(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象とする測定対象物に向けてＸ線を出射するＸ線出射器と、
中央に前記Ｘ線を通過させる貫通孔が形成されたテーブルと、
前記テーブルに取付けられて、中央部にて前記Ｘ線を通過させるとともに、前記測定対象物にて回折した前記Ｘ線の回折光を受光する受光面を有し、前記回折光の像である回折環を記録するイメージングプレートと、
レーザ光を出射するレーザ光源及びレーザ光を受光するフォトディテクタを有し、前記レーザ光を前記イメージングプレートの受光面に照射するとともに、前記レーザ光の照射によって前記イメージングプレートから出射された光を受光して受光強度に応じた受光信号を出力するレーザ検出装置と、
前記テーブルを、前記貫通孔の中心軸回りに回転させる回転手段と、
前記テーブルを、前記イメージングプレートの受光面に平行な方向に、前記レーザ検出装置に対して相対的に移動させる移動手段と、
前記移動手段を制御して前記テーブルを移動し、前記Ｘ線出射器から対象とする測定対象物に向けてＸ線を照射して、前記測定対象物で回折したＸ線によって前記イメージングプレートに測定対象物による回折環を撮像する回折環撮像手段と、
前記回転手段及び移動手段を制御して前記測定対象物の回折環が記録された前記イメージングプレートを回転及び移動させて、前記レーザ検出装置から出射されるレーザ光の前記イメージングプレートにおける照射位置を前記イメージングプレートの中心周りに回転させるとともに半径方向に変化させながら、前記レーザ検出装置から出力される受光信号をそれぞれ入力して、前記入力した受光信号によって表された受光強度を表す受光強度データを、レーザ光のイメージングプレートにおける照射位置と関連付けて順次読取り、前記読取った受光強度データに基づいて前記イメージングプレートに形成された測定対象物の回折環の形状を検出する回折環形状検出手段と、
前記測定対象物と同一材料の比較対象物に対してＸ線の照射によって前記イメージングプレートに形成される比較回折環を想定し、残留応力の変化に応じて変化する複数の比較回折環の形状を表す回折環形状データ群を残留応力に対応させてそれぞれ記憶した回折環形状データ記憶手段と、
前記回折環形状データ記憶手段に記憶された回折環形状データ群によって表された複数の比較回折環の形状に対する前記検出された測定対象物の回折環の形状の一致度合いをそれぞれ計算する一致度合い計算手段と、
前記回折環形状データ記憶手段に記憶されている残留応力と、前記一致度合い計算手段によって計算された一致度合いとの関係に基づいて、前記検出された測定対象物の回折環の形状に最も近い形状の比較回折環に対応した残留応力を測定対象物の残留応力として計算する第１残留応力計算手段とを備えたことを特徴とするＸ線回折測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載のＸ線回折測定装置において、さらに、
前記回折環形状検出手段によって検出された測定対象物の回折環の形状のみに基づいて測定対象物の残留応力を計算する第２残留応力計算手段と、
前記回折環形状検出手段によって検出された測定対象物の回折環の不連続の度合いを評価する不連続評価手段と、
前記不連続評価手段によって測定対象物の回折環の不連続の度合いが大きいと評価されたとき、前記第１残留応力計算手段による測定対象物の残留応力の計算を選択し、かつ前記不連続評価手段によって測定対象物の回折環の不連続の度合いが大きくないと評価されたとき、前記第２残留応力計算手段による測定対象物の残留応力の計算を選択する残留応力計算選択手段とを備えたことを特徴とするＸ線回折測定装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のＸ線回折測定装置において、
前記検出された測定対象物の回折環の形状及び前記比較回折環の形状は、前記Ｘ線の通過位置を中心とする円座標によって表されており、
前記一致度合い計算手段は、同一周方向位置における前記検出された測定対象物の回折環の半径値と前記比較回折環の半径値との差に応じて前記一致度合いを計算することを特徴とするＸ線回折測定装置。
【請求項４】
対象とする測定対象物に向けてＸ線を出射するＸ線出射器と、
中央に前記Ｘ線を通過させる貫通孔が形成されたテーブルと、
前記テーブルに取付けられて、中央部にて前記Ｘ線を通過させるとともに、前記測定対象物にて回折した前記Ｘ線の回折光を受光する受光面を有し、前記回折光の像である回折環を記録するイメージングプレートと、
レーザ光を出射するレーザ光源及びレーザ光を受光するフォトディテクタを有し、前記レーザ光を前記イメージングプレートの受光面に照射するとともに、前記レーザ光の照射によって前記イメージングプレートから出射された光を受光して受光強度に応じた受光信号を出力するレーザ検出装置と、
前記テーブルを、前記貫通孔の中心軸回りに回転させる回転手段と、
前記テーブルを、前記イメージングプレートの受光面に平行な方向に、前記レーザ検出装置に対して相対的に移動させる移動手段とを備えたＸ線回折測定装置に適用され、
前記測定対象物と同一材料の比較対象物に対してＸ線の照射によって前記イメージングプレートに形成される比較回折環を想定し、残留応力の変化に応じて変化する複数の比較回折環の形状を表す回折環形状データ群を残留応力に対応させてそれぞれ記憶しておき、
前記移動手段を制御して前記テーブルを移動し、前記Ｘ線出射器から対象とする測定対象物に向けてＸ線を照射して、前記測定対象物で回折したＸ線によって前記イメージングプレートに測定対象物による回折環を撮像する回折環撮像工程と、
前記回転手段及び移動手段を制御して前記測定対象物の回折環が記録された前記イメージングプレートを回転及び移動させて、前記レーザ検出装置から出射されるレーザ光の前記イメージングプレートにおける照射位置を前記イメージングプレートの中心周りに回転させるとともに半径方向に変化させながら、前記レーザ検出装置から出力される受光信号をそれぞれ入力して、前記入力した受光信号によって表された受光強度を表す受光強度データを、レーザ光のイメージングプレートにおける照射位置と関連付けて順次読取り、前記読取った受光強度データに基づいて前記イメージングプレートに形成された測定対象物の回折環の形状を検出する回折環形状検出工程と、
前記記憶された回折環形状データ群によって表された複数の比較回折環の形状に対する前記検出された測定対象物の回折環の形状の一致度合いをそれぞれ計算する一致度合い計算工程と、
前記記憶されている残留応力と、前記一致度合い計算工程によって計算された一致度合いとの関係に基づいて、前記検出された測定対象物の回折環の形状に最も近い形状の比較回折環に対応した残留応力を測定対象物の残留応力として計算する第１残留応力計算工程とを含むことを特徴とする残留応力測定方法。
【請求項５】
請求項４に記載の残留応力測定方法において、さらに、
前記回折環形状検出工程によって検出された測定対象物の回折環の形状のみに基づいて測定対象物の残留応力を計算する第２残留応力計算工程と、
前記回折環形状検出工程によって検出された測定対象物の回折環の不連続の度合いを評価する不連続評価工程と、
前記不連続評価工程によって測定対象物の回折環の不連続の度合いが大きいと評価されたとき、前記第１残留応力計算工程による測定対象物の残留応力の計算を選択し、かつ前記不連続評価工程によって測定対象物の回折環の不連続の度合いが大きくないと評価されたとき、前記第２残留応力計算工程による測定対象物の残留応力の計算を選択する残留応力計算選択工程とを含むことを特徴とする残留応力測定方法。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の残留応力測定方法において、
前記検出された測定対象物の回折環の形状及び前記比較回折環の形状は、前記Ｘ線の通過位置を中心とする円座標によって表されており、
前記一致度合い計算工程は、同一周方向位置における前記検出された測定対象物の回折環の半径値と前記比較回折環の半径値との差に応じて前記一致度合いを計算することを特徴とする残留応力測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象物にＸ線を照射し、測定対象物で回折したＸ線によりイメージングプレートの表面に形成された回折環に基づいて測定対象物の残留応力を測定するＸ線回折測定装置及び同装置に適用される残留応力測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、測定対象物の残留応力をＸ線回折により測定することはよく行われている。Ｘ線回折測定装置において、装置が小型化できＸ線の照射時間を短くすることが可能な装置として、下記特許文献１に示されている装置がある。この装置は、Ｘ線を所定の角度で測定対象物に照射し、測定対象物で回折したＸ線（以下、回折Ｘ線という）を、感光性を有するイメージングプレートで受光し、イメージングプレートに形成された環状のＸ線回折像（以下、回折環という）の形状を測定する。そして、測定した回折環の形状をｃｏｓα法により分析して、測定対象物の残留応力を計算するようにしている。
【０００３】
この場合、Ｈｅ−Ｎｅレーザ光などの励起光でイメージングプレート上を走査し、回折環から輝尽発光により発生する光の強度を光電子管によって増幅して検出し、回折環の画像を得るようにしている。なお、下記特許文献１には、イメージングプレートの代わりにＸ線ＣＣＤで回折Ｘ線を受光し、Ｘ線ＣＣＤの各画素が出力する信号から回折環の形状を得る方法も示されている。しかし、この方法に用いるＸ線ＣＣＤは高額であるので、装置のコストを抑えるためと、イメージングプレートに回折環を形成する方法の方が、レーザ光強度を大きくして、反射光強度に相当する信号強度を大きくすることができ、回折Ｘ線が弱くても回折環の画像を精度よく得ることができるために、イメージングプレートに回折環を形成する方法が主に使用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２４１３０８号公報
【発明の概要】
【０００５】
しかしながら、イメージングプレートに回折環を形成する方法でも、発明者が多くの実験により確認した結果、測定対象物の試料が微量であったりすると、測定対象物が薄い等の理由により回折環が不連続になることが分かった。回折環が不連続である場合、不連続の度合いが小さければ、不連続の箇所を補間することで連続した回折環を作成し、この作成した回折環から残留応力を求めることは可能であるが、不連続の度合いが大きいと、不連続の箇所を補間することで連続した回折環を作成して残留応力を求めても、残留応力を精度よく求めることができない。
【０００６】
本発明は上記問題を解決するためになされたもので、その目的は、形成された回折環が不連続であっても、残留応力を精度よく求めることができるＸ線回折測定装置及び同装置に適用される残留応力測定方法を提供することにある。なお、下記本発明の各構成要件の記載においては、本発明の理解を容易にするために、後述する実施形態の対応箇所の符号を括弧内に記載しているが、本発明の各構成要件は、この実施形態の符号によって示された対応箇所の構成に限定解釈されるべきものではない。
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、対象とする測定対象物（ＯＢ）に向けてＸ線を出射するＸ線出射器（１３）と、中央にＸ線を通過させる貫通孔が形成されたテーブル（２７）と、テーブルに取付けられて、中央部にてＸ線を通過させるとともに、測定対象物にて回折したＸ線の回折光を受光する受光面を有し、回折光の像である回折環を記録するイメージングプレート（２８）と、レーザ光を出射するレーザ光源及びレーザ光を受光するフォトディテクタを有し、レーザ光をイメージングプレートの受光面に照射するとともに、レーザ光の照射によってイメージングプレートから出射された光を受光して受光強度に応じた受光信号を出力するレーザ検出装置（ＰＵＨ）と、テーブルを、貫通孔の中心軸回りに回転させる回転手段（２４，２５）と、テーブルを、イメージングプレートの受光面に平行な方向に、レーザ検出装置に対して相対的に移動させる移動手段（１５，１７，１８，２２）と、移動手段を制御してテーブルを移動し、Ｘ線出射器から対象とする測定対象物に向けてＸ線を照射して、測定対象物で回折したＸ線によってイメージングプレートに測定対象物による回折環を撮像する回折環撮像手段（ＣＴ，Ｓ１０２〜Ｓ１２６）と、回転手段及び移動手段を制御して測定対象物の回折環が記録されたイメージングプレートを回転及び移動させて、レーザ検出装置から出射されるレーザ光のイメージングプレートにおける照射位置をイメージングプレートの中心周りに回転させるとともに半径方向に変化させながら、レーザ検出装置から出力される受光信号をそれぞれ入力して、前記入力した受光信号によって表された受光強度を表す受光強度データを、レーザ光のイメージングプレートにおける照射位置と関連付けて順次読取り、前記読取った受光強度データに基づいてイメージングプレートに形成された測定対象物の回折環の形状を検出する回折環形状検出手段（ＣＴ，Ｓ２０２〜Ｓ２４６，Ｓ３０２〜Ｓ３２０）と、測定対象物と同一材料の比較対象物に対してＸ線の照射によってイメージングプレートに形成される比較回折環を想定し、残留応力の変化に応じて変化する複数の比較回折環の形状を表す回折環形状データ群を残留応力に対応させてそれぞれ記憶した回折環形状データ記憶手段（ＣＴ）と、回折環形状データ記憶手段に記憶された回折環形状データ群によって表された複数の比較回折環の形状に対する前記検出された測定対象物の回折環の形状の一致度合いをそれぞれ計算する一致度合い計算手段（ＣＴ，Ｓ６０２，Ｓ６１４〜Ｓ６５０）と、回折環形状データ記憶手段に記憶されている残留応力と、一致度合い計算手段によって計算された一致度合いとの関係に基づいて、前記検出された測定対象物の回折環の形状に最も近い形状の比較回折環に対応した残留応力を測定対象物の残留応力として計算する第１残留応力計算手段（ＣＴ，Ｓ６５２）とを備えたことにある。
【０００８】
上記のように構成した本発明においては、回折環形状データ記憶手段に、残留応力の変化に応じて変化する複数の比較回折環の形状を表す回折環形状データ群が残留応力に対応してそれぞれ記憶されている。そして、一致度合い計算手段が、回折環形状データ群によって表された複数の比較回折環の形状に対する検出された測定対象物の回折環の形状の一致度合いをそれぞれ計算し、第１残留応力計算手段が、記憶されている残留応力と計算された一致度合いとの関係に基づいて、前記検出された測定対象物の回折環の形状に最も近い形状の比較回折環に対応した残留応力を測定対象物の残留応力として計算する。したがって、回折環撮像手段によりイメージングプレートに撮像されて、回折環形状検出手段により検出された測定対象物の回折環が不連続であっても、残留応力を精度よく求めることができる。
【０００９】
また、本発明の他の特徴は、さらに、回折環形状検出手段によって検出された測定対象物の回折環の形状のみに基づいて測定対象物の残留応力を計算する第２残留応力計算手段（ＣＴ，Ｓ６０６，Ｓ６０８）と、回折環形状検出手段によって検出された測定対象物の回折環の不連続の度合いを評価する不連続評価手段（ＣＴ，Ｓ５０２〜Ｓ５１４）と、不連続評価手段によって測定対象物の回折環の不連続の度合いが大きいと評価されたとき、第１残留応力計算手段による測定対象物の残留応力の計算を選択し、かつ不連続評価手段によって測定対象物の回折環の不連続の度合いが大きくないと評価されたとき、第２残留応力計算手段による測定対象物の残留応力の計算を選択する残留応力計算選択手段（ＣＴ，Ｓ，Ｓ６０４）とを備えたことにある。
【００１０】
これによれば、回折環撮像手段によって測定対象物に撮像されて、回折環形状検出手段によって検出された測定対象物の回折環は、不連続の度合いが大きくなければ、検出された測定対象物の回折環の形状のみに基づいて測定対象物の残留応力が計算されるので、測定対象物の残留応力をより精度よく求めることができる。
【００１１】
また、本発明の他の特徴は、前記検出された測定対象物の回折環の形状及び比較回折環の形状は、Ｘ線の通過位置を中心とする円座標によって表されており、一致度合い計算手段は、同一周方向位置における検出された測定対象物の回折環の半径値と比較回折環の半径値との差に応じて一致度合いを計算することにある。この場合、一致度合いの計算においては、例えば、比較回折環に対する、検出した回折環の標準偏差、分散、平均偏差などが利用される。
【００１２】
これによれば、検出した測定対象物の回折環の形状と、記憶されている比較対象物の回折環の形状の一致の度合いを精度よく求めることができ、測定対象物の残留応力を精度よく求めることができる。
【００１３】
さらに、本発明の実施にあたっては、本発明は、Ｘ線回折測定装置の発明に限定されることなく、Ｘ線回折測定装置に適用される残留応力測定方法の発明としても実施し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係るＸ線回折測定装置の全体概略図である。
【図２】図１のＸ線回折測定装置の本体部分を拡大した拡大図である。
【図３】図１のコントローラによって実行される回折環撮像プログラムを示すフローチャートである。
【図４Ａ】図１のコントローラによって実行される回折環読取りプログラムの前半部分を示すフローチャートである。
【図４Ｂ】前記回折環読取りプログラムの後半部分を示すフローチャートである。
【図５】図１のコントローラによって実行される回折環形状検出プログラムを示すフローチャートである。
【図６】図１のコントローラによって実行される回折環消去プログラムを示すフローチャートである。
【図７】図１のコントローラによって実行される不連続度合い評価プログラムを示すフローチャートである。
【図８Ａ】図１のコントローラによって実行される残留応力計算プログラムの前半部分を示すフローチャートである。
【図８Ｂ】前記残留応力計算プログラムの後半部分を示すフローチャートである。図３の第２回折環撮像プログラムを詳細に示すフローチャートである。
【図９】イメージングプレートの移動限界位置からの移動距離と、イメージングプレートにおけるレーザ光の照射位置の半径方向距離（半径）との関係を説明するための図である。
【図１０】読取りポイントの軌跡を説明する説明図である。
【図１１】信号強度のピークを説明するための受光曲線の一例を示すグラフである。
【図１２】回折環が不連続である状態を視覚的に示す図である。
【図１３】記憶している回折環と検出した回折環との一致の度合いを評価する処理を視覚的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の一実施形態に係るＸ線回折測定装置の構成について図１及び図２を用いて説明する。このＸ線回折測定装置は、測定対象物ＯＢの残留応力を評価するために、Ｘ線を測定対象物ＯＢに照射するとともに、同照射による測定対象物ＯＢからの回折Ｘ線により形成される回折環の形状を検出する。このＸ線回折測定装置は、箱状に形成されたフレームＦＲを有し、フレームＦＲの底面の角部から下方へ支持脚１１が延設されている。すなわち、フレームＦＲの底面は、Ｘ線回折測定装置の設置面ＦＬよりも上方に位置する。フレームＦＲの下方には、昇降機１２が設けられている。昇降機１２は、測定対象物ＯＢを固定するための昇降ステージ１２ａを有する。昇降ステージ１２ａは、上下に昇降可能となっている。フレームＦＲの底面であって、昇降機１２の上方に位置する部分には開口部が設けられていて、昇降ステージ１２ａを上昇させることにより、固定した測定対象物ＯＢをフレームＦＲの内部へ搬入することができる。
【００１６】
フレームＦＲ内の上部には、Ｘ線制御回路１４によって制御されて、Ｘ線を出射するＸ線出射器１３が固定されている。Ｘ線出射器１３から出射されたＸ線の光軸と、測定対象物ＯＢの法線とが所定の角度θ（例えば、３０度）をなすように、Ｘ線出射器１３の出射口の向きが設定されている。
【００１７】
Ｘ線制御回路１４は、後述するコントローラＣＴによって制御され、Ｘ線出射器１３から一定の強度のＸ線が出射されるように、Ｘ線出射器１３に供給する駆動電流及び駆動電圧を制御する。また、Ｘ線出射器１３は、図示しない冷却装置を備えていて、Ｘ線制御回路１４は、この冷却装置に供給する駆動信号も制御する。これにより、Ｘ線出射器１３の温度が一定に保たれる。
【００１８】
Ｘ線出射器１３の下方には、移動ステージ１５が設けられている。移動ステージ１５は、ステージ送り装置１６により、Ｘ線出射器１３から出射されたＸ線の光軸と測定対象物ＯＢの法線とが成す平面内であって、前記Ｘ線の光軸に垂直な方向に移動可能となっている。ステージ送り装置１６は、移動ステージ１５に固定された図示しないナットに螺合するスクリューロッド１７と、スクリューロッド１７を回転させるフィードモータ１８とを備えている。スクリューロッド１７は、Ｘ線出射器１３から出射されたＸ線の光軸に垂直な方向に延設されている。そして、スクリューロッド１７の一端部が、フレームＦＲに固定されたフィードモータ１８の出力軸に連結され、他端部が、フレームＦＲに固定された軸受部１９に回転可能に支持される。また、移動ステージ１５は、それぞれフレームＦＲに固定された、対向する１対の板状のガイド２０，２０により挟まれていて、スクリューロッド１７の軸線方向に沿って移動可能となっている。すなわち、フィードモータ１８を正転又は逆転駆動すると、フィードモータ１８の回転運動が移動ステージ１５の直線運動に変換される。フィードモータ１８内には、エンコーダ１８ａが組み込まれている。エンコーダ１８ａは、フィードモータ１８が所定の微小回転角度だけ回転するたびに、ハイレベルとローレベルとに交互に切り替わるパルス列信号を位置検出回路２１及びフィードモータ制御回路２２へ出力する。
【００１９】
位置検出回路２１及びフィードモータ制御回路２２は、コントローラＣＴからの指令により作動開始する。測定開始直後において、フィードモータ制御回路２２は、フィードモータ１８を駆動して移動ステージ１５をフィードモータ１８側へ移動させる。位置検出回路２１は、エンコーダ１８ａから出力されるパルス信号が入力されなくなると移動ステージ１５が移動限界位置に達したことを表す信号をフィードモータ制御回路２２に出力し、カウント値を「０」に設定する。フィードモータ制御回路２２は、位置検出回路２１から移動限界位置に達したことを表す信号を入力するとフィードモータ１８への駆動信号の出力を停止する。上記の移動限界位置を移動ステージ１５の原点位置とする。したがって、位置検出回路２１は、移動ステージ１５が図１及び図２にて左上方向に移動して移動限界位置に達したとき「０」を表す位置信号を出力し、移動ステージ１５が移動限界位置から右下方向へ移動するとき、移動限界位置からの移動距離ｘを表す信号を位置信号として出力する。
【００２０】
フィードモータ制御回路２２は、コントローラＣＴから移動ステージ１５の移動先の位置を表す設定値を入力すると、その設定値に応じてフィードモータ１８を正転又は逆転駆動する。位置検出回路２１は、エンコーダ１８ａが出力するパルス信号のパルス数をカウントする。そして、位置検出回路２１は、カウントしたパルス数を用いて移動ステージ１５の現在の位置（移動限界位置からの移動距離ｘ）を計算し、コントローラＣＴ及びフィードモータ制御回路２２に出力する。フィードモータ制御回路２２は、位置検出回路２１から入力した移動ステージ１５の現在の位置が、コントローラＣＴから入力した移動先の位置と一致するまでフィードモータ１８を駆動する。
【００２１】
また、フィードモータ制御回路２２は、移動ステージ１５の移動速度を表す設定値をコントローラＣＴから入力する。そして、エンコーダ１８ａから入力したパルス信号の単位時間当たりのパルス数を用いて、移動ステージ１５の移動速度を計算し、前記計算した移動ステージ１５の移動速度がコントローラＣＴから入力した移動速度になるようにフィードモータ１８を駆動する。
【００２２】
一対のガイド２０，２０の上端は、板状の上壁２３によって連結されている。上壁２３には、貫通孔２３ａが設けられていて、貫通孔２３ａには、Ｘ線出射器１３の出射口の先端部が挿入されている。なお、Ｘ線出射器１３の出射口の先端が移動ステージ１５に当接しないように、Ｘ線出射器１３及び移動ステージ１５の位置が設定されている。
【００２３】
また、移動ステージ１５には、スピンドルモータ２４が組み付けられている。スピンドルモータ２４内には、エンコーダ１８ａと同様のエンコーダ２４ａが組み込まれている。すなわち、エンコーダ２４ａは、スピンドルモータ２４が所定の微小回転角度だけ回転する度に、ハイレベルとローレベルとに交互に切り替わるパルス列信号を、スピンドルモータ制御回路２５及び回転角度検出回路２６へ出力する。さらに、エンコーダ２４ａは、スピンドルモータ２４が１回転するごとに、所定の短い期間だけローレベルからハイレベルに切り替わるインデックス信号を、コントローラＣＴ及び回転角度検出回路２６へ出力する。
【００２４】
スピンドルモータ制御回路２５及び回転角度検出回路２６は、コントローラＣＴからの指令により作動開始する。スピンドルモータ制御回路２５は、コントローラＣＴから、スピンドルモータ２４の回転速度を表す設定値を入力する。そして、エンコーダ２４ａから入力したパルス信号の単位時間当たりのパルス数を用いてスピンドルモータ２４の回転速度を計算し、計算した回転速度がコントローラＣＴから入力した回転速度になるように、駆動信号をスピンドルモータ２４に供給する。回転角度検出回路２６は、エンコーダ２４ａから出力されたパルス列信号のパルス数をカウントし、そのカウント値を用いてスピンドルモータ２４の回転角度すなわちイメージングプレート２８の回転角度θｐを計算して、コントローラＣＴに出力する。そして、回転角度検出回路２６は、エンコーダ２４ａから出力されたインデックス信号を入力すると、カウント値を「０」に設定する。すなわち、インデックス信号を入力した位置が回転角度０度の基準位置である。
【００２５】
スピンドルモータ２４の出力軸の先端部には、円板状のテーブル２７が固定されている。テーブル２７の中心軸と、スピンドルモータ２４の出力軸の中心軸とは一致している。テーブル２７は、下面中央部から下方へ突出した突出部２７ａを有していて、突出部２７ａの外周面には、ねじ山が形成されている。突出部２７ａの中心軸は、スピンドルモータ２４の出力軸の中心軸と一致している。テーブル２７の下面には、イメージングプレート２８が取付けられている。イメージングプレート２８は、表面に蛍光体が塗布された円形のプラスチックフィルムである。イメージングプレート２８の中心部には、貫通孔２８ａが設けられていて、この貫通孔２８ａに突出部２７ａを通し、突出部２７ａにナット状の固定具２９をねじ込むことにより、イメージングプレート２８が、固定具２９とテーブル２７の間に挟まれて固定される。固定具２９は、円筒状の部材で、内周面に、突出部２７ａのねじ山に対応するねじ山が形成されている。イメージングプレート２８は、フィードモータ１８によって駆動されて、移動ステージ１５、スピンドルモータ２４及びテーブル２７と共に原点位置から回折環を撮像する回折環撮像位置へ移動する。また、イメージングプレート２８は、スピンドルモータ２４によって駆動されて回転しながら、フィードモータ１８によって駆動されて、移動ステージ１５、スピンドルモータ２４及びテーブル２７と共に撮像した回折環を読み取る回折環読取り領域内、回折環を消去する回折環消去領域内を移動する。なお、この場合のイメージングプレート２８の移動においては、イメージングプレート２８の中心軸が、Ｘ線出射器１３から出射されたＸ線の光軸と測定対象物ＯＢの法線とが成す平面内に保たれた状態で、前記Ｘ線の光軸に垂直な方向に移動する。
【００２６】
また、移動ステージ１５、スピンドルモータ２４の出力軸、テーブル２７、イメージングプレート２８及び固定具２９には、Ｘ線出射器１３から出射されたＸ線を通過させる貫通孔がそれぞれ設けられている。これらの貫通孔の中心軸と、テーブル２７の回転軸は一致している。すなわち、これらの貫通孔の中心軸と、Ｘ線出射器１３から出射されるＸ線の光軸とが一致するとき、Ｘ線が測定対象物ＯＢに照射されるようになっている。このように、Ｘ線を測定対象物ＯＢに照射するときのイメージングプレート２８の位置が、回折環撮像位置である。
【００２７】
フィードモータ１８の下方には、測定対象物ＯＢにて反射したＸ線を受光する複数の受光素子からなる受光センサ３１（例えば、Ｘ線ＣＣＤ）が組み付けられている。受光センサ３１は、測定対象物ＯＢ及びイメージングプレート２８からフィードモータ１８側に十分離れている。これにより、イメージングプレート２８が回折環撮像位置にあるとき、受光センサ３１は、測定対象物ＯＢにて反射したＸ線を直接受光できる。受光センサ３１の受光面は、測定対象物ＯＢの上面と平行である。受光センサ３１の受光面におけるＸ線の受光位置は、測定対象物ＯＢの高さに対応している。言い換えれば、イメージングプレート２８と測定対象物ＯＢとの距離に対応している。受光センサ３１は、それぞれの受光素子が受光した受光信号をセンサ信号取り出し回路３２へ出力する。
【００２８】
センサ信号取り出し回路３２は、コントローラＣＴからの指令により作動開始し、受光センサ３１から入力した受光信号を用いて受光センサ３１の受光面における受光信号のピーク位置を算出して受光位置を表す受光位置信号としてコントローラＣＴへ出力する。
【００２９】
また、受光センサ３１の下方には、レーザ検出装置ＰＵＨが組み付けられている。レーザ検出装置ＰＵＨは、回折環を撮像したイメージングプレート２８にレーザ光を照射して、イメージングプレート２８から入射した光の強度を検出する。レーザ検出装置ＰＵＨは、測定対象物ＯＢ及び回折環撮像位置にあるイメージングプレート２８からフィードモータ１８側に十分離れている。すなわち、イメージングプレート２８が回折環撮像位置にあるとき、測定対象物ＯＢにて回折したＸ線がレーザ検出装置ＰＵＨによって遮られないようになっている。レーザ検出装置ＰＵＨは、レーザ光源３３と、コリメートレンズ３５、反射鏡３６、偏光ビームスプリッタ３７、１／４波長板３８及び対物レンズ３９を備えている。
【００３０】
レーザ光源３３は、レーザ駆動回路３４によって制御されて、イメージングプレート２８に照射するレーザ光を出射する。レーザ駆動回路３４は、コントローラＣＴによって制御され、レーザ光源３３から所定の強度のレーザ光が出射されるように、駆動信号を制御して供給する。レーザ駆動回路３４は、後述するフォトディテクタ５１から出力された受光信号を入力して、受光信号の強度が所定の強度になるようにレーザ光源３３に出力する駆動信号を制御する。これにより、イメージングプレート２８に照射されるレーザ光の強度が一定に維持される。
【００３１】
コリメートレンズ３５は、レーザ光源３３から出射されたレーザ光を平行光に変換する。反射鏡３６は、コリメートレンズ３５にて平行光に変換されたレーザ光を、偏光ビームスプリッタ３７に向けて反射する。偏光ビームスプリッタ３７は、反射鏡３６から入射したレーザ光の大半（例えば、９５％）をそのまま透過させる。１／４波長板３８は、偏光ビームスプリッタ３７から入射したレーザ光を直線偏光から円偏光に変換する。対物レンズ３９は、１／４波長板３８から入射したレーザ光をイメージングプレート２８の表面に集光させる。この対物レンズ３９から出射されるレーザ光の光軸は、Ｘ線出射器１３から出射されたＸ線の光軸と測定対象物ＯＢの法線とが成す平面内であって、前記Ｘ線の光軸に平行な方向、すなわち移動ステージ１５の移動方向に対して垂直な方向である。
【００３２】
対物レンズ３９には、フォーカスアクチュエータ４０が組み付けられている。フォーカスアクチュエータ４０は、対物レンズ３９をレーザ光の光軸方向に移動させるアクチュエータである。なお、対物レンズ３９は、フォーカスアクチュエータ４０が通電されていないときに、その可動範囲の中心に位置する。
【００３３】
対物レンズ３９によって集光されたレーザ光を、イメージングプレート２８の表面であって、回折環が撮像されている部分に照射すると、輝尽発光（Ｐｈｏｔｏ−Ｓｔｉｍｕｌａｔｅｄ  Ｌｕｍｉｎｅｓｅｎｃｅ）現象が生じる。すなわち、回折環を撮像した後、イメージングプレート２８にレーザ光を照射すると、イメージングプレート２８の蛍光体が回折Ｘ線の強度に応じた光であって、レーザ光の波長よりも波長が短い光を発する。イメージングプレート２８に照射されて反射したレーザ光の反射光及び蛍光体から発せられた光は、対物レンズ３９及び１／４波長板３８を通過して、偏光ビームスプリッタ３７にて反射する。偏光ビームスプリッタ３７の反射方向には、集光レンズ４１、シリンドリカルレンズ４２及びフォトディテクタ４３が設けられている。集光レンズ４１は、偏光ビームスプリッタ３７から入射した光を、シリンドリカルレンズ４２に集光する。シリンドリカルレンズ４２は、透過した光に非点収差を生じさせる。フォトディテクタ４３は、分割線で区切られた４つの同一正方形状の受光素子からなる４分割受光素子によって構成されており、時計回りに配置された受光領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに入射した光の強度に比例した大きさの検出信号を受光信号（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）として、増幅回路４４へ出力する。
【００３４】
増幅回路４４は、フォトディテクタ４３から出力された受光信号（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）をそれぞれ同じ増幅率で増幅して受光信号（ａ’，ｂ’，ｃ’，ｄ’）を生成して、フォーカスエラー信号生成回路４５及びＳＵＭ信号生成回路４８へ出力する。本実施形態においては、非点収差法によるフォーカスサーボ制御を用いる。フォーカスエラー信号生成回路４５は、増幅された受光信号（ａ’，ｂ’，ｃ’，ｄ’）を用いて、演算によりフォーカスエラー信号を生成する。すなわち、フォーカスエラー信号生成回路４５は、（ａ’＋ｃ’）−（ｂ’＋ｄ’）の演算を行い、この演算結果をフォーカスエラー信号としてフォーカスサーボ回路４６へ出力する。フォーカスエラー信号（ａ’＋ｃ’）−（ｂ’＋ｄ’）は、レーザ光の焦点位置のイメージングプレート２８の表面からのずれ量を表している。
【００３５】
フォーカスサーボ回路４６は、コントローラＣＴにより制御され、フォーカスエラー信号に基づいて、フォーカスサーボ信号を生成してドライブ回路４７に出力する。ドライブ回路４７は、このフォーカスサーボ信号に応じてフォーカスアクチュエータ４０を駆動して、対物レンズ３９をレーザ光の光軸方向に変位させる。この場合、フォーカスエラー信号（ａ’＋ｃ’）−（ｂ’＋ｄ’）の値が常に一定値（例えば、ゼロ）となるようにフォーカスサーボ信号を生成することにより、イメージングプレート２８の表面にレーザ光を集光させ続けることができる。
【００３６】
ＳＵＭ信号生成回路４８は、受光信号（ａ’，ｂ’，ｃ’，ｄ’）を合算してＳＵＭ信号（ａ’＋ｂ’＋ｃ’＋ｄ’）を生成し、Ａ／Ｄ変換回路４９に出力する。ＳＵＭ信号の強度は、イメージングプレート２８にて反射したレーザ光の強度と輝尽発光により発生した光の強度を合わせた強度に相当するが、イメージングプレート２８にて反射したレーザ光の強度はほぼ一定であるので、ＳＵＭ信号の強度は、輝尽発光により発生した光の強度に相当する。すなわち、ＳＵＭ信号の強度は、イメージングプレート２８に入射した回折Ｘ線の強度に相当する。Ａ／Ｄ変換回路４９は、コントローラＣＴによって制御され、ＳＵＭ信号生成回路４８からＳＵＭ信号を入力し、入力したＳＵＭ信号の瞬時値をディジタルデータに変換してコントローラＣＴに出力する。
【００３７】
また、レーザ検出装置ＰＵＨは、集光レンズ５０及びフォトディテクタ５１を備えている。集光レンズ５０は、レーザ光源３３から出射されたレーザ光の一部であって、偏光ビームスプリッタ３７を透過せずに反射したレーザ光をフォトディテクタ５１の受光面に集光する。フォトディテクタ５１は、受光面に集光された光の強度に応じた受光信号を出力する受光素子である。従って、フォトディテクタ５１は、レーザ光源３３が出射したレーザ光の強度に対応した受光信号をレーザ駆動回路３４へ出力する。
【００３８】
また、対物レンズ３９に隣接して、ＬＥＤ５２が設けられている。ＬＥＤ５２は、ＬＥＤ駆動回路５３によって制御されて、可視光を発して、イメージングプレート２８に撮像された回折環を消去する。ＬＥＤ駆動回路５３は、コントローラＣＴによって制御され、ＬＥＤ５２に、所定の強度の可視光を発生させるための駆動信号を供給する。
【００３９】
コントローラＣＴは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、大容量記憶装置などを備えたマイクロコンピュータを主要部とした電子制御装置であり、大容量記憶装置に記憶された図４乃至図８Ｂの各種プログラムを実行する。コントローラＣＴには、作業者に対して各種の設定状況、作動状況、測定結果などを視覚的に知らせるための表示装置５４と、作業者が各種パラメータ、作業指示などを入力するための入力装置５５とが接続されている。コントローラＣＴは、Ａ／Ｄ変換回路４９から出力されたＳＵＭ信号のディジタルデータを処理することによりイメージングプレート２８の蛍光体が発した光の強度を検出する。
【００４０】
以下に、上記のように構成したＸ線回折測定装置を用いて、測定対象物ＯＢの残留応力を求める具体的方法について説明する。まず、作業者は、測定対象物ＯＢを昇降機１２の昇降ステージ１２ａに取り付け、昇降ステージ１２ａを上昇させて、測定対象物ＯＢをフレームＦＲ内にセットする。なお、この場合、測定対象物ＯＢは、例えば鉄材である。作業者が、入力装置５５を用いて、測定対象物ＯＢの材質（例えば、鉄）を入力し、残留応力の測定開始を指示する。これにより、コントローラＣＴは、図３に示す回折環撮像プログラムの実行を開始する。
【００４１】
この回折環撮像プログラムは図３のステップＳ１００にて開始され、コントローラＣＴは、ステップＳ１０２にて、スピンドルモータ制御回路２５を制御して、イメージングプレート２８を低速回転させ、エンコーダ２４ａからインデックス信号を入力した時点で、イメージングプレート２８の回転を停止させる。これにより、測定開始時において、イメージングプレート２８の回転角度が０度に設定される。次に、コントローラＣＴは、ステップＳ１０４にて位置検出回路２１の作動を開始させ、ステップＳ１０６にて、フィードモータ制御回路２２を制御し、フィードモータ１８の作動を開始させるとともに、位置検出回路２１との協働によりフィードモータ１８の作動を停止させて、イメージングプレート２８を回折環撮像位置まで移動させる。
【００４２】
次に、コントローラＣＴは、ステップＳ１０８にて、センサ信号取り出し回路３２の作動を開始させる。次に、コントローラＣＴは、ステップＳ１１０にて、Ｘ線制御回路１４を制御してＸ線出射器１３にＸ線の出射を開始させる。これにより、Ｘ線が測定対象物ＯＢに照射され、測定対象物ＯＢの表面にて反射したＸ線が受光センサ３１に受光される。次に、コントローラＣＴは、ステップＳ１１２にて、センサ信号取り出し回路３２から受光位置信号を入力し、前記入力した受光位置信号を用いてイメージングプレート２８と測定対象物ＯＢとの距離Ｌを算出する。なお、この算出した距離Ｌは、後述する処理によって利用されるので、メモリに記憶しておく。そして、コントローラＣＴは、ステップＳ１１４にて、前記算出した距離Ｌが所定の基準範囲内にあるか否か判定する。距離Ｌが基準範囲内になければ、「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ１１６にて、Ｘ線制御回路１４を制御して測定対象物ＯＢへのＸ線の照射を停止させる。
【００４３】
そして、コントローラＣＴは、ステップＳ１１８にて、表示装置５４に、測定対象物ＯＢの高さ方向の位置が不適切である旨を表示するとともに、昇降機１２の昇降ステージ１２ａの高さ調整に関する情報を表示する。すなわち、昇降ステージ１２ａを、どの程度上昇又は下降させるべきかを表示する。そして、後述のステップＳ１２８にて、回折環撮像プログラムの実行を終了する。この場合、作業者は、昇降ステージ１２ａの高さを調整した後、入力装置５５を用いて、再度、測定開始を指示する。上記のステップＳ１１０〜Ｓ１１６までの所要時間は僅かなので、イメージングプレート２８には回折環が撮像されない。また、受光センサ３１が測定対象物ＯＢにて反射したＸ線を受光しない場合は、ステップＳ１１８にて、測定対象物ＯＢの高さ方向の位置が不適切である旨の表示がなされるのみであって、昇降ステージ１２ａの高さ調整に関する情報は表示されない。この場合、測定対象物ＯＢの位置は、極めて不適切な位置にあると考えられ、昇降ステージ１２ａの高さ調整の方向を目視で判断できる。前記測定開始の指示により、前述したステップＳ１０２〜Ｓ１１４の処理が再度実行され、距離Ｌが所定の基準範囲内になるまで前記処理が繰り返される。ただし、ステップＳ１０２〜Ｓ１０８の処理は、実質的には不要である。
【００４４】
一方、ステップＳ１１４の判定処理時に、距離Ｌが所定の基準範囲内である場合には、コントローラＣＴは、ステップＳ１１４にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ１２０に処理を進め、センサ信号取り出し回路３２の作動を停止させる。そして、コントローラＣＴは、ステップＳ１２２にて時間計測を開始し、ステップＳ１２４にて所定の設定時間を経過したか否かを判定する。時間計測開始から所定の設定時間を経過していなければ、ステップＳ１２４にて「Ｎｏ」と判定して判定処理を実行し続ける。すなわち、コントローラＣＴは、時間計測開始から所定の設定時間を経過するまで待機する。そして、時間計測開始から所定の設定時間を経過すると、コントローラＣＴは、ステップＳ１２４にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ１２６にてＸ線制御回路１４を制御してＸ線出射器１３によるＸ線の照射を停止させ、ステップＳ１２８にて回折環撮像プログラムの実行を終了する。
【００４５】
これにより、この状態では、測定対象物ＯＢによる回折環がイメージングプレート２８に撮像されている。
【００４６】
前記回折環撮像プログラムの実行後、コントローラＣＴは、図４Ａ及び図４Ｂの回折環読取りプログラムの実行を開始する。この場合、コントローラＣＴは、この回折環読取りプログラムの実行に並行して、図５の回折環形状検出プログラムの実行をも開始する。回折環読取りプログラムの実行は図４ＡのステップＳ２００にて開始され、コントローラＣＴは、ステップＳ２０２にて回折環基準半径Ｒ０を計算する。回折環基準半径Ｒ０は、測定対象物ＯＢの残留応力が「０」である場合の回折環の半径である。回折環基準半径Ｒ０は、測定対象物ＯＢの材質及びイメージングプレート２８から測定対象物ＯＢまでの距離Ｌに依存する。すなわち、残留応力が「０」であるので、回折角θｘは材質（本実施形態では、鉄である）によって決定される。距離Ｌと回折環基準半径Ｒ０とは比例関係にあるので、予め材質ごとに、回折角θｘを記憶しておけば、回折環基準半径Ｒ０を、Ｒ０＝Ｌ・ｔａｎ（θｘ）の演算によって算出できる。この計算された回折環基準半径Ｒ０はメモリに記憶される。
【００４７】
前記ステップＳ２０２の処理後、コントローラＣＴは、ステップＳ２０４にて、フィードモータ制御回路２２に、イメージングプレート２８を回折環読取り領域内の読取り開始位置へ移動させることを指示する。フィードモータ制御回路２２は、位置検出回路２１と協働してフィードモータ１８を駆動制御して、イメージングプレート２８を読取り開始位置へ移動させる。このイメージングプレート２８が読取り開始位置にある状態では、対物レンズ３９の中心すなわちレーザ光の照射位置が前記計算した回折環基準半径Ｒ０よりも所定距離αだけ小さい位置に位置する。なお、所定距離αは、撮像した回折環の半径が回折環基準半径Ｒ０からずれる可能性のある距離よりもやや大きい距離である。これにより、後述の処理により、回折環の測定が十分に内側から開始されて、回折環が確実に検出される。
【００４８】
ここで、移動ステージ１５の移動限界位置から図１及び図２の右下方向への移動距離ｘを表す位置検出回路２１からの位置信号と、イメージングプレート２８の中心からレーザ光の照射位置（対物レンズ３９の中心位置）までの距離（すなわちレーザ光の照射位置の半径ｒ）との関係について説明しておく。移動ステージ１５すなわちイメージングプレート２８が移動限界位置にある状態においては、図９(Ａ)に示すように、イメージングプレート２８の中心から対物レンズ３９の中心位置までの距離をＲｘとする。なお、この場合、対物レンズ３９は前記イメージングプレート２８の中心位置から図１及び図２にて左上方向にあり、また前記距離Ｒｘは予め測定されてコントローラＣＴに記憶されている。一方、図９(Ｂ)に示すように、イメージングプレート２８を移動限界位置から図１及び図２の右下方向へ距離ｘだけ移動させると、レーザ光の照射位置の半径ｒは、ｒ＝ｘ＋Ｒｘで表される。この場合、距離ｘは、前述のように位置検出回路２１から出力される位置信号によって示されるので、今後の処理において、レーザ光の照射位置の半径ｒは、位置検出回路２１から出力される位置信号によって表された距離ｘに予め記憶されている値Ｒｘを加算することになる。
【００４９】
そして、前記のように、イメージングプレート２８を読取り開始位置へ移動させる場合には、図９(Ｃ)に示すように、レーザ光の照射位置は、回折環基準半径Ｒ０よりも所定距離αだけ内側に位置するので、この場合の半径ｒは距離Ｒ０−αに等しくなるはずである。したがって、イメージングプレート２８を駆動限界位置から図１及び図２の右下方向へ移動させる距離ｘは、ｘ＝Ｒ０−α−Ｒｘに等しくなる。すなわち、前記ステップＳ２０４における読取り開始位置への移動処理においては、位置検出回路２１から出力される位置信号により表される距離ｘ（＝Ｒ０−α−Ｒｘ）だけ、テーブル２７を図１及び図２の右下方向へ移動させればよい。
【００５０】
次に、コントローラＣＴは、ステップＳ２０６にて、スピンドルモータ制御回路２５に対して、所定の一定回転速度でイメージングプレート２８を回転させることを指示する。スピンドルモータ制御回路２５は、エンコーダ２４ａからのパルス信号を用いて回転速度を計算しながら、前記指示された一定回転速度でイメージングプレート２８が回転するようにスピンドルモータ２４の回転を制御する。したがって、イメージングプレート２８は前記所定の一定回転速度で回転し始める。次に、コントローラＣＴは、ステップＳ２０８にて、レーザ駆動回路３４を制御してレーザ光源３３によるレーザ光のイメージングプレート２８に対する照射を開始させる。
【００５１】
次に、コントローラＣＴは、ステップＳ２１０にて、フォーカスサーボ回路４６に対して、フォーカスサーボ制御の開始を指示する。これにより、フォーカスサーボ回路４６は、増幅回路４４及びフォーカスエラー信号生成回路４５からのフォーカスエラー信号を用いて、ドライブ回路４７を介してフォーカスアクチュエータ４０を駆動制御することにより、フォーカスサーボ制御を開始する。その結果、対物レンズ３９が、レーザ光の焦点がイメージングプレート２８の表面に合うように光軸方向に駆動制御される。ステップＳ２１０の処理後、コントローラＣＴは、ステップＳ２１２にて、回転角度検出回路２６及びＡ／Ｄ変換回路４９の作動を開始させる。これにより、回転角度検出回路２６は、スピンドルモータ２４（イメージングプレート２８）の基準位置からの回転角度θｐをコントローラＣＴに出力し始め、Ａ／Ｄ変換回路４９は、ＳＵＭ信号の瞬時値のディジタルデータをコントローラＣＴに出力し始める。
【００５２】
次に、コントローラＣＴは、ステップＳ２１４にて、フィードモータ制御回路２２に対して、イメージングプレート２８の移動開始及び移動速度を指示する。フィードモータ制御回路２２は、フィードモータ１８を駆動制御して、イメージングプレート２８を読取り開始位置から軸受部１９側（図1及び図２の右下方向）へ一定速度で移動させる。これにより、レーザ光の照射位置が、イメージングプレート２８において、回折環基準半径Ｒ０から所定距離αだけ内側から外側方向に一定速度で相対移動し始める。なお、この状態では、レーザ光の照射位置は、前記ステップＳ２０６，Ｓ２１４の処理により、相対的にイメージングプレート２８上を螺旋状に回転している。
【００５３】
前記ステップＳ２１４の処理後、コントローラＣＴは、ステップＳ２１６にて、周方向番号ｎ及び半径方向番号ｍの値をそれぞれ「１」に初期設定する。周方向番号ｎは、イメージングプレート２８における１回転をＮ個（所定の大きな値）で等分した周方向位置をそれぞれ表す「１」から最大値Ｎまで変化する整数である。半径方向番号ｍは、イメージングプレート２８の内側から外側に向かう径方向位置をそれぞれ表し、イメージングプレート２８が１回転するごとに「１」から「１」ずつ増加する値である。そして、これらの周方向番号ｎ及び半径方向番号ｍにより、図１０に示すように、イメージングプレート２８上を螺旋状に移動する読取りポイントＰ(ｎ，ｍ)が示される。
【００５４】
次に、コントローラＣＴは、ステップＳ２１８にて、回転角度検出回路２６がエンコーダ２４ａからのインデックス信号を入力したか否かを判定する。回転角度検出回路２６がインデックス信号を入力していなければ、コントローラＣＴはステップＳ２１８にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ２１８の判定処理を繰り返し実行し続ける。回転角度検出回路２６がインデックス信号を入力すると、コントローラＣＴは、ステップＳ２１８にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ２２０にて、回転角度検出回路２６からイメージングプレート２８の現在の回転角度θｐを取り込む。そして、コントローラＣＴは、ステップＳ２２２にて、現在の回転角度θｐと変数ｎによって指定される回転角度(ｎ−１)・θo（この場合、ｎ＝１であるので「０」）との差の絶対値｜θｐ−(ｎ−１)・θo｜が所定の許容値未満であるか否か判定する。この場合、θoは、３６０度を周方向番号ｎの最大値Ｎで除した予め記憶されている所定値である。前記絶対値｜θｐ−(ｎ−１)・θo｜が所定の許容値未満でなければ、コントローラＣＴは、ステップＳ２２２にて「Ｎｏ」と判定してステップＳ２２０，Ｓ２２２の処理を繰り返し実行する。すなわち、コントローラＣＴは、現在の回転角度θｐが所定の回転角度(ｎ−１)・θoにほぼ一致するまで待機する。そして、現在の回転角度θｐが所定の回転角度(ｎ−１)・θoにほぼ一致すると、コントローラＣＴは、ステップＳ２２２にて「Ｙｅｓ」すなわち前記絶対値｜θｐ−(ｎ−１)・θo｜が所定の許容値未満であると判定して、ステップＳ２２４に進む。
【００５５】
ステップＳ２２４においては、コントローラＣＴは、Ａ／Ｄ変換回路４９からＳＵＭ信号を取り込んで、読取りポイントＰ(ｎ，ｍ)の信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)としてメモリにそれぞれ記憶する。また、このステップＳ２２４においては、位置検出回路２１からの位置信号を取り込んで、位置信号によって表される距離ｘに所定距離Ｒｘを加算して半径ｒを計算して、読取りポイントＰ(ｎ，ｍ)の半径ｒ(ｎ，ｍ)として前記信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)に対応させてメモリに記憶する。これにより、イメージングプレート２８の読取りポイントＰ(ｎ，ｍ)からの輝尽発光の強度すなわち読取りポイントＰ(ｎ，ｍ)に対するＸ線回折光の強度を表す信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)が、読取りポイントＰ(ｎ，ｍ)の半径を表す半径ｒ(ｎ，ｍ)と共にメモリに記憶される。
【００５６】
次に、コントローラＣＴは、ステップＳ２２６にて、前記記憶した信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)が、所定の基準値以上であるか否か判定する。信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)が所定の基準値以上であれば、コントローラＣＴは、ステップＳ２２６にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ２３０に進む。一方、信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)が、所定の基準値より小さければ、コントローラＣＴは、ステップＳ２２６にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ２２８にて、前記記憶した信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)及び半径ｒ(ｎ，ｍ)を消去した後、ステップＳ２３０に進む。この信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)及び半径ｒ(ｎ，ｍ)の消去は、所定の基準値より小さな信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)は回折Ｘ線強度の回折環半径方向のピーク位置の検出に不要であるからである。
【００５７】
ステップＳ２３０においては、コントローラＣＴは、周方向番号ｎに「１」を加算する。そして、コントローラＣＴは、ステップＳ２３２にて、変数ｎが１周当たりの読取りポイントＰ(ｎ，ｍ)の数を表す値Ｎより大きいか、すなわちイメージングプレート２８が１回転したか否かを判定する。この場合、ｎ＝２であり、周方向番号ｎは値Ｎ以下であるので、コントローラＣＴは、ステップＳ２３２にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ２２０に戻る。
【００５８】
そして、前述したステップＳ２２０〜Ｓ２３２の処理を、周方向番号ｎが値Ｎよりも大きくなるまで繰り返す。このステップＳ２２０〜Ｓ２３２の繰り返し処理により、回転角度０，θo，２・θo・・・(Ｎ−１) ・θoにそれぞれ対応した所定角度θoごとの信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)及び半径ｒ(ｎ，ｍ)がメモリに記憶される。ただし、この場合も、ステップＳ２２６，Ｓ２２８の処理により、信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)が所定の基準値より小さければ、メモリに記憶された信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)及び半径ｒ(ｎ，ｍ)は消去される。
【００５９】
このようなステップＳ２２０〜Ｓ２３２の循環処理により、周方向番号ｎが値Ｎよりも大きくなると、コントローラＣＴは、ステップＳ２３２にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ２３４にて、後述の回折環形状検出プログラムによる終了指令の有無を判定する。未だ終了指令がないときは、コントローラＣＴは、ステップＳ２３４にて「Ｎｏ」と判定し、ステップＳ２３６にて半径方向番号ｍに「１」を加算し（この場合、ｍ＝２になる）、ステップＳ２２８にて周方向番号ｎを「１」に戻す。そして、コントローラＣＴは、前述したステップＳ２１８〜Ｓ２２８の処理を実行して、次の半径方向位置の回転角度０，θo，２・θo・・・(Ｎ−１) ・θoに対応した読取りポイントＰ(ｎ，ｍ)に関する信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)及び半径ｒ(ｎ，ｍ)をメモリに記憶する。そして、終了指令の指示があるまで、このようなステップＳ２１８〜Ｓ２２８の処理により、「１」ずつ順次大きくなる半径方向番号ｍ（＝１，２，３・・）と、各半径方向番号ｍごとに回転角度０，θo，２・θo・・・(Ｎ−１) ・θoにそれぞれ対応した周方向番号ｎ（＝１〜Ｎ）とにより指定される読取りポイントＰ(ｎ，ｍ)に対応する信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)及び半径ｒ(ｎ，ｍ)がメモリに順次記憶される。なお、この場合も、信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)が所定の基準値より小さければ、メモリに記憶された信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)及び半径ｒ(ｎ，ｍ)は消去される。
【００６０】
そして、前記回折環形状検出プログラムによる終了指令の指示があると、コントローラＣＴは、ステップＳ２３４にて「Ｙｅｓ」と判定し、図４ＢのステップＳ２４０に進む。ここで、この回折環読取りプログラムと並行して実行されている回折環形状検出プログラムについて説明する。
【００６１】
回折環形状検出プログラムの実行は図５のステップＳ３００にて開始され、コントローラＣＴは、ステップＳ３０２にて周方向番号ｎを「１」に初期設定する。なお、この周方向番号ｎは、回折環読取りプログラムの場合と同様に所定角度θoごとの周方向位置を示すものであるが、回折環読取りプログラムで用いられる周方向番号ｎとは独立したものである。
【００６２】
前記ステップＳ３０２の処理後、コントローラＣＴは、ステップＳ３０４にて、詳しくは後述するピーク半径ｒｐ(ｎ)が存在するか、すなわちピーク半径ｒｐ(ｎ)が検出済みであるかを判定する。この場合、ピーク半径ｒｐ(ｎ)においては、検出されたピーク半径の回転角度が周方向番号ｎによって表される。ピーク半径ｒｐ(ｎ)が検出済みであれば、コントローラＣＴは、ステップＳ３０４にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ３０６にて周方向番号ｎに「１」を加算し、ステップＳ３０８にて周方向番号ｎが所定数より大きいか否かを判定する。この場合の所定数も、１周の測定位置数を表す値Ｎである。周方向番号ｎが所定数以下であれば、コントローラＣＴは、ステップＳ３０８にて「Ｎｏ」と判定してステップＳ３０４に戻る。周方向番号ｎが所定数より大きければ、コントローラＣＴはステップＳ３０８にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ３１０に進む。
【００６３】
ステップＳ３１０においては、コントローラＣＴは、対物レンズ３９が対向する位置すなわちレーザ光の照射位置が読取り終了位置を越えているか否かを判定する。この読取り終了位置は、図９(Ｄ)に示すように、回折環基準半径Ｒ０よりも所定距離αだけ外側に位置する。したがって、このステップＳ３１０の判定処理においては、位置検出回路２１から出力される位置信号により表される距離ｘが距離Ｒ０＋α−Ｒｘを越えているかを判定する。この判定処理は、回折環が不連続である場合には、後述するピーク半径ｒｐ(ｎ)の数が所定数Ｎに達しないからであり、その場合には、レーザ光の照射位置が読取り終了位置を超えた時点で、この回折環形状検出プログラムの実行を終了するためである。レーザ光の照射位置が読取り終了位置を超えていなければ、コントローラＣＴは、ステップＳ３１０にて「Ｎｏ」と判定して、周方向番号ｎを「１」に戻すためにステップＳ３０２に戻る。
【００６４】
一方、ピーク半径ｒｐ(ｎ)が未検出であれば、コントローラＣＴは、ステップＳ３０４にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ３１２にて前記図４ＡのステップＳ２２４の処理によって記憶した信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)の数が所定数以上であるか否か判定する。信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)の数が所定数以上でなければ、コントローラＣＴは、ステップＳ３１２にて「Ｎｏ」と判定して、前述したステップＳ３０６〜Ｓ３１０の処理を実行してステップＳ３０４又はステップＳ３０２に戻る。このステップＳ３１２の判定処理は、信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)の数が少ない場合には後述するピーク検出処理を実行しても無駄であるからである。なお、前記図４ＡのステップＳ２２８の処理によって消去された信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)は、記憶した信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)としてカウントされない。
【００６５】
一方、前記記憶した信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)の数が所定数以上であるときは、コントローラＣＴは、ステップＳ３１２にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ３１４にて、ピークの有無を判定する。すなわち、周方向番号ｎによって指定される周方向位置の全ての半径ｒ(ｎ，ｍ)及び信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)を用いて、ＳＵＭ信号の値のピークの有無を判定する。具体的には、図１１に示すように、周方向番号ｎによって指定される周方向位置の全ての半径ｒ(ｎ，ｍ)を横軸に取り、その半径ｒ(ｎ，ｍ)に対応させて信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)を縦軸に取った受光曲線において、信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)にピークが存在するか、すなわち信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)が増加した後に減少したかを判定するとよい。そして、ピークが存在しなければ、コントローラＣＴは、ステップＳ３１４にて「Ｎｏ」と判定して、前述したステップＳ３０６〜Ｓ３１０の処理を実行してステップＳ３０４又はステップＳ３０２に戻る。
【００６６】
このように、ステップＳ３０２〜Ｓ３１４を繰り返し実行している間に、並行して実行されている回折環読取りプログラムの処理により、さらに半径ｒ(ｎ，ｍ)及び信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)が取り込まれてメモリに次々に記憶されていく。このため、ステップＳ３１４にてピークが検出されるようになり、検出されると、コントローラＣＴは、ステップＳ３１４にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ３１６にて、ピークの半径ｒ(ｎ，ｍ)をピーク半径ｒｐ(ｎ)としてメモリに記憶する。次に、コントローラＣＴは、ステップＳ３１８にて、取得したピーク半径ｒｐ(ｎ)の数が所定数以上であるか否かを判定する。この場合の所定数も、１周の測定位置数を表す値Ｎである。そして、取得したピーク半径ｒｐ(ｎ)の数が所定数より小さければ、コントローラＣＴは、ステップＳ３１８にて「Ｎｏ」と判定し、前述したステップＳ３０６，Ｓ３０８の処理を実行してステップＳ３０４又はステップＳ３０２に戻る。
【００６７】
このようにステップＳ３０２〜Ｓ３１８の処理を繰り返すことで、取得したピーク半径ｒｐ(ｎ)の数が増えていき所定数に達すると、すなわち周方向の全ての読取りポイントＰ(ｎ，ｍ)にてピーク半径ｒｐ(ｎ)が取得されると、コントローラＣＴは、ステップＳ３１８にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップＳ３２０にて回折環形状検出の終了を示す終了指令を出力する。そして、コントローラＣＴは、ステップＳ３２２にて回折環形状検出プログラムの実行を終了する。
【００６８】
また、前述のように、回折環が不連続であるために、ピーク半径ｒｐ(ｎ)の数が所定数Ｎに達しない場合でも、レーザ光の照射位置が読取り終了位置を超えると、コントローラＣＴは、ステップＳ３１０にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ３２０にて回折環形状検出の終了を示す終了指令を出力して、ステップＳ３２２にて回折環形状検出プログラムの実行を終了する。
【００６９】
ここで、図４Ａ及び図４Ｂの回折環読取りプログラムの説明にふたたび戻る。前述のように終了指令が出力されると、コントローラＣＴは、図４ＡのステップＳ２３４にて「Ｙｅｓ」と判定し、図４ＢのステップＳ２４０にて、フォーカスサーボ回路４６に対してフォーカスサーボ制御の停止を指示することにより、フォーカスサーボ制御を停止させる。次に、コントローラＣＴは、ステップＳ２４２にて、レーザ駆動回路３４を制御して、レーザ光源３３によるレーザ光の照射を停止させる。さらに、コントローラＣＴは、ステップＳ２４４にて、Ａ／Ｄ変換回路４９及び回転角度検出回路２６の作動を停止させ、ステップＳ２４６にて、フィードモータ制御回路２２を制御してフィードモータ１８の作動を停止させることにより、イメージングプレート２８の移動を停止させて、ステップＳ２４８にて回折環形状検出プログラムの実行を終了する。なお、この状態では、位置検出回路２１の作動及びイメージングプレート２８の回転は、以前と同様のまま継続されている。
【００７０】
次に、コントローラＣＴは、図６の回折環消去プログラムを実行する。回折環消去プログラムの実行は、ステップＳ４００にて開始され、コントローラＣＴは、ステップＳ４０２にて、フィードモータ制御回路２２に、イメージングプレート２８を回折環消去領域内の消去開始位置へ移動させることを指示する。フィードモータ制御回路２２は、位置検出回路２１と協働してフィードモータ１８を駆動制御して、イメージングプレート２８を消去開始位置へ移動させる。このイメージングプレート２８が消去開始位置にある状態では、ＬＥＤ５２から出力される可視光の中心が前記計算した回折環基準半径Ｒ０よりも所定距離γだけ小さい位置に位置する。具体的には、この位置は、イメージングプレート２８が駆動限界位置にある状態において、イメージングプレート２８の中心からＬＥＤの可視光の中心までの距離をＲｙ’とすると、位置検出回路２１から出力される位置がＲ０−γ−Ｒｙ’になる位置である。なお、所定距離γは、前記所定距離αよりも若干大きく、前記撮像された回折環の半径よりは余裕をもってずれた位置である。これにより、後述の処理により、前記撮像された回折環が確実に消去される。
【００７１】
次に、コントローラＣＴは、ステップＳ４０４にて、ＬＥＤ駆動回路５３を制御してＬＥＤ５２による可視光のイメージングプレート２８に対する照射を開始させる。次に、コントローラＣＴは、ステップＳ４０６にて、フィードモータ制御回路２２に対して、イメージングプレート２８の移動開始及び移動速度を指示する。フィードモータ制御回路２２は、フィードモータ１８を駆動制御して、イメージングプレート２８を消去開始位置から軸受部１９側（図１及び図２の右下方向）へ一定速度で移動させる。これにより、ＬＥＤ５２による可視光が、イメージングプレート２８において、回転しながら、回折環基準半径Ｒ０から所定距離γ（γ＞α）だけ内側から外側方向に一定速度で移動し始める。
【００７２】
前記ステップＳ４０６の処理後、コントローラＣＴは、ステップＳ４０８にて位置検出回路２１からイメージングプレート２８の位置を表す位置信号を入力し、ステップＳ４１０にて、イメージングプレート２８の現在の位置が消去終了位置を超えているか否かを判定する。この終了位置は、回折環基準半径Ｒ０よりも所定距離γだけ大きな位置である。具体的には、位置検出回路２１から出力される位置がＲ０＋γ−Ｒｙ’になる位置である。そして、イメージングプレート２８の現在の位置が消去終了位置を超えるまで、コントローラＣＴは、ステップＳ４１０にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ４０８，Ｓ４１０の処理を繰り返し実行する。これにより、回転するイメージングプレート２８に対し、前記回折環基準半径Ｒ０から所定距離γだけ内側から所定距離γだけ外側まで、ＬＥＤ５２による可視光が照射されるので、前記回折Ｘ線によって形成された回折環は内側から徐々に消去されていく。
【００７３】
そして、イメージングプレート２８の現在の位置が消去終了位置を超えると、コントローラＣＴは、ステップＳ４１０にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ４１２にてフィードモータ制御回路２２にイメージングプレート２８の移動停止を指示し、ステップＳ４１４にてＬＥＤ駆動回路５３にＬＥＤ５２による可視光の照射停止を指示する。これにより、フィードモータ制御回路２２は、フィードモータ１８の作動を停止させることによりイメージングプレート２８の移動を停止させる。ＬＥＤ駆動回路５３は、ＬＥＤ５２による可視光の照射を停止させる。この状態では、前記撮像された回折環は完全に消去されている。
【００７４】
前記ステップＳ４１４の処理後、コントローラＣＴは、ステップＳ４１６にて位置検出回路２１の作動を停止させ、ステップＳ４１８にてスピンドルモータ制御回路２５に対してイメージングプレート２８の回転停止を指示する。この指示に応答して、スピンドルモータ制御回路２５は、スピンドルモータ２４の作動を停止させて、イメージングプレート２８の回転を停止させる。前記イメージングプレート２８の回転停止後、コントローラＣＴは、ステップＳ４２０にて回折環消去プログラムの実行を終了する。
【００７５】
次に、コントローラＣＴは、図７の不連続度合い評価プログラムを実行する。この不連続度合い評価プログラムは、図５の回折環形状検出プログラムによって検出されたピーク半径ｒｐ(ｎ)の数が所定数Ｎにならないとき、ピーク半径ｒｐ(ｎ)の不連続の度合いを評価して不連続度合いＮＣＲを計算するものである。回折環の形状は、多数の角度θ（＝０，θo，２・θo・・・(Ｎ−１) ・θo）にそれぞれ対応した半径ｒによって規定される円座標の座標群として検出されるため、視覚的に示すと、図１２(Ａ)ように座標点の集合で表される。回折環が不連続ということは、座標点が欠けているということである。なお、所定数Ｎは、例えば５００程度の値である。
【００７６】
この不連続度合い評価プログラムの実行は、図７のステップＳ５００にて開始され、コントローラＣＴは、ステップＳ５０２にて、検出されたピーク半径ｒｐ(ｎ)の数が所定数Ｎであるか否かを判定する。検出されたピーク半径ｒｐ(ｎ)の数が所定数Ｎであれば、コントローラＣＴは、ステップＳ５０２にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ５０４にて不連続度合いＮＣＲを「０」に設定して、ステップＳ５１６にてこの不連続度合い評価プログラムの実行を終了する。
【００７７】
一方、検出されたピーク半径ｒｐ(ｎ)の数が所定数Ｎでなければ、コントローラＣＴは、ステップＳ５０２にて「Ｎｏ」と判定し、ステップＳ５０６にて、ピーク半径ｒｐ(ｎ)が所定のＢ個（例えば、２５〜５０個）以上連続して存在しない全ての部分をそれぞれ不連続部分とし、不連続部分ごとに、ｒｐ(ｎ)が連続して存在しない数を不連続数として設定する。そして、ステップＳ５０８にて、不連続部分が存在したか否かを判定する。前記ステップＳ５０６の処理によって不連続部分が検出されなければ、コントローラＣＴは、ステップＳ５０８にて「Ｎｏ」すなわち不連続部分は存在しないと判定して、前述したステップＳ５０４の処理によって不連続度合いＮＣＲを「０」に設定して、ステップＳ５１６にてこの不連続度合い評価プログラムの実行を終了する。
【００７８】
一方、ステップＳ５０８にて「Ｙｅｓ」すなわち不連続部分が存在すると判定されると、コントローラＣＴは、ステップＳ５１０にて、前記検出した不連続部分ごとに、不連続部分の両側で、ピーク半径ｒｐ(ｎ)が連続して存在する数が所定のＣ個（例えば、２〜２４個）以上になる位置まで、ピーク半径ｒｐ(ｎ)が存在しない数を前記不連続数に順次加算する。そして、ステップＳ５１２にて、前記加算した不連続数が所定のＡ個（例えば、３０〜１８０個）以上になる不連続部分が存在するかを判定する。前記加算した不連続数がＡ個以上になる不連続部分が存在しなければ、コントローラＣＴは、ステップＳ５１２にて「Ｎｏ」と判定して、前述したステップＳ５０４の処理によって不連続度合いＮＣＲを「０」に設定して、ステップＳ５１６にてこの不連続度合い評価プログラムの実行を終了する。一方、前記加算した不連続数がＡ個以上になる不連続部分が存在すれば、コントローラＣＴは、ステップＳ５１２にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ５１４にて、不連続数がＡ個以上である不連続部分の不連続数の最大値を抽出し、抽出した最大値を所定数Ｎで除算して不連続度合いＮＣＲとして設定する。そして、ステップＳ５１６にて、この不連続度合い評価プログラムの実行を終了する。
【００７９】
この不連続度合い評価プログラムの実行により、図１２(Ｂ)(ａ)に示すように、連続して欠けている座標点の数が少ない場合には、補間により座標点を補充できるとして不連続とみなさず、不連続度合いＮＣＲは「０」に設定される。また、図１２(Ｂ)(ｂ)に示すように、座標点がＡ個以上連続して欠けている場合には、不連続とみなされて、不連続度合いＮＣＲが「０」以外の値に設定される。さらに、図１２(Ｂ)(ｃ)に示すように、座標点がＢ個以上連続して欠けており、かつ隣の欠けている箇所までにある座標点がＣ個未満であるとき、隣の欠けている座標点の数を加算して、加算した数がＡ個以上である場合に不連続とみなされて、不連続度合いＮＣＲが「０」以外の値に設定される。
【００８０】
次に、コントローラＣＴは、前記検出されたピーク半径ｒｐ(ｎ)を用いて測定対象物ＯＢの残留応力を計算するための図８Ａ及び図８Ｂの残留応力計算プログラムを実行する。この残留応力計算プログラムの実行は図８ＡのステップＳ６００にて開始され、コントローラは、ステップＳ６０２にて変数ｍ，ｓ，ａをそれぞれ「１」に設定する。変数ｍは、後述するＸ方向残留応力Ｆ(ｍ)及び半径値ｒｍ(ｍ，ｎ)を指定するための変数である。変数ｓ，ａは、検出した測定対象物ＯＢの回折環の形状に最も近い後述する記憶回折環の形状を検出するために用いられる変数である。
【００８１】
前記ステップＳ６０２の処理後、コントローラＣＴは、ステップＳ６０４にて、不連続度合いＮＣＲが「０」より大きいか否かを判定する。この場合、前記図７の不連続度合い評価プログラムの実行により、回折環の形状を示す座標が不連続とみなされずに不連続度合いＮＣＲが「０」に設定されていれば、コントローラＣＴは、ステップＳ６０４にて「Ｎｏ」と判定し、ステップＳ６０６にて、欠けている座標点（ピーク半径ｒｐ(ｎ)）を補間により計算する。この場合、欠けていない両側の座標点（ピーク半径ｒｐ(ｎ)）を用いて、線形補間又は非線形補間により、周方向位置を表す変数ｎを用いて欠けた座標点（ピーク半径ｒｐ(ｎ)）を計算するとよい。そして、ステップＳ６０８にて、ピーク半径ｒｐ(ｎ)（ｎ＝１〜Ｎ）により表された回折環の形状に基づいて、cosα法により残留応力を計算する。この場合、残留応力として、少なくとも詳しくは後述するＸ方向残留応力を計算すればよいが、Ｘ方向残留応力に加えて、詳しくは後述するＹ方向残留応力及びせん断残留応力を計算してもよい。このステップＳ６０８の処理後、ステップＳ６５４にて、この残留応力計算プログラムの実行が終了される。
【００８２】
一方、前記図７の不連続度合い評価プログラムの実行により、回折環の形状を示す座標が不連続とみなされて、不連続度合いＮＣＲが正の値に設定されていれば、コントローラＣＴは、ステップＳ６０４にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ６１０にて不連続度合いＮＣＲが所定値ＮＣＲ０よりも大きいか否かを判定する。この場合、所定値ＮＣＲ０は、例えば、１周分のピーク半径ｒｐ(ｎ)（１〜Ｎ）の数（例えば、５００個）の半分である２５０個程度以上のピーク半径ｒｐ(ｎ)が欠けていることに相当する「０．５」程度の大きな値である。そして、不連続度合いＮＣＲが所定値ＮＣＲ０よりも大きければ、コントローラＣＴは、ステップＳ６１０にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ６１２にて表示装置５４に「残留応力の計算不可」を表示する。そして、ステップＳ６５４にて、この残留応力計算プログラムの実行が終了される。これは、回折環の形状を表す検出されたピーク半径ｒｐ(ｎ)の数があまりにも少ないために、後述する回折環の形状一致を用いた残留応力の計算も不可能であるためである。
【００８３】
また、不連続度合いＮＣＲが正の値であり、かつ所定値ＮＣＲ０以下であれば、コントローラＣＴは、ステップＳ６０４にて「Ｙｅｓ」と判定するとともに、ステップＳ６１０にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ６１４〜Ｓ６５２の処理により、本発明に係る回折環の形状一致を用いた残留応力の計算処理を実行する。
【００８４】
ここで、前記回折環の形状一致を用いた残留応力を求める方法について理論的に説明しておく。残留応力は本来テンソル量であり、回折環の形状は、主に、Ｘ方向残留応力、Ｙ方向残留応力及びせん断残留応力により定まる。Ｘ方向残留応力とは、測定対象物ＯＢを配置する向きによって定まるもので、測定対象物ＯＢの平面と、測定対象物ＯＢの法線方向と照射Ｘ線が成す平面との交線方向（以下、Ｘ方向という）の残留応力である。Ｙ方向残留応力とは、測定対象物ＯＢの平面内において、前記Ｘ方向に直交する方向の残留応力である。また、Ｘ方向残留応力及びＹ方向残留応力が、圧縮応力又は引張り応力のように力が加わる方向に発生する応力であれば、せん断残留応力とは、前記Ｘ方向残留応力及びＹ方向残留応力である圧縮応力又は引張り応力により結晶状態が変化したときに付随して発生する応力である。しかし、回折環の形状に大きな影響を及ぼすのはＸ方向残留応力であり、Ｘ方向残留応力を定めれば、回折環の形状をほぼ特定できる。そして、Ｘ方向残留応力のみを考慮するのであれば、残留応力をスカラー量として扱うこともできる。
【００８５】
前記のように、Ｘ方向残留応力は、測定対象物ＯＢのＸ方向に作用している圧縮残留応力又は引張り残留応力であり、圧縮残留応力又は引張り残留応力が存在すると、Ｘ方向残留応力のみによって形成されるＸ線の回折環は真円から形状を変化させるとともに、変化した形状の重心位置は前記真円の中心位置から移動する。そして、圧縮残留応力及び引張り残留応力がそれぞれ大きくなるに従って、真円から楕円への形状変形度合いが大きく、すなわち短軸方向の長さに対する長軸方向の長さが長くなるとともに、重心位置の移動量（すなわち真円である中心からの楕円の重心の移動量）も大きくなる。この場合の楕円の長軸の方向はＸ方向である。また、この場合、重心の移動は、圧縮残留応力による場合と引張残留応力による場合とで共に同じＸ方向であるが、圧縮残留応力による場合と引張残留応力による場合とではＸ方向において互いに反対方向となる。したがって、引張り残留応力及び圧縮残留応力を正負で表すとともに、それらの大きさを絶対値で表すことにより、Ｘ方向残留応力をその方向を含めて負の小さな値から正の大きな値に変化するスカラー量で表すことができる。そして、この負の小さな値から正の大きな値に変化するＸ方向残留応力（圧縮残留応力及び引張り残留応力）に対応させて、前記Ｘ方向残留応力に特定される位置も含めた回折環の形状を表すデータを予め用意しておくことにする。この回折環の形状は、Ｘ方向残留応力に応じてcosα法の基本式に基づいて計算される。
【００８６】
なお、Ｘ方向残留応力（圧縮残留応力及び引張り残留応力）であっても、その大きさを極めて大きくしていくと、楕円が歪み始めるとともに、重心位置の移動も前記真円の中心に向かって移動し始める。このような極めて大きなＸ方向残留応力の測定は、本件の範囲外であり、前記Ｘ方向残留応力に特定される回折環の形状を表すデータも用意されていない。
【００８７】
一方、前述した図４Ａ及び図４Ｂの回折環読取りプログラム及び図５の回折環形状検出プログラムの実行によって検出された測定対象物ＯＢによる検出回折環の形状（所定角度θｏごとのピーク半径ｒｐ(ｎ)で与えられる形状）も、主に、Ｘ方向残留応力、Ｙ方向残留応力及びせん断残留応力により定まる。しかし、前述のように、回折環の形状に大きな影響を及ぼすのはＸ方向残留応力であるので、検出回折環の形状と前記予め準備した種々のＸ方向残留応力ごとの回折環の形状が完全に一致することはないが、Ｘ方向残留応力が等しいときには、前記両回折環の形状の一致度合いが最も高くなる。この点に関しては、発明者らは種々の実験により確認を得ている。したがって、前記予め準備した種々のＸ方向残留応力ごとの回折環の形状のうちで、測定対象物ＯＢによる検出回折環の形状に最も近い回折環の形状を探出し、探出した回折環の形状に対応したＸ方向残留応力を測定対象物ＯＢのＸ方向残留応力として決定すれば、検出した測定対象物ＯＢによる検出回折環の不連続の度合いが大きくても、測定対象物ＯＢのＸ方向残留応力を測定することができる。
【００８８】
このため、本実施形態においては、コントローラＣＴの大容量記憶装置には、下記表１に示すように、変数ｍ（＝１〜Ｍ）により指定されるＸ方向残留応力Ｆ(ｍ)と、Ｘ方向残留応力Ｆ(ｍ)にそれぞれ対応して所定角度θｏごとの半径値ｒｍ(ｍ，ｎ)（ｍ＝１〜Ｍ，ｎ＝１〜Ｎ)すなわち回折環の形状データが記憶されている。これらのＸ方向残留応力Ｆ(ｍ)及び半径値ｒｍ(ｍ，ｎ)（ｍ＝１〜Ｍ，ｎ＝１〜Ｎ)は、測定対象物ＯＢと同一材料で形成されている対象物に関するものである。
【表１】
0005408234.tif 000002
【００８９】
前記表１における所定値Ｍは、例えば２００〜４００程度の値である。所定値Ｎは、前述した所定角度θｏごとの周方向位置の最大値に等しい値であり、例えば５００程度の値である。そして、Ｘ方向残留応力Ｆ(ｍ)は、測定対象物ＯＢにおいて引張り残留応力及び圧縮残留応力を正負で表すとともに、それらの大きさを絶対値で表したＸ方向残留応力であって、圧縮残留応力及び引張り残留応力を含めて負の小さな値から正の大きな値に順次変化する値である。また、Ｘ方向残留応力Ｆ(ｍ)は、小さい順すなわち絶対値の大きな負の値から絶対値の大きな正の値に対して、変数ｍが１からＭに順に割当てられている。さらに、前記所定角度θｏごとの半径値ｒｍ(ｍ，１)，ｒｍ(ｍ，２)・・ｒｍ(ｍ，Ｎ)は前記検出したピーク半径ｒｐ(１)，ｒｐ(２)・・ｒｐ(Ｎ)にそれぞれ対応しており、すなわち半径値ｒｍ(ｍ，１)，ｒｍ(ｍ，２)・・ｒｍ(ｍ，Ｎ)の角度は、前記検出したピーク半径ｒｐ(１)，ｒｐ(２)・・ｒｐ(Ｎ)の各回転角度(ｎ−１)・θo（ｎ＝１〜Ｎ）にそれぞれ等しい。なお、この半径値ｒｍ(ｍ，１)，ｒｍ(ｍ，２)・・ｒｍ(ｍ，Ｎ)は、イメージングプレート２８から測定対象物ＯＢのＸ線照射点までの距離Ｌｏを定めることにより、Ｘ方向残留応力Ｆ(ｍ)ごとにcosα法の基本式に基づいて予め計算された値である。
【００９０】
ふたたび、図８Ａの説明に戻ると、前述のようなステップＳ６１０の「Ｎｏ」との判定処理後のステップＳ６１４においては、コントローラＣＴは、変数ｍによって指定される記憶回折環の形状データである全ての半径値ｒｍ(ｍ，ｎ)（ｎ＝１〜Ｎ）を記憶装置から読出す。そして、コントローラＣＴは、ステップＳ６１６にて、変数ｍによって指定される記憶回折環の形状すなわち半径値ｒｍ(ｍ，ｎ)（ｎ＝１〜Ｎ）を平均値としたときの、検出回折環の形状すなわちピーク半径ｒｐ(ｎ)の（ｎ＝１〜Ｎ）の標準偏差Ｄｅｖ(ｍ)を計算する。具体的には、下記数１に示すように、１〜Ｎにわたって変化する変数ｎでｒｐ(ｎ)が存在しているｎのそれぞれに対して、ピーク半径ｒｐ(ｎ)と半径値ｒｍ(ｍ，ｎ)との差の２乗値を全て加算し、加算結果をピーク半径ｒｐ(ｎ)の数Ｎｅ（不連続であるためＮよりも小さい）で除算して、除算結果の平方根を標準偏差Ｄｅｖ(ｍ)として計算する。
【数１】
0005408234.tif 000003
【００９１】
図１３(Ａ)は、この標準偏差Ｄｅｖ(ｍ)の計算に用いられる記憶回折環及び検出回折環の一例を示している。なお、図１３(Ａ)においては、実線により記憶回折環が示され、点線により検出回折環が示されている。この場合、両回折環は、共に、原点（イメージングプレート２８の回転軸すなわちＸ線照射位置）を中心とする真円から大きく形状と位置が変化しているわけではないので、周方向位置（すなわち変数ｎ）が同じであるピーク半径ｒｐ(ｎ)と半径値ｒｍ(ｍ，ｎ)との差を前記標準偏差Ｄｅｖ(ｍ)の計算に利用することができる。そして、図１３(Ｂ)は、ピーク半径ｒｐ(ｎ)と半径値ｒｍ(ｍ，ｎ)との差の絶対値｜ｒｐ(ｎ)−ｒｍ(ｍ，ｎ)｜が変数ｎに応じて変化する一例を示している。この標準偏差Ｄｅｖ(ｍ)は、検出回折環と記憶回折環との形状の一致度の判定に利用されるもので、標準偏差Ｄｅｖ(ｍ)が小さくなるに従って両回折環の形状の一致度が高いことを示す。
【００９２】
なお、イメージングプレート２８から測定対象物ＯＢにおけるＸ線照射点までの距離Ｌ（図３のステップＳ１１２で検出）が、コントローラＣＴに記憶されている残留応力に対応させた回折環の半径値ｒｍ(ｍ，ｎ)の計算に用いた距離Ｌｏと一致していれば、ピーク半径ｒｐ(ｎ)又は半径値ｒｍ(ｍ，ｎ)を前述のようにそのまま用いることができる。しかし、両距離Ｌ，Ｌｏに差がある場合には、ピーク半径ｒｐ(ｎ)を下記数２に従ってピーク半径補正値ｒｐ’(ｎ)に補正し、前記ピーク半径ｒｐ(ｎ)に代えてピーク半径補正値ｒｐ’(ｎ)を用いて標準偏差Ｄｅｖ(ｍ)を求める。また、ピーク半径ｒｐ(ｎ)に代えて、記憶されている半径値ｒｍ(ｍ，ｎ)を下記数３に従って半径補正値ｒｍ’(ｍ，ｎ)に補正し、前記半径値ｒｍ(ｍ，ｎ)に代えて半径補正値ｒｍ’(ｍ，ｎ)を用いて標準偏差Ｄｅｖ(ｍ)を求めてもよい。
【数２】
0005408234.tif 000004
【数３】
0005408234.tif 000005
【００９３】
前記ステップＳ６１６の処理後、コントローラＣＴは、ステップＳ６１８にて、変数ｍが「１」であるかを判定する。この場合、初期の状態で、変数ｍが「１」であれば、コントローラＣＴは、ステップＳ６１８にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップＳ６２２にて値ｍ＋Ａが所定値Ｍ（変数ｍの最大値）よりも大きいか否かを判定する。値Ａは、検出回折環と記憶回折環の形状の一致度の判定処理において、演算処理を速めるために、初期において、検出回折環の形状を、全ての記憶回折環ではなく、所定数おきの記憶回折環の形状と比較するためのもので、例えば２０〜４０程度の値である。そして、初期においては、値ｍ＋Ａは所定値Ｍよりも小さいので、コントローラＣＴは、ステップＳ６２２にて「Ｎｏ」と判定し、ステップＳ６２４にて変数ｍに値Ａを加算して、前述したステップＳ６１４，Ｓ６１６の処理の実行により、値Ａの加算後の変数ｍに関する標準偏差Ｄｅｖ(ｍ)を計算する。
【００９４】
そして、ステップＳ６１８の前述した判定処理を実行するが、この場合、変数ｍは「１」でないので、コントローラＣＴは、ステップＳ６１８にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ６２０にて前回計算した標準偏差Ｄｅｖ(ｍ−Ａ)から今回計算した標準偏差Ｄｅｖ(ｍ)を減算した減算値(Ｄｅｖ(ｍ−Ａ)−Ｄｅｖ(ｍ))が所定の負の値−Ｄ１以下であるか否かを判定する。この値−Ｄ１は、標準偏差Ｄｅｖ(ｍ)の最小値を検出する為の所定値であり、絶対値の小さな負の値である。この場合、図１４(Ｃ)の曲線の左側部分で示すように、検出回折環と記憶回折環の形状の一致度が徐々に高くなり、今回計算した標準偏差Ｄｅｖ(ｍ)が前回計算した標準偏差Ｄｅｖ(ｍ−Ａ)に比べて小さくなっている状態では、前記減算値(Ｄｅｖ(ｍ−Ａ)−Ｄｅｖ(ｍ))は正の値であるので、コントローラＣＴは、ステップＳ６２０にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ６２２，Ｓ６２４，Ｓ６１４〜Ｓ６２０の循環処理を繰返す。
【００９５】
このステップＳ６２２，Ｓ６２４，Ｓ６１４〜Ｓ６２０の循環処理中、今回計算した標準偏差Ｄｅｖ(ｍ)が前回計算した標準偏差Ｄｅｖ(ｍ−Ａ)に比べて大きくなると、コントローラＣＴは、ステップＳ６２０にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ６２６以降に進む。この状態は、検出回折環と記憶回折環の形状の一致度が最も高くなって標準偏差Ｄｅｖ(ｍ)が最小値を通り過ぎた状態（図１３(Ｃ)の曲線が左から右に上昇し始めた状態）である。なお、前記ステップＳ６２２，Ｓ６２４，Ｓ６１４〜Ｓ６２０の循環処理中、値ｍ＋Ａが所定値Ｍよりも大きくなった場合には、すなわち標準偏差Ｄｅｖ(ｍ)の最小値が存在しなかった場合には、コントローラＣＴは、ステップＳ６２２にて「Ｙｅｓ」と判定し、前述したステップＳ６１２の処理により、表示装置５４に「残留応力の計算不可」を表示して、ステップＳ６５４にてこの残留応力計算プログラムの実行を終了する。この場合は、測定対象物ＯＢのＸ方向残留応力が記憶されているＸ方向残留応力Ｆ(ｍ)の範囲外であるか、装置に何らかの異常が発生している場合である。
【００９６】
前述のように、標準偏差Ｄｅｖ(ｍ)が最小値を通り過ぎて、ステップＳ６２０における「Ｙｅｓ」と判定後のステップＳ６２６においては、コントローラＣＴは、前記ステップＳ６１６の処理によって今まで計算したて全ての標準偏差Ｄｅｖ(ｍ)（ｍ＝１，１＋Ａ，１＋２・Ａ・・）うちで最小である標準偏差Ｄｅｖ(ｍ)を指定する変数ｍを、変数ｍとして新たに設定する。次に、コントローラＣＴは、ステップＳ６２８にて、前記新たに設定された変数ｍが「１」であるか否かを判定する。この場合、新たな変数ｍが「１」であれば、コントローラＣＴは、ステップＳ６２８にて「Ｙｅｓ」と判定し、前述したステップＳ６１２の処理により、表示装置５４に「残留応力の計算不可」を表示して、ステップＳ６５４にてこの残留応力計算プログラムの実行を終了する。この場合も、測定対象物ＯＢのＸ方向残留応力が記憶されているＸ方向残留応力Ｆ(ｍ)の範囲外であるか、装置に何らかの異常が発生している場合である。
【００９７】
一方、標準偏差Ｄｅｖ(ｍ)の最小値が適正に検出されていて、変数ｍが「１」でなければ、コントローラＣＴは、ステップＳ６２８にて「Ｎｏ」と判定し、図８ＢのステップＳ６３０に進む。なお、この状態では、検出回折環の形状がいずれの記憶回折環の形状に一致するかがおおよそ分かっている。ステップＳ６３０においては、コントローラＣＴは、変数ｍに値ｓ・ａを加算する。この場合、変数ｓ，ａは前述したステップＳ６０２の処理よってそれぞれ「１」に設定された状態であるので、変数ｍには「１」が加算されたことになる。そして、前述したステップＳ６１４，Ｓ６１６と同様なステップＳ６３２，Ｓ６３４の処理により、変数ｍによって指定される記憶回折環の形状すなわち半径値ｒｍ(ｍ，ｎ)（ｎ＝１〜Ｎ）を平均値としたときの、検出回折環の形状すなわちピーク半径ｒｐ(ｎ)の（ｎ＝１〜Ｎ）の標準偏差Ｄｅｖ(ｍ)を計算する。
【００９８】
次に、コントローラＣＴは、ステップＳ６３６にて、標準偏差Ｄｅｖ(ｍ−ｓ)から今回計算した標準偏差Ｄｅｖ(ｍ)を減算した減算値(Ｄｅｖ(ｍ−ｓ)−Ｄｅｖ(ｍ))が「０」より大きいか否かを判定する。この場合、変数ｓは「１」であるので、標準偏差Ｄｅｖ(ｍ−ｓ)は前回計算した標準偏差Ｄｅｖ(ｍ−１)であり、ステップＳ６３６の判定処理により、現在の変数ｍによって指定される標準偏差Ｄｅｖ(ｍ)が前回の標準偏差Ｄｅｖ(ｍ−１)よりも減少しているか否かが判定される。いま、図１３(Ｃ)の曲線の左側部分のように、標準偏差Ｄｅｖ(ｍ)が減少傾向にあれば、コントローラＣＴは、ステップＳ６３６にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップＳ６３８に変数ｍに値ｓを加算する。この場合も、値ｓは「１」に設定されたままであるので、変数ｍは「１」だけ増加する。
【００９９】
次に、コントローラＣＴは、前述したステップＳ６１４，Ｓ６１６と同様なステップＳ６４０，Ｓ６４２の処理により、変数ｍによって指定される記憶回折環の形状すなわち半径値ｒｍ(ｍ，ｎ)（ｎ＝１〜Ｎ）を平均値としたときの、検出回折環の形状すなわちピーク半径ｒｐ(ｎ)の（ｎ＝１〜Ｎ）の標準偏差Ｄｅｖ(ｍ)を計算する。そして、コントローラＣＴは、ステップＳ６４４にて、標準偏差Ｄｅｖ(ｍ−ｓ)から今回計算した標準偏差Ｄｅｖ(ｍ)を減算した減算値(Ｄｅｖ(ｍ−ｓ)−Ｄｅｖ(ｍ))が所定の負の値−Ｄ２以下であるか否かを判定する。この場合にも、変数ｓは「１」であるので、ステップＳ６４４の判定処理も前述したステップＳ６２０の判定処理と同じである。また、この値−Ｄ２は、前述した値−Ｄ１と同種の最小値を検出する為の所定値であるが、後述する標準偏差Ｄｅｖ(ｍ)とＸ方向残留応力Ｆ(ｍ)との関係曲線を求めるために、最小値を通過した後に数個の標準偏差Ｄｅｖ(ｍ)を必要とするので、前述した値−Ｄ１よりは少し小さな負の値（絶対値の大きな負の値）である。そして、この場合も、図１４(Ｃ)の曲線の左側部分で示すように、検出回折環と記憶回折環の形状の一致度が徐々に高くなり、今回計算した標準偏差Ｄｅｖ(ｍ)が前回計算した標準偏差Ｄｅｖ(ｍ−１)に比べて小さくなっている状態では、前記減算値(Ｄｅｖ(ｍ−１)−Ｄｅｖ(ｍ))は正の値であるので、コントローラＣＴは、ステップＳ６４４にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ６３８〜Ｓ６４４の循環処理を繰返す。この場合、前述した場合と異なるのは、変数ｍが「１」ずつ増加される点である。
【０１００】
このステップＳ６３８〜Ｓ６４４の循環処理中、今回計算した標準偏差Ｄｅｖ(ｍ)が前回計算した標準偏差Ｄｅｖ(ｍ−ｓ)（すなわちＤｅｖ(ｍ−１)）に比べて所定値ΔＤ２以上大きくなると、コントローラＣＴは、ステップＳ６４４にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ６５２に進む。この状態は、検出回折環と記憶回折環の形状の一致度が最も高くなって標準偏差Ｄｅｖ(ｍ)が最小値を通り過ぎた状態（図１３(Ｃ)の曲線が左側から右側方向に上昇し始めた状態）である。
【０１０１】
一方、前記ステップＳ６３６の判定処理時に、標準偏差Ｄｅｖ(ｍ−ｓ)から今回計算した標準偏差Ｄｅｖ(ｍ)を減算した減算値(Ｄｅｖ(ｍ−ｓ)−Ｄｅｖ(ｍ))が「０」より小さければ、コントローラＣＴは、ステップＳ６３６にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ６４６に進む。この場合も、変数ｓは未だ「１」であるので、標準偏差Ｄｅｖ(ｍ−ｓ)は前回計算した標準偏差Ｄｅｖ(ｍ−１)であり、この状態は、現在の変数ｍによって指定される標準偏差Ｄｅｖ(ｍ)が前回の標準偏差Ｄｅｖ(ｍ−１)よりも増加していることを表している。すなわち、この状態では、図１３(Ｃ)の曲線の右側部分のように、標準偏差Ｄｅｖ(ｍ)が増加傾向にある。
【０１０２】
ステップＳ６４６においては、変数ａが「２」であるかが判定される。この場合、変数ａは未だ前述したステップＳ６０２の処理によって「１」に設定されたままである。したがって、コントローラＣＴは、ステップＳ６４６にて「Ｎｏ」と判定し、ステップＳ６４８にて変数ｓを「−１」に設定し、ステップＳ６５０にて変数ａを「２」に設定する。そして、コントローラＣＴは、前述したステップＳ６３０〜Ｓ６３６の処理を実行する。しかし、この場合、変数ｓは「−１」に変更され、かつ変数ａは「２」に変更されているので、ステップＳ６３０の処理によって変数ｍは前回よりも「２」だけ小さくなり、ステップＳ６３２，Ｓ６３４の処理によって前回よりも「２」だけ小さな変数ｍによって指定される半径値ｒｍ(ｍ，ｎ)に関する標準偏差Ｄｅｖ(ｍ)が計算されることになる。
【０１０３】
そして、ステップＳ６３６にて、標準偏差Ｄｅｖ(ｍ−ｓ)から今回計算した標準偏差Ｄｅｖ(ｍ)を減算した減算値(Ｄｅｖ(ｍ−ｓ)−Ｄｅｖ(ｍ))が「０」より大きいか否かがふたたび判定される。しかし、この場合には、前記ステップＳ６３６の判定結果とは無関係にステップＳ６３８以降に進められる。すなわち、前記減算値(Ｄｅｖ(ｍ−ｓ)−Ｄｅｖ(ｍ))が「０」より大きければ、コントローラＣＴは、ステップＳ６３６にて「Ｙｅｓ」と判定してステップＳ６３８に進む。一方、前記減算値(Ｄｅｖ(ｍ−ｓ)−Ｄｅｖ(ｍ))が「０」以下であれば、ステップＳ６３６にて「Ｎｏ」と判定されてステップＳ６４６に進められるが、変数ａは「２」に設定されているので、ステップＳ６４６にて「Ｙｅｓ」と判定されてステップＳ６３８に進められる。
【０１０４】
このようにして、この場合も、前述したステップＳ６３８〜Ｓ６４４の処理が実行される。ただし、この場合には、変数ｓは「−１」に設定されているので、ステップＳ６３８〜Ｓ６４２の処理により、変数ｍを「１」ずつ減少させながら、すなわち図１３(Ｃ)において右側から左側に向けて、標準偏差Ｄｅｖ(ｍ)が計算される。そして、ステップＳ６４４の処理により、今回計算した標準偏差Ｄｅｖ(ｍ)が前回計算した標準偏差Ｄｅｖ(ｍ−ｓ)（すなわちＤｅｖ(ｍ＋１）)に比べて所定値ΔＤ２以上大きくなると、コントローラＣＴは、ステップＳ６４４にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ６５２に進む。この状態は、検出回折環と記憶回折環の形状の一致度が最も高くなって標準偏差Ｄｅｖ(ｍ)が最小値を通り過ぎた状態（図１３(Ｃ)の曲線が右側方向から左側方向に上昇し始めた状態）である。
【０１０５】
ステップＳ６５２においては、コントローラＣＴは、ステップＳ６３４，Ｓ６４２の処理によって計算された標準偏差Ｄｅｖ(ｍ)と、前記標準偏差Ｄｅｖ(ｍ)の計算に用いられた変数ｍによって指定されるＸ方向残留応力Ｆ(ｍ)とを用いて、Ｘ方向残留応力Ｆ(ｍ)と標準偏差Ｄｅｖ(ｍ)の連続した関係曲線を求める（図１３(Ｃ)参照）。そして、この連続した関係曲線から、標準偏差Ｄｅｖが最小となるＸ方向残留応力Ｆを計算して、計算したＸ方向残留応力Ｆを測定対象物ＯＢのＸ方向残留応力とする。前記ステップＳ６５２の処理後、コントローラＣＴは、ステップＳ６５４にて残留応力計算プログラムの実行を終了する。
【０１０６】
上記動作説明からも理解できるように、上記実施形態においては、コントローラＣＴ内に、Ｘ方向残留応力Ｆ(ｍ)（ｍ＝１〜Ｍ）の変化に応じて変化する複数の比較対象となる回折環の半径値ｒｍ(ｍ，ｎ)（ｍ＝１〜Ｍ,ｎ＝１〜Ｎ）がＸ方向残留応力Ｆ(ｍ)（ｍ＝１〜Ｍ）に対応してそれぞれ記憶されている。そして、図８Ａ及び図８ＢのステップＳ６０２，Ｓ６１４〜Ｓ６５０の処理により、半径値ｒｍ(ｍ，ｎ)（ｍ＝１〜Ｍ,ｎ＝１〜Ｎ）に対する測定対象物ＯＢの検出された回折環のピーク半径ｒｐ(ｎ)（ｎ＝１〜Ｎ）の一致度合いを表す標準偏差Ｄｅｖ(ｍ)がそれぞれ計算される。この標準偏差Ｄｅｖ(ｍ)の計算においては、標準偏差Ｄｅｖ(ｍ)は、検出回折環と記憶回折環の一致度合いが高いことを表す最小値に向かって計算されるとともに、最小値を通過して前記一致度合いが多少低くなる状態まで計算される。そして、図８ＢのステップＳ６５２の処理により、前記記憶されているＸ方向残留応力Ｆ(ｍ)（ｍ＝１〜Ｍ）と計算された標準偏差Ｄｅｖ(ｍ)との関係に基づいて、標準偏差Ｄｅｖが最小となる、すなわち前記検出された測定対象物ＯＢの回折環の形状に最も近い形状の記憶回折環に対応したＸ方向残留応力Ｆ(ｍ)が、測定対象物ＯＢの残留応力として計算される。したがって、ステップＳ１０２〜Ｓ１２６の処理によりイメージングプレート２８に撮像され、かつステップＳ２０２〜Ｓ２４６，Ｓ３０２〜Ｓ３２０の処理により検出された測定対象物ＯＢの回折環すなわちピーク半径ｒｐ(ｎ)が不連続であっても、測定対象物ＯＢの残留応力を精度よく求めることができる。
【０１０７】
また、上記実施形態においては、ステップＳ５０２〜Ｓ５１４の処理により、形状が検出された測定対象物ＯＢの回折環のピーク半径ｒｐ(ｎ)の不連続の度合いが評価される。そして、測定対象物ＯＢの回折環すなわちピーク半径ｒｐ(ｎ)の不連続の度合いが大きいと評価されると、ステップＳ６０４の判定処理にしたがって、前記記憶されたＸ方向残留応力Ｆ(ｍ)及び回折環の半径値ｒｍ(ｍ，ｎ)を用いて測定対象物ＯＢのＸ方向残留応力が計算される。また、測定対象物ＯＢの回折環すなわちピーク半径ｒｐ(ｎ)の不連続の度合いが大きくないと評価されると、ステップＳ６０４の判定処理にしたがって、ステップＳ６０６，Ｓ６０８の処理により、検出された測定対象物ＯＢの回折環の形状のみに基づいて測定対象物ＯＢのＸ方向残留応力が計算される。そして、この場合には、ステップＳ６０６の補間処理により、不足しているピーク半径ｒｐ(ｎ)が補充される。その結果、測定対象物ＯＢのＸ方向残留応力をより精度よく求めることができる。
【０１０８】
さらに、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【０１０９】
上記実施形態においては、回折環の形状は、主に、Ｘ方向残留応力、Ｙ方向残留応力及びせん断残留応力によって決まるために、撮像した回折環の形状と記憶してある回折環の形状（Ｘ方向残留応力のみによる回折環の形状）とが完全に一致することはないが、Ｘ方向残留応力が等しいときには、標準偏差Ｄｅｖ(ｍ)が最も小さくなることを利用して、撮像した回折環と記憶してある回折環との形状の一致度に基づいてＸ方向残留応力を求めるようにした。しかし、これに代えて、撮像した回折環の形状を、Ｙ方向残留応力とせん断残留応力が「０」である場合の形状、すなわち楕円形状になるように補正し、補正した回折環と記憶してある回折環との形状の一致度に基づいてＸ方向残留応力を求めるようにしてもよい。これによれば、Ｘ方向残留応力が等しいときには、補正した回折環の形状は記憶してある回折環の形状とほぼ一致し、標準偏差Ｄｅｖ(ｍ)を「０」に極めて近づけることができる。
【０１１０】
また、上記実施形態では撮像した回折環の形状と記憶してある回折環の形状との一致度を、標準偏差Ｄｅｖ(ｍ)を用いて判定するようにした。しかし、この標準偏差Ｄｅｖ(ｍ)に代えて、下記数２に示すように、１〜Ｎにわたって変化する変数ｎでｒｐ(ｎ)が存在しているｎのそれぞれに対して、ピーク半径ｒｐ(ｎ)と半径値ｒｍ(ｍ，ｎ)の差の２乗値を全て加算し、加算結果をピーク半径ｒｐ(ｎ)の数Ｎｅで除算した分散を用いるようにしてもよい。
【数４】
0005408234.tif 000006
【０１１１】
また、下記数３に示すように、１〜Ｎにわたって変化する変数ｎでｒｐ(ｎ)が存在しているｎのそれぞれに対して、ピーク半径ｒｐ(ｎ)と半径値ｒｍ(ｍ，ｎ)の差の絶対値を全て加算し、加算結果をピーク半径ｒｐ(ｎ)の数Ｎｅで除算した平均偏差を用いるようにしてもよい。
【数５】
0005408234.tif 000007
【０１１２】
また、上記実施形態では、回折環の不連続の度合いを評価し、この度合いにより残留応力の計算方法に通常の計算方法（cosα方法）を採用するか、記憶したＸ方向残留応力ごとの半径値ｒｍ(ｍ，ｎ)を用いた方法を採用するかを選択するようにした。しかし、測定対象物ＯＢの回折環が不連続になることが分かっている場合には、回折環の不連続の度合いの評価を行うことなく、前記記憶したＸ方向残留応力ごとの半径値ｒｍ(ｍ，ｎ)を用いた方法でＸ方向残留応力を求めるようにしてもよい。
【０１１３】
また、上記実施形態においては、イメージングプレート２８の回転角度が所定の回転角度になるごとに、信号強度Ｓ（ｎ，ｍ）及び半径ｒ（ｎ，ｍ）を記憶するようにした。しかし、これに代えて、所定の時間間隔で、イメージングプレート２８の回転角度θ（ｎ，ｍ）、信号強度Ｓ（ｎ，ｍ）及び半径ｒ（ｎ，ｍ）を取得して記憶してもよい。
【０１１４】
また、上記実施形態においては、受光センサ３１によって受光した反射光の受光位置を用いて、測定対象物ＯＢの高さ方向の位置が、所定の範囲内にあるか否かを判定し、所定の範囲内になければ、作業者が昇降ステージ１２ａの高さを調整するようにした。しかし、受光センサ３１の受光位置が表す測定対象物ＯＢの高さ方向の位置が所定の範囲内にあるように、昇降ステージ１２ａの高さが自動的に調整されるように構成してもよい。これによれば、作業者がセットした測定対象物ＯＢの高さ方向の位置が、受光センサ３１が反射光を受光できる範囲にありさえすれば、作業者が昇降ステージ１２ａの高さを調整する必要が無いので、作業効率を向上させることができる。なお、例えば上記従来のＸ線検出装置のように、イメージングプレート２８と測定対象物ＯＢとの距離が常に一定になるように構成されていれば、受光センサ３１は不要である。
【０１１５】
また、上記実施形態においては、受光センサ３１の受光位置を用いて、撮像した回折環の半径が回折環基準半径Ｒ０からずれる可能性のある領域を想定して、読取り開始位置を決定するようにした。しかし、回折環基準半径Ｒ０を用いることなく、常に一定の領域にレーザ光を照射するようにしてもよい。例えば、イメージングプレート２８の全領域にレーザ光を照射するようにしてもよい。また、ＬＥＤ５３による可視光の照射についても同様に、常に一定の領域にＬＥＤ５３から発せられた可視光を照射するようにしてもよい。例えば、イメージングプレート２８の全領域にＬＥＤ５３からの可視光を照射するようにしてもよい。ただし、この場合、上記実施形態よりも測定時間が長くなる。
【０１１６】
また、上記実施形態においては、レーザ検出装置ＰＵＨは、フォーカスサーボ制御されるようにしたが、イメージングプレート２８を回転させた際のイメージングプレート２８の受光面と対物レンズ３９との距離の変動が微小であれば、フォーカスサーボ制御は不要である。
【０１１７】
また、上記実施形態においては、イメージングプレート２８に照射されるレーザ光は、一定強度のレーザ光としたが、これに代えて、予め設定されたハイレベルの強度と、予め設定されたローレベルの強度が繰り返されるパルス状のレーザ光とし、ハイレベルの強度になるタイミングでＳＵＭ信号の瞬時値を取得するようにしてもよい。この場合、イメージングプレート２８のＳＵＭ信号の瞬時値を取得するポイントに瞬間的にハイレベルの強度のレーザ光を照射する。すなわち、ＳＵＭ信号の瞬時値を取得するポイントにレーザ光が向かう状態では、レーザ光の強度はローレベルであり、輝尽発光により発生する光はほとんど無い。そして、ＳＵＭ信号の瞬時値を取得するポイントに近づいたとき、レーザ光の強度がハイレベルになって輝尽発光による光が発生する。常にハイレベルの強度のレーザ光を照射した場合は、輝尽発光による光が生じ続けることで光の強度が減少するが、上記のように構成すれば、輝尽発光によって大きな強度の光が発生したタイミングで、ＳＵＭ信号の瞬時値を取得することができる。
【符号の説明】
【０１１８】
１３…Ｘ線出射器、１５…移動ステージ、１８…フィードモータ、２１…位置検出回路、２４…スピンドルモータ、２６…回転角度検出回路、２７…テーブル、２８…イメージングプレート、３１…受光センサ、３３…レーザ光源、３４…レーザ駆動回路、３９…対物レンズ、４３…フォトディテクタ、４４…増幅回路、４８…ＳＵＭ信号生成回路、４９…Ａ／Ｄ変換回路、５２…ＬＥＤ、５４…表示装置、５５…入力装置、ＣＴ…コントローラ
【図１】
0005408234.tif 000008
【図２】
0005408234.tif 000009
【図３】
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【図４Ａ】
0005408234.tif 000011
【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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