance how hard the hardness of the measurement sample is. Therefore, an appropriate indenter pressure and pressing time are set accordingly.

【0023】圧痕が形成されると、圧子23はレボルバ
ー20側へ戻され、続いてレボルバー20の回転により
対物レンズ22の選択が行なわれる。この選択により、
対物レンズ22の光軸が基準軸Sに合致させられる。
When the indentation is formed, the indenter 23 is returned to the revolver 20 side, and then the objective lens 22 is selected by rotating the revolver 20. With this choice,
The optical axis of the objective lens 22 is matched with the reference axis S.

【0024】次いで照明系30が測定試料0を照明し、
オートフォーカス後、対物レンズ22がCCDカメラ4
0の受光面上に結像する圧痕像をCCDカメラ40で読
み取り、CCDカメラ40の出力により圧痕の対角線長
を算出し、それに基づき測定試料10の硬度を演算算出
する。対角線長から硬度を算出する算出演算は従来から
知られた演算プログラムを適宜用いることができる。か
くして演算された硬度を測定試料の硬度として出力す
る。
Next, the illumination system 30 illuminates the measurement sample 0,
After autofocusing, the objective lens 22 is the CCD camera 4
The indentation image formed on the light receiving surface of 0 is read by the CCD camera 40, the diagonal length of the indentation is calculated from the output of the CCD camera 40, and the hardness of the measurement sample 10 is calculated based on the diagonal length. A conventionally known calculation program can be appropriately used for the calculation calculation for calculating the hardness from the diagonal length. The hardness thus calculated is output as the hardness of the measurement sample.

【0025】この発明の特徴は、上述した測定プロセス
における撮像・演算プロセスの一端をなすオートフォー
カスにあり、上述したように圧痕の結像部に、圧痕像よ
りもやや大きいAFエリアを設定し、この「AFエリア
内の情報のみに基づき」オートフォーカスを行なうので
ある。
A feature of the present invention resides in autofocus, which is a part of the image pickup / calculation process in the above-described measurement process. As described above, an AF area slightly larger than the indentation image is set in the image formation portion of the indentation. The autofocus is performed "based only on the information in the AF area".

【0026】[0026]

【実施例】図1は、請求項1の方法の1実施例を示して
いる。この実施例は図1(a)に示す如き手順で行なわ
れる。測定プロセスの実行は図5(a)に即して説明し
た装置例により行なわれる。
FIG. 1 shows an embodiment of the method of claim 1. This embodiment is carried out by the procedure shown in FIG. The measurement process is executed by the apparatus example described with reference to FIG.

【0027】先ず「測定試料セット工程」で測定試料0
が移動ステージ上に設置される。移動ステージには測定
試料0を設置する位置がマークされており、このマーク
に合わせて測定試料を設置すると、制御手段たるコンピ
ューター90がステージコントローラー80により移動
ステージ10を制御して、測定試料0を基準軸Sの位置
へ移動させる。
First, in the "measurement sample setting step", the measurement sample 0
Is installed on the moving stage. A position where the measurement sample 0 is set is marked on the moving stage, and when the measurement sample is set in accordance with this mark, the computer 90 as a control unit controls the moving stage 10 by the stage controller 80 to set the measurement sample 0. Move to the position of the reference axis S.

【0028】続いて「圧痕形成工程」では、圧子23に
よる圧痕形成が行なわれる。前述のように、測定試料の
硬度の程度は大まかには知られており、圧子に加えられ
る圧力と圧子押圧時間とは、形成される圧痕の大きさが
適当な大きさとなるようにコンピューター90に設定さ
れる。圧痕はこのように形成されるので、形成された圧
痕の大きさはある程度予想できる。続いて「対物レンズ
選択工程」では、レボルバーが回転され、対物レンズ2
2の光軸が基準軸Sに合致させられる。なお、「圧痕の
適当な大きさ」とは、対物レンズにより拡大されてCC
Dカメラの受光面に結像する圧痕像が、面積比で上記受
光面の1/100〜1/15程度になるような大きさで
ある。
Subsequently, in the "indentation forming step", the indentation is formed by the indenter 23. As described above, the hardness of the sample to be measured is roughly known, and the pressure applied to the indenter and the indenter pressing time are stored in the computer 90 so that the size of the indentation formed is appropriate. Is set. Since the indentation is formed in this way, the size of the indentation formed can be expected to some extent. Subsequently, in the "objective lens selection step", the revolver is rotated and the objective lens 2 is rotated.
The two optical axes are aligned with the reference axis S. The "appropriate size of the indentation" means that the CC is magnified by the objective lens.
The size of the indentation image formed on the light receiving surface of the D camera is about 1/100 to 1/15 of the light receiving surface in terms of area ratio.

【0029】これに続いてオートフォーカスが実行され
るが、それに先だって「AFエリア設定工程」が実行さ
れる。図1(b)において符号1で示す領域は、CCD
カメラの受光面全域を示しており、この図は、測定試料
0の圧痕形成部近傍が受光面1上に結像している状態を
示す。結像状態では、上記受光面領域1内には測定試料
0に形成された圧痕の像IAとともに、上記表面の傷K
1,K2,K3等や埃Ho等が結像することになる。こ
れら傷K1,K2,K3等、埃Ho等はオートフォーカ
スに対するノイズ信号を発生し、オートフォーカスに誤
差をもたらしたり、場合によってはオートフォーカス不
全が生じたりする。
Following this, autofocus is executed, but prior to that, the "AF area setting step" is executed. An area indicated by reference numeral 1 in FIG. 1B is a CCD.
The entire light receiving surface of the camera is shown, and this figure shows a state in which the vicinity of the indentation forming portion of the measurement sample 0 is imaged on the light receiving surface 1. In the image-forming state, in the light receiving surface area 1, the image IA of the indentation formed on the measurement sample 0 and the scratch K on the surface are formed.
1, K2, K3, etc., dust Ho, etc. will be imaged. These scratches K1, K2, K3 and the like, dust Ho and the like generate noise signals for autofocus, which causes an error in autofocus, and in some cases, autofocus failure.

【0030】そこでこの実施例では、圧痕像IAよりも
やや広いAFエリアDAFを圧痕像IAの回りに設定
し、「AF工程」ではAFエリアDAF内からの信号の
みを対象としてオートフォーカスを行なう。AFエリア
の設定は図5(a)に示すコンピューターにより画像処
理部50を制御することにより行なう。
Therefore, in this embodiment, an AF area DAF which is slightly wider than the indentation image IA is set around the indentation image IA, and in the "AF step", autofocusing is performed only on signals from within the AF area DAF. The AF area is set by controlling the image processing unit 50 by the computer shown in FIG.

【0031】対物レンズ22の選択に伴い結像倍率は1
義的に定まるから、コンピューター90(図5(a))
は先ずレボルバー・圧子駆動装置70によりレボルバー
20を回転軸25に沿って移動させ、上記結像倍率に応
じた位置(これは、CCDカメラ40との相対的な位置
関係で定まる)へ配備する。続いてコンピューター90
の制御に基づきステージコントローラー80により移動
ステージ90のZ方向ステージ10Zを駆動し、測定試
料0もろとも移動ステージ10をZ方向へ所定ステップ
で移動させる。各ステップごとに、CCDカメラ40か
らの出力を画像処理部50へ取り込み、AFエリアDA
F内からの信号のみを対象としてオートフォーカスプロ
グラムを実効する。
When the objective lens 22 is selected, the imaging magnification is 1
Computer 90 (Figure 5 (a))
First, the revolver / indenter driving device 70 moves the revolver 20 along the rotation axis 25, and the revolver 20 is arranged at a position (which is determined by a relative positional relationship with the CCD camera 40) according to the imaging magnification. Computer 90
Based on the control of 1., the Z direction stage 10Z of the moving stage 90 is driven by the stage controller 80, and the moving stage 10 including the measurement sample 0 is moved in the Z direction in predetermined steps. At each step, the output from the CCD camera 40 is taken into the image processing unit 50, and the AF area DA
The autofocus program is executed only for signals from inside F.

【0032】圧痕の大きさも前述の様に適当な大きさに
設定されているから、設定するAFエリアの大きさも一
義的に定めておいてもよいが、この例では圧痕の大きさ
(予想上の大きさ)に応じて適当に調整するようにして
いる。
Since the size of the indentation is also set to an appropriate size as described above, the size of the AF area to be set may be uniquely determined, but in this example, the size of the indentation (predictably The size is adjusted accordingly.

【0033】オートフォーカスは種々の方式が知られて
おり、具体的な方法は公知の適宜のものを利用すれば良
い。例えば、CCDカメラ40のAFエリアDAF内の
全画素出力の最大と最小を求め、Z方向ステージ10Z
により測定試料0が1ステップ、Z方向へ移動するたび
に上記最大と最小の差を演算し、この演算結果が最大と
なる位置を探すようにZ方向ステージ10Zを制御する
方法でもよい。
Various methods are known for autofocus, and a known method may be used as a specific method. For example, the maximum and minimum of all pixel outputs in the AF area DAF of the CCD camera 40 are obtained, and the Z-direction stage 10Z
According to the method, the maximum and minimum difference is calculated each time the measurement sample 0 moves in the Z direction by one step, and the Z direction stage 10Z may be controlled so as to find the position where the calculation result is maximum.

【0034】このようにして、オートフォーカス動作が
完了するとCCDカメラ40の受光面には測定試料0に
印された圧痕の拡大像IAが結像している。続いて、
「硬度測定工程」では、CCDカメラ40の出力により
圧痕の対角線長を算出し、それに基づき測定試料10の
硬度を演算算出する。対角線長から硬度を算出する算出
演算は従来から知られた演算を用いる。かくして演算さ
れた硬度を測定試料の硬度として出力する。
In this way, when the autofocus operation is completed, an enlarged image IA of the indentation marked on the measurement sample 0 is formed on the light receiving surface of the CCD camera 40. continue,
In the "hardness measuring step", the diagonal length of the indentation is calculated from the output of the CCD camera 40, and the hardness of the measurement sample 10 is calculated based on the diagonal length. A conventionally known calculation is used as the calculation calculation for calculating the hardness from the diagonal length. The hardness thus calculated is output as the hardness of the measurement sample.

【0035】以上の実施例では、選択された対物レンズ
と圧痕の位置関係がX,Y方向には一義的に定まること
を前提として、AFエリアの設定位置も一義的とした。
しかし実際には機械的な誤差や、移動ステージ上で測定
試料がなんらかの原因で設置当初の位置から僅かに動く
ことがある。このような点を考慮すると、上述の実施例
の場合に設定するAFエリアの大きさは、上記誤差や移
動による「実際の圧痕像位置の理論上の位置とのずれ」
に対する余裕をもって設定する必要がある。すると、圧
痕に応じて設定したAFエリアの内部に、オートフォー
カス誤差の原因となる傷や埃等が入り込む確率も大きく
なる。従って、AFエリアは圧痕像に応じて可能な限り
小さい領域に設定するのが望ましい。
In the above embodiments, the setting position of the AF area is also set to be unique on the assumption that the positional relationship between the selected objective lens and the indentation is uniquely set in the X and Y directions.
However, in reality, the measurement sample may slightly move from its initial position on the moving stage due to some mechanical error or some reason. In consideration of such a point, the size of the AF area set in the case of the above-described embodiment is “a deviation from the theoretical position of the actual indentation image position” due to the error or movement.
It is necessary to set it with a margin. Then, the probability that scratches, dust, or the like causing an autofocus error will enter the inside of the AF area set according to the indentation also increases. Therefore, it is desirable to set the AF area as small as possible according to the impression image.

【0036】これを行なうには例えば図2のようにすれ
ば良い。即ち、圧痕形成後、先ずCCDカメラの受光面
の全域、即ち「全画面」をAFエリアに設定して大まか
なオートフォーカスを行なう(この大まかなオートフォ
ーカスプロセスでは、Z方向の移動1ステップを適当に
大きくする)。そして、大まかな合焦状態で圧痕の位置
を大まかに測定する。大まかに合焦した状態では、測定
試料表面の「凹部」は高濃度部となるから、この状態で
各画素の出力を2値化すると上記凹部は「黒」領域とな
る。またこの状態で、測定試料表面における最も大きな
凹部は圧痕である。そこで、2次元撮像素子であるCC
Dカメラの走査方向において、最も長く「黒」領域の続
くラスターを選択すると、このラスターは近似的に圧痕
中央部を通るものと考えられる。従って、このラスター
における最大の「黒」領域の中心部は、圧痕の中心部を
近似的に与えるものである。また上記「黒」領域の長さ
は圧痕のおよその大きさを与えることになる。
To do this, for example, the process shown in FIG. 2 may be performed. That is, after the indentation is formed, first, the entire area of the light receiving surface of the CCD camera, that is, the "entire screen" is set as the AF area and rough autofocus is performed (in this rough autofocus process, one step of movement in the Z direction is appropriate. To make it bigger). Then, the position of the indentation is roughly measured in a roughly focused state. In a roughly focused state, the “concave portion” on the surface of the measurement sample becomes a high density portion. Therefore, if the output of each pixel is binarized in this state, the above concave portion becomes a “black” region. Further, in this state, the largest concave portion on the surface of the measurement sample is an indentation. Therefore, CC which is a two-dimensional image sensor
When the raster having the longest "black" area is selected in the scanning direction of the D camera, this raster is considered to pass approximately through the center of the indentation. Therefore, the center of the largest "black" area in this raster approximately gives the center of the indentation. Also, the length of the "black" region will give an approximate size of the indentation.

【0037】このようにして、かなりの精度で圧痕の位
置と大きさを特定できるので、このように特定された圧
痕位置・大きさに基づきAFエリアを設定する。このと
き、測定試料の表面がラフな合焦状態にあるので、以
後、精細なオートフォーカスを行なっても圧痕像の大き
さは大きく変化しない。従って、上記のように決定され
る圧痕のおよその大きさをもとにして、圧痕の大きさに
応じた適当なAFエリアを設定することができる。
In this way, since the position and size of the indentation can be specified with considerable accuracy, the AF area is set based on the indentation position and size specified in this way. At this time, since the surface of the measurement sample is in a rough focused state, the size of the indentation image does not change significantly even if fine autofocus is performed thereafter. Therefore, based on the approximate size of the indentation determined as described above, it is possible to set an appropriate AF area according to the size of the indentation.

【0038】上に説明した各実施例では、測定試料表面
に形成される圧痕数は1であることが前提であったが、
前述のように測定状況によっては、同一の測定試料に複
数の圧痕を形成し、各圧痕ごとに硬度の算出を行なう場
合もある。このような場合の1実施例の手順を図3に示
す。
In each of the embodiments described above, it was premised that the number of indentations formed on the surface of the measurement sample was 1.
As described above, depending on the measurement conditions, a plurality of indentations may be formed on the same measurement sample, and the hardness may be calculated for each indentation. The procedure of one embodiment in such a case is shown in FIG.

【0039】この実施例では、測定試料をセットすると
先ず所定数の圧痕の形成が行なわれる。圧痕の形成数
と、形成位置とは予めコンピューターに入力しておき、
移動ステージの移動により測定試料を圧子に対して相対
的に移動させて圧痕形成を順次行なう。
In this embodiment, when a measurement sample is set, first, a predetermined number of indentations are formed. The number of indentations formed and the formation positions are entered in advance in the computer,
By moving the moving stage, the measurement sample is moved relative to the indenter to sequentially form indentations.

【0040】所定数の圧痕を形成し終わったら対物レン
ズを選択する。そして、AFエリアの設定から硬度算出
に到るプロセスを、各圧痕に就いて繰り返す。測定試料
表面に形成する圧痕数が比較的少数(2〜3個)で、形
成された圧痕の像が全て一度にCCDカメラの受光面内
に収まる場合には、対物レンズ選択後は移動ステージを
動作させず、CCDカメラの受光面上に各圧痕ごとにA
Fエリアの設定を行なえば良い。このとき、一つの圧痕
像に対してAFエリアを設定したら、この圧痕像に対し
てオートフォーカスを行ない、圧痕の対角線を測定して
硬度を算出する。それから別の圧痕像に対して順次、同
じプロセスを繰り返すのである。
After forming a predetermined number of indentations, the objective lens is selected. Then, the process from setting the AF area to calculating the hardness is repeated for each indentation. If the number of indentations formed on the surface of the measurement sample is relatively small (2 to 3) and the images of the indentations all fit within the light receiving surface of the CCD camera at one time, move the moving stage after selecting the objective lens. Do not operate, A for each indentation on the light receiving surface of the CCD camera
It is sufficient to set the F area. At this time, after setting the AF area for one indentation image, autofocus is performed on this indentation image, and the diagonal line of the indentation is measured to calculate the hardness. The same process is then repeated for another impression image.

【0041】各圧痕に対するAFエリアの設定は、圧痕
形成時におけるデータ(圧痕の形成位置と圧痕の予想サ
イズ)に応じて一義的に行なうこともできるが、この場
合には前述のように「実際の圧痕の大きさに比して若干
余裕を持たせた大きさのAFエリアを設定する」のが望
ましく、そのようにすると設定されたエリア内に傷や埃
の入る確率も増大する。従って、測定試料の表面に複数
の圧痕が形成される場合にも、AFエリアは個々の圧痕
に応じて可及的に小さく設定するのが良い。この方法を
実施する1実施例を図4に即して説明する。
The AF area for each indentation can be uniquely set according to the data (the position where the indentation is formed and the expected size of the indentation) at the time of forming the indentation. It is desirable to set an AF area with a size that is slightly larger than the size of the indentation, and doing so increases the probability that scratches and dust will enter the set area. Therefore, even when a plurality of indentations are formed on the surface of the measurement sample, the AF area should be set as small as possible according to each indentation. One embodiment for implementing this method will be described with reference to FIG.

【0042】説明の具体性のために、測定試料表面には
3個の圧痕が形成され、対物レンズを選択したとき、図
4(b)に示すように3個の圧痕の像IK1,IK2,
IK3がCCDカメラの受光面1内に結像可能であると
する。
For the sake of concreteness of description, three indentations are formed on the surface of the measurement sample, and when the objective lens is selected, as shown in FIG. 4B, the images IK1, IK2 of the three indentations are formed.
It is assumed that the IK3 can form an image on the light receiving surface 1 of the CCD camera.

【0043】この場合、先ず受光面1全域をAFエリア
としておおまかにオートフォーカスを行なう。これによ
り図4(b)に近い状態が実現される。受光面全域をA
Fエリアとしてオートフォーカスを行なうので、大まか
な合焦状態では、受光面内に測定試料表面の傷や、同表
面に付着した埃等の像も結像している可能性がある。こ
の状態でCCDカメラの各画素の出力を「2値化」し
(図4(a))、圧痕像の予想面積に比して面積の小さ
い像を消去する「ノイズ除去」工程を行なう。
In this case, first, the entire light receiving surface 1 is used as an AF area to roughly perform autofocus. As a result, a state close to that shown in FIG. 4B is realized. A over the entire light-receiving surface
Since auto-focusing is performed as the F area, in a roughly focused state, there is a possibility that an image such as a scratch on the surface of the measurement sample or dust adhering to the surface is formed in the light receiving surface. In this state, the output of each pixel of the CCD camera is “binarized” (FIG. 4A), and a “noise removal” step is performed to erase an image having an area smaller than the expected area of the impression image.

【0044】次に、ノイズを除去された画像情報で
「黒」領域のパターンに順次に番号を付けるラベリング
を行なう。ラベリングされたパターンには「圧痕像以外
のもの」も含まれている可能性がある。そこで、ラベリ
ングされたパターンの個々に就いて、その面積が圧痕像
の予想面積±50%の領域を選択する。
Next, the noise-removed image information is used to sequentially number the patterns in the "black" area. The labeled pattern may include "things other than the impression image". Therefore, with respect to each of the labeled patterns, a region whose area is the expected area of the impression image ± 50% is selected.

【0045】選択された各領域のパターンに対して、そ
の面積の平方根と周長の比を識別用のパラメーターとし
て、このパラメーターが1/4に近いものを選択する。
図7(a)に示したように圧痕の形状は正方形に近い。
正方形の1辺の長さをaとすると面積の平方根はa、周
長は4aであるから、正方形では上記識別用パラメータ
ー:a/4aは1/4となる。そこで上記のように選択
された各パターンに就いて上記パラメーターを算出し、
その値が1/4に近いものを圧痕像として特定する。そ
して特定された各圧痕像に就き、その中心座標を演算に
より求める。これらの処理に必要な情報の選択は図5
(a)の画像処理部で行ない、必要な演算は画像処理部
50からの情報をコンピューター90内に取込んで行な
う。
With respect to the pattern of each selected region, the ratio of the square root of the area to the perimeter is used as an identification parameter, and one having this parameter close to 1/4 is selected.
As shown in FIG. 7A, the shape of the indentation is close to a square.
When the length of one side of the square is a, the square root of the area is a and the perimeter is 4a. Therefore, in the square, the identification parameter: a / 4a is 1/4. Therefore, calculate the above parameters for each pattern selected as above,
An image whose value is close to 1/4 is specified as an indentation image. Then, for each specified indentation image, its center coordinates are calculated. The selection of information required for these processes is shown in FIG.
The calculation is performed in the image processing unit (a), and necessary calculation is performed by fetching the information from the image processing unit 50 into the computer 90.

【0046】上記のように特定された圧痕像(図4
(b)のIK1,IK2,IK3)に就いて、その位置
と大きさが求まったら、先ず、圧痕像IK1に就いてA
FエリアDAF1を設定して精細なオートフォーカスを
行ない、圧痕像IK1を受光面上に結像させ、その対角
線長を測定し硬度を算出する。このプロセスを圧痕像I
K2,IK3に就いて繰り返す。
The indentation image identified as described above (see FIG. 4)
(B) IK1, IK2, IK3), and when the position and size are obtained, first, the impression image IK1 is taken and A
The F area DAF1 is set to perform fine autofocusing, the indentation image IK1 is formed on the light receiving surface, and the diagonal length thereof is measured to calculate the hardness. In this process, the impression image I
Repeat for K2 and IK3.

【0047】このようにして精度の良い硬度測定が実現
される。
In this way, accurate hardness measurement is realized.

【0048】[0048]

【発明の効果】以上のように、この発明によれば新規な
硬度測定方法を提供できる。この方法は上記の如き構成
と成っているから、測定試料設置後硬度算出までを全自
動で行なう硬度測定方式において、測定試料に形成され
た圧痕の像を自動的に2次元の撮像素子の受光面上に結
像させるオートフォーカスが、測定試料表面の傷や埃に
影響され難く、正確なオートフォーカスを行なえるので
精度の良い硬度測定が可能である。またAFエリア内の
比較的少ないデータでオートフォーカスを行なうと(請
求項1)、オートフォーカスに必要な演算時間を短縮で
きるので、測定の速度を向上させることも可能である。
As described above, according to the present invention, a novel hardness measuring method can be provided. Since this method is configured as described above, in a hardness measurement method in which the hardness is calculated automatically after setting the measurement sample, the image of the indentation formed on the measurement sample is automatically received by the two-dimensional image sensor. The autofocus imaged on the surface is not easily affected by scratches and dust on the surface of the measurement sample, and accurate autofocus can be performed, so that accurate hardness measurement is possible. Further, if the autofocus is performed with relatively little data in the AF area (claim 1), the calculation time required for the autofocus can be shortened, and the measurement speed can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の硬度測定方法を説明するための図で
ある。
FIG. 1 is a diagram for explaining a hardness measuring method of the present invention.

【図2】請求項2の方法を説明するフロー図である。FIG. 2 is a flow diagram illustrating the method of claim 2.

【図3】請求項3の方法を説明するフロー図である。FIG. 3 is a flow diagram illustrating the method of claim 3;

【図4】請求項4の方法を説明する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating the method of claim 4;

【図5】この発明を実施するための硬度測定装置の1例
を概念的に示す図である。
FIG. 5 is a diagram conceptually showing an example of a hardness measuring device for carrying out the present invention.

【図6】レボルバーを説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining a revolver.

【図7】測定試料の表面に形成される圧痕を説明するた
めの図である。
FIG. 7 is a diagram for explaining an indentation formed on the surface of a measurement sample.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 2次元撮像素子の受光面 IK 受光面上に結像した圧痕像 K1 測定試料表面の傷の像 Ho 測定試料表面に付着した埃の像 1 Light receiving surface of two-dimensional image sensor IK Image of indentation formed on light receiving surface K1 Image of scratch on surface of measurement sample Ho Image of dust adhering to surface of measurement sample

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】互いに直交するX,Y,Z方向へ移動可能
で、Z方向と平行な回動軸の回りに回動可能な移動ステ
ージと2次元の撮像素子を上記Z方向に於いて対向せし
め、対物レンズと圧子とを回転軸から等距離の位置に備
えたレボルバーを、上記移動ステージと撮像素子との間
に、上記回転軸をZ方向と平行にして回転可能且つZ方
向へ移動可能に配備し、移動ステージ上に設置された測
定試料に上記圧子により圧痕を形成したのち、上記レボ
ルバーを回転して対物レンズを選択し、上記対物レンズ
により圧痕の拡大像を上記撮像素子の受光面上に結像さ
せて圧痕像を読み取り、測定試料の硬度を算出する全自
動硬度測定方式において、 上記対物レンズを選択したのち、圧痕像の結像位置を含
み圧痕像よりやや広い領域をAFエリアとして設定して
オートフォーカスを行ない、圧痕像を上記撮像素子の受
光面上に結像させることを特徴とする硬度測定方法。
1. A movable stage, which is movable in X, Y, and Z directions orthogonal to each other, and is rotatable about a rotation axis parallel to the Z direction, and a two-dimensional image sensor are opposed to each other in the Z direction. At the very least, a revolver equipped with the objective lens and the indenter at positions equidistant from the rotation axis can be rotated and moved in the Z direction with the rotation axis parallel to the Z direction between the moving stage and the image sensor. After forming an indentation on the measurement sample installed on the moving stage by the indenter, the revolver is rotated to select the objective lens, and an enlarged image of the indentation is picked up by the objective lens to obtain the light receiving surface of the image sensor. In the fully automatic hardness measurement method in which the hardness of the measurement sample is calculated by reading the indentation image on top of the image, after selecting the above objective lens, a slightly wider area than the indentation image including the imaging position of the indentation image is set in the AF area. As A hardness measuring method characterized by setting and autofocusing to form an indentation image on the light receiving surface of the image pickup device.
【請求項2】請求項1記載の硬度測定方法において、 対物レンズ選択後、撮像素子の全受光面をAFエリアと
して大まかにオートフォーカスを行ない、大まかな合焦
状態において撮像素子出力を2値化し、走査方向におい
て最も長く黒領域の続くラスターを選択し、このラスタ
ーにおける黒領域の中心部を圧痕の中心部とし、この中
心部に基づき圧痕用のAFエリアを圧痕の大きさに応じ
て設定して、精細なオートフォーカスを行なうことを特
徴とする硬度測定方法。
2. The hardness measuring method according to claim 1, wherein after the objective lens is selected, the entire light-receiving surface of the image sensor is roughly used as an AF area for roughly auto-focusing, and the image sensor output is binarized in a roughly focused state. , Select the raster with the longest black area in the scanning direction, set the center of the black area in this raster as the center of the indentation, and based on this center, set the AF area for indentation according to the size of the indentation. The method for measuring hardness is characterized by performing fine autofocus.
【請求項3】請求項1記載の硬度測定方法において、 移動ステージ上に設置した測定試料の所定の複数位置に
それぞれ圧痕を形成したのち対物レンズを選択し、 移動ステージの移動により圧痕を対物レンズ光軸位置に
持ち来して硬度の測定を行なうプロセスを、全ての圧痕
に対して繰り返すことを特徴とする硬度測定方法。
3. The hardness measuring method according to claim 1, wherein an indentation is formed at each of a plurality of predetermined positions of a measurement sample installed on a moving stage, and then an objective lens is selected, and the indentation is formed by moving the moving stage. A hardness measuring method characterized in that the process of bringing hardness to the optical axis position and measuring hardness is repeated for all indentations.
【請求項4】請求項3記載の硬度測定方法において、 対物レンズ選択後に各圧痕に対して硬度測定を行なうに
際して、圧痕群を対物レンズによる結像領域に持ち来し
たのち、撮像素子の全受光面をAFエリアとして大まか
にオートフォーカスを行ない、大まかな合焦状態で上記
全受光面の受光内容を2値化し、黒領域が圧痕の予想面
積±50%の領域を選択し、 選択された領域の面積の平方根と周囲長の比を識別用の
パラメーターとして正方形に近いパターンを圧痕として
特定し、 特定された圧痕の中心座標を求め、この中心座標の回り
にAFエリアを設定することを特徴とする硬度測定方
法。
4. The hardness measuring method according to claim 3, wherein when the hardness is measured for each indentation after selecting the objective lens, the indentation group is brought to an image forming region by the objective lens, and then all light received by the image pickup device is received. The surface is used as an AF area for rough autofocusing, and the light-receiving content of all the light-receiving surfaces is binarized in a roughly focused state, and the black area is selected to have an indentation expected area of ± 50%. The feature is that the square root of the area and the perimeter is used as a parameter for identification, a pattern close to a square is specified as an indentation, the center coordinates of the specified indentation are obtained, and the AF area is set around this center coordinate. Hardness measurement method.
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