(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象とする物体に向けて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、前記物体にて回折した前記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、
前記回転手段によるテーブルの回転における基準位置からの回転角度を検出する回転角度検出手段と、
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、
前記移動手段によるテーブルの移動位置を検出する移動位置検出手段と、
前記イメージングプレートに回折環を撮像し、撮像した回折環の形状を検出する制御手段であって、
前記移動手段を制御して前記テーブルを移動し、前記Ｘ線出射器から残留応力が「０」である基準物体に向けてＸ線を照射して、前記基準物体で回折したＸ線によって前記イメージングプレートに基準物体の回折環を撮像する第１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基準物体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、前記回転角度検出手段によって検出された回転位置及び前記移動位置検出手段によって検出された移動位置から取得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基準物体の回折環の形状を検出する第１回折環形状検出工程と、
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の回折環を撮像する第２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、前記回転角度検出手段によって検出された回転位置及び前記移動位置検出手段によって検出された移動位置から取得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第２回折環形状検出工程とを実行する制御手段と、
前記第２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を、前記第１回折環形状検出工程によって検出された基準物体の回折環の形状を用いて補正して、前記イメージングプレートの前記テーブルに対する取付け誤差の影響を少なくする補正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、
前記第１回折環撮像工程は、前記回転角度検出手段によって検出された回転角度を用いて前記回転手段を制御して前記テーブルを回転させ、前記イメージングプレートを所定角度位置に設定する第１角度位置設定ステップを有し、
前記第２回折環撮像工程は、前記回転角度検出手段によって検出された回転角度を用いて前記回転手段を制御して前記テーブルを回転させ、前記イメージングプレートを前記第１角度位置設定ステップによる所定角度位置と同じ角度位置に設定する第２角度位置設定ステップを有し、
前記第１回折環形状検出工程によって検出された基準物体の回折環の形状は、所定角度ごとの前記イメージングプレートの回転中心からの距離により表され、
前記第２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は、前記所定角度ごとの前記イメージングプレートの回転中心からの距離により表され、かつ
前記補正手段は、前記イメージングプレートの法線方向がＸ線の出射方向と一致している場合に前記イメージングプレートに撮像される基準物体の真円からなる回折環の半径と、前記基準物体の回折環の形状を表す前記所定角度ごとの前記イメージングプレートの回転中心からの距離との比を用いて、前記測定対象物の回折環の形状を表す前記所定角度ごとの前記イメージングプレートの回転中心からの距離を補正して、前記イメージングプレートの法線方向がＸ線の出射方向と一致している場合に前記イメージングプレートに撮像される測定対象物の回折環の形状を表す前記所定角度ごとの前記イメージングプレートの回転中心からの距離を計算する第1補正手段を有することを特徴とするＸ線回折測定装置。
【請求項３】
請求項２に記載のＸ線回折測定装置において、
前記第１回折環撮像工程は、前記回転角度検出手段によって検出された回転角度を用いて前記回転手段を制御し、前記イメージングプレートの複数の異なる回転角度位置ごとに前記基準物体に向けて前記Ｘ線出射器からＸ線を照射して、前記基準物体で回折したＸ線によって前記イメージングプレートに基準物体の複数の回折環をそれぞれ撮像し、
前記第1回折環形状検出工程は、前記イメージングプレートに撮像された基準物体の複数の回折環の形状をそれぞれ検出し、かつ
前記補正手段は、
前記第１回折環形状検出工程により検出された複数の回折環の形状からそれぞれ定まり、前記複数の回折環の位置にそれぞれ関係した複数の点又は軸をそれぞれ検出する定点軸検出手段と、
前記検出された複数の点又は軸を用いて、前記Ｘ線出射器から出射されたＸ線の光軸が前記イメージングプレートと交差する点をＸ線出射点として検出するＸ線出射点検出手段と、
前記基準物体の回折環の形状を表す前記所定角度ごとの前記イメージングプレートの回転中心からの距離、前記測定対象物の回折環の形状を表す前記所定角度ごとの前記イメージングプレートの回転中心からの距離、及び前記所定角度を、前記検出されたＸ線出射点を用いて補正する第２補正手段とを備え、
前記第１補正手段による計算は、前記第２補正手段による補正を行った後に行うことを特徴とするＸ線回折測定装置。
【請求項４】
請求項３に記載のＸ線回折測定装置において、
前記第１回折環撮像工程は、前記イメージングプレートの１８０度異なる回転角度位置ごとに前記イメージングプレートに基準物体の２つ回折環をそれぞれ撮像し、
前記定点軸検出手段は、前記検出された基準物体の２つ回折環の形状から、前記基準物体の２つ回折環の重心位置をそれぞれ検出し、
前記Ｘ線出射点検出手段は、前記検出された２つ回折環の重心位置の中間点をＸ線出射点として検出することを特徴とするＸ線回折測定装置。
【請求項５】
請求項３に記載のＸ線回折測定装置において、
前記定点軸検出手段は、前記検出された基準物体の複数の回折環の形状から、前記基準物体の複数の回折環の重心位置をそれぞれ検出し、
前記Ｘ線出射点検出手段は、前記検出された複数の回折環の重心位置が円周上にある円の中心位置をＸ線出射点として検出することを特徴とするＸ線回折測定装置。
【請求項６】
対象とする物体に向けて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、前記物体にて回折した前記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、
前記回転手段によるテーブルの回転における基準位置からの回転角度を検出する回転角度検出手段と、
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、
前記移動手段によるテーブルの移動位置を検出する移動位置検出手段とを備えたＸ線回折測定装置に適用され、
前記移動手段を制御して前記テーブルを移動し、前記Ｘ線出射器から残留応力が「０」である基準物体に向けてＸ線を照射して、前記基準物体で回折したＸ線によって前記イメージングプレートに基準物体の回折環を撮像する第１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基準物体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、前記回転角度検出手段によって検出された回転位置及び前記移動位置検出手段によって検出された移動位置から取得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基準物体の回折環の形状を検出する第１回折環形状検出工程と、
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の回折環を撮像する第２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、前記回転角度検出手段によって検出された回転位置及び前記移動位置検出手段によって検出された移動位置から取得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第２回折環形状検出工程と、
前記第２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を、前記第１回折環形状検出工程によって検出された基準物体の回折環の形状を用いて補正して、前記イメージングプレートの前記テーブルに対する取付け誤差の影響を少なくする補正工程とを含むことを特徴とするＸ線回折測定方法。
【請求項７】
請求項６に記載のＸ線回折測定方法において、
前記第１回折環撮像工程は、前記回転角度検出手段によって検出された回転角度を用いて前記回転手段を制御して前記テーブルを回転させ、前記イメージングプレートを所定角度位置に設定する第１角度位置設定ステップを有し、
前記第２回折環撮像工程は、前記回転角度検出回手段によって検出された回転角度を用いて前記回転手段を制御して前記テーブルを回転させ、前記イメージングプレートを前記第１角度位置設定ステップによる所定角度位置と同じ角度位置に設定する第２角度位置設定ステップを有し、
前記第１回折環形状検出工程によって検出された基準物体の回折環の形状は、所定角度ごとの前記イメージングプレートの回転中心からの距離により表され、
前記第２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は、前記所定角度ごとの前記イメージングプレートの回転中心からの距離により表され、かつ
前記補正工程は、前記イメージングプレートの法線方向がＸ線の出射方向と一致している場合に前記イメージングプレートに撮像される基準物体の真円からなる回折環の半径と、前記基準物体の回折環の形状を表す前記所定角度ごとの前記イメージングプレートの回転中心からの距離との比を用いて、前記測定対象物の回折環の形状を表す前記所定角度ごとの前記イメージングプレートの回転中心からの距離を補正して、前記イメージングプレートの法線方向がＸ線の出射方向と一致している場合に前記イメージングプレートに撮像される測定対象物の回折環の形状を表す前記所定角度ごとの前記イメージングプレートの回転中心からの距離を計算する第1補正ステップを有することを特徴とするＸ線回折測定方法。
【請求項８】
請求項７に記載のＸ線回折測定方法において、
前記第１回折環撮像工程は、前記回転角度検出手段によって検出された回転角度を用いて前記回転手段を制御し、前記イメージングプレートの複数の異なる回転角度位置ごとに前記基準物体に向けて前記Ｘ線出射器からＸ線を照射して、前記基準物体で回折したＸ線によって前記イメージングプレートに基準物体の複数の回折環をそれぞれ撮像し、
前記第1回折環形状検出工程は、前記イメージングプレートに撮像された基準物体の複数の回折環の形状をそれぞれ検出し、かつ
前記補正工程は、
前記第１回折環形状検出工程により検出された複数の回折環の形状からそれぞれ定まり、前記複数の回折環の位置をそれぞれ特定する複数の点又は軸をそれぞれ検出する定点軸検出ステップと、
前記検出された複数の点又は軸を用いて、前記Ｘ線出射器から出射されたＸ線の光軸が前記イメージングプレートと交差する点をＸ線出射点として検出するＸ線出射点検出ステップと、
前記基準物体の回折環の形状を表す前記所定角度ごとの前記イメージングプレートの回転中心からの距離、前記測定対象物の回折環の形状を表す前記所定角度ごとの前記イメージングプレートの回転中心からの距離、及び前記所定角度を、前記検出されたＸ線出射点を用いて補正する第２補正ステップとを含み、
前記第１補正ステップによる計算は、前記第２補正ステップによる補正を行った後に行うことを特徴とするＸ線回折測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象物の残留応力を測定するために、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の形状を測定するＸ線回折測定装置及びＸ線回折測定方法に関する。
【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】
下記特許文献１では、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が、Ｘ線ＣＣＤは高額であるため装置のコストを抑えるためイメージングプレートに回折環を形成し、この形成された回折環の形状を検出する方法が主に使用されている。この検出方法は、Ｈｅ−Ｎｅレーザなどの励起光でイメージングプレートを走査し、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方法である。
【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】
イメージングプレートを特許文献１に示されているように法線方向がＸ線の照射方向と一致するように取付ければ、残留応力「０」の対象物（例えば、物体に鉄粉を糊塗することにより作成できる）にＸ線を照射したとき回折Ｘ線によって形成される回折環は真円であり、円の中心は出射Ｘ線の光軸がイメージングプレートと交差する点になる。そして、残留応力を有する測定対象物により形成される回折環は真円からずれるため、この回折環の形状から残留応力を計算できる。しかしながら、発明者はイメージングプレートの取付けと取外しを行いながら、残留応力「０」の対象物の回折環を何回か測定したところ、回折環が真円からずれており、そのずれの度合いが変動することが分かった。これは、図１８（ａ）に誇張して示すように、イメージングプレートの法線方向がＸ線の照射方向と一致しない。すなわち、イメージングプレートが傾いて取付けられていることや、取付けられたイメージングプレートが歪んでいるためであると考えられる。
【０００６】
すなわち、測定対象物のＸ線照射点から生じる回折Ｘ線は残留応力「０」であれば、どの方向も円錐の側面に沿って進むので、イメージングプレートの法線方向がＸ線の照射方向と一致していれば、円錐を底面と平行な面で切断したときの断面と同じ形状の回折環が形成され、図１８（ｂ）の実線Ｘ１のように真円となる。しかし、イメージングプレートが傾いて取付けられているときには、円錐を底面と平行ではない面で切断したときの断面と同じ形状の回折環が形成され、図１８（ｂ）の破線Ｘ２のように楕円になる。そして、イメージングプレートが歪んでいるときは、円錐を歪んだ面で切断したときの断面と同じ形状の回折環が形成され、図１８（ｂ）の点線Ｘ３のように歪んだ円になる。これにより、イメージングプレートが、その法線方向が精度よくＸ線の照射方向と一致するように取付けられていれば、測定した回折環に基づく残留応力の測定精度が良好となるが、そうでないときは測定精度が悪くなるという問題がある。また、イメージングプレートの回転中心が出射Ｘ線の光軸からずれている場合があり、このずれにより、測定した回折環に基づく残留応力の測定精度がさらに悪化する。
【０００７】
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、イメージングプレートの取付け精度の良否によらず、精度よく残留応力の測定を行うことができるＸ線回折測定装置及びＸ線回折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。
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、対象とする物体に向けて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、物体にて回折した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、回転手段によるテーブルの回転における基準位置からの回転角度を検出する回転角度検出手段（２６）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、移動手段によるテーブルの移動位置を検出する移動位置検出手段（２１）と、イメージングプレートに回折環を撮像し、撮像した回折環の形状を検出する制御手段（ＣＴ）であって、移動手段を制御してテーブルを移動し、Ｘ線出射器から残留応力が「０」である基準物体（ＢＯＢ）に向けてＸ線を照射して、基準物体で回折したＸ線によってイメージングプレートに基準物体の回折環を撮像する第１回折環撮像工程（Ｓ１０２，Ｓ１１０，Ｓ２００〜Ｓ２２６，Ｓ６００〜Ｓ６１４）と、回転手段及び移動手段を制御して基準物体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、回転角度検出手段によって検出された回転位置及び移動位置検出手段によって検出された移動位置から取得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基準物体の回折環の形状を検出する第１回折環形状検出工程（Ｓ１０４，Ｓ１１２，Ｓ３００〜Ｓ３５０，Ｓ４００〜Ｓ４２０，Ｓ７００〜Ｓ７５０）と、移動手段を制御してテーブルを移動し、Ｘ線出射器から測定対象物（ＯＢ）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の回折環を撮像する第２回折環撮像工程（Ｓ８０２，Ｓ２００〜Ｓ２２６）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、回転角度検出手段によって検出された回転位置及び移動位置検出手段によって検出された移動位置から取得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第２回折環形状検出工程（Ｓ８０４，Ｓ３００〜Ｓ３５０，Ｓ４００〜Ｓ４２０）とを実行する制御手段と、第２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を、第１回折環形状検出工程によって検出された基準物体の回折環の形状を用いて補正して、イメージングプレートのテーブルに対する取付け誤差の影響を少なくする補正手段（ＣＴ，Ｓ１０６，Ｓ１１４，Ｓ１１８，Ｓ３０２，Ｓ８０８，Ｓ８１０）とを備えたことにある。
【０００９】
上記のように構成した本発明においては、第１回折環形状検出工程は、残留応力が「０」である基準物体に対してＸ線を照射することによってイメージングプレートに形成された基準物体の回折環の形状を検出する。一方、イメージングプレートの法線方向がＸ線出射方向と一致し、かつイメージングプレートの回転中心とＸ線出射点とが一致している状態で、残留応力が０である基準物体に対してＸ線を照射すれば、イメージングプレート上には、Ｘ線の出射位置であってイメージングプレートの回転中心を中心とする真円の回折環が形成されるはずである。したがって、前記真円の回折環に対する第１回折環形状検出工程によって検出された回折環の形状の差は、イメージングプレートの法線方向がＸ線出射方向と正確に一致していなかったり、取付けられたイメージングプレートが歪んでいる場合におけるずれ、すなわちイメージングプレートがテーブルに良好に取付けられていなかった場合のずれを表すことになる。そして、補正手段は、第２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を、第１回折環形状検出工程によって検出された基準物体の回折環の形状を用いて補正して、イメージングプレートのテーブルに対する取付け誤差の影響を少なくする。これにより、本発明によれば、イメージングプレートがテーブルに良好に取付けられていなくても、測定対象物の回折環の形状が的確に補正され、測定対象物の残留応力を精度よく測定できるようになる。
【００１０】
前記本発明の特徴においては、例えば、第１回折環撮像工程は、回転角度検出手段によって検出された回転角度を用いて回転手段を制御してテーブルを回転させ、イメージングプレートを所定角度位置に設定する第１角度位置設定ステップ（Ｓ１０２，Ｓ２０２）を有し、第２回折環撮像工程は、回転角度検出手段によって検出された回転角度を用いて回転手段を制御してテーブルを回転させ、イメージングプレートを第１角度位置設定ステップによる所定角度位置と同じ角度位置に設定する第２角度位置設定ステップ（Ｓ８０２，Ｓ２０２）を有し、第１回折環形状検出工程によって検出された基準物体の回折環の形状は、所定角度ごとのイメージングプレートの回転中心からの距離により表され、第２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は、所定角度ごとのイメージングプレートの回転中心からの距離により表され、かつ補正手段は、イメージングプレートの法線方向がＸ線の出射方向と一致している場合にイメージングプレートに撮像される基準物体の真円からなる回折環の半径と、基準物体の回折環の形状を表す所定角度ごとのイメージングプレートの回転中心からの距離との比を用いて、測定対象物の回折環の形状を表す所定角度ごとのイメージングプレートの回転中心からの距離を補正して、イメージングプレートの法線方向がＸ線の出射方向と一致している場合にイメージングプレートに撮像される測定対象物の回折環の形状を表す所定角度ごとのイメージングプレートの回転中心からの距離を計算する第1補正手段（Ｓ８１０）を有する。
【００１１】
この場合、イメージングプレートの法線方向がＸ線の出射方向と一致している場合にイメージングプレートに撮像される基準物体の真円からなる回折環の半径と、第１回折環撮像工程によって撮像された基準物体の回折環の形状を表す所定角度ごとのイメージングプレートの回転中心からの距離との比は、イメージングプレートの法線方向がＸ線の出射方向と一致している場合にイメージングプレートに撮像される測定対象物の回折環の形状を表す所定角度ごとのイメージングプレートの回転中心からの距離と、第２回折環撮像工程によって撮像された測定対象物の回折環の形状を表す所定角度ごとのイメージングプレートの回転中心からの距離との比にほぼ等しい。したがって、イメージングプレートの法線方向とＸ線の出射方向とが一致していなくても、第１補正手段によって計算されるイメージングプレートの回転中心からの距離は、イメージングプレートの法線方向がＸ線の出射方向と一致している場合のイメージングプレートの回転中心からの距離を精度よく表すものとなり、測定対象物の残留応力を精度よく測定できるようになる。なお、ここで回転中心からの距離とは、実際の回転中心からの距離を意味する場合と、実際の回転中心からの距離とほぼ一致しているが、イメージングプレートの法線方向がＸ線の出射方向と一致している場合にイメージングプレートに撮像される基準物体の真円からなる回折環の中心からの距離を意味する場合がある。
【００１２】
前記本発明の特徴においては、例えば、第１回折環撮像工程は、回転角度検出手段によって検出された回転角度を用いて回転手段を制御し、イメージングプレートの複数の異なる回転角度位置ごとに基準物体に向けてＸ線出射器からＸ線を照射して、基準物体で回折したＸ線によってイメージングプレートに基準物体の複数の回折環をそれぞれ撮像し、第１回折環形状検出工程は、イメージングプレートに撮像された基準物体の複数の回折環の形状をそれぞれ検出し、かつ補正手段は、第１回折環形状検出工程により検出された複数の回折環の形状からそれぞれ定まり、前記複数の回折環の位置にそれぞれ関係した複数の点又は軸をそれぞれ検出する定点軸検出手段と、前記検出された複数の点又は軸を用いて、Ｘ線出射器から出射されたＸ線の光軸がイメージングプレートと交差する点をＸ線出射点として検出するＸ線出射点検出手段（Ｓ１１８）と、基準物体の回折環の形状を表す所定角度ごとのイメージングプレートの回転中心からの距離、測定対象物の回折環の形状を表す所定角度ごとのイメージングプレートの回転中心からの距離、及び所定角度を、前記検出されたＸ線出射点を用いて補正する第２補正手段（Ｓ８１０）とを備え、第1補正手段による計算は第２補正手段による補正を行った後に行うことにある。
【００１３】
この場合、より具体的には、第１回折環撮像工程は、イメージングプレートの１８０度異なる回転角度位置ごとにイメージングプレートに基準物体の２つ回折環をそれぞれ撮像し、定点軸検出手段は、前記検出された基準物体の２つ回折環の形状から、基準物体の２つ回折環の重心位置をそれぞれ検出し、Ｘ線出射点検出手段は、前記検出された２つ回折環の重心位置の中間点をＸ線出射点として検出する。また、定点軸検出手段は、前記検出された基準物体の複数の回折環の形状から、基準物体の複数の回折環の重心位置をそれぞれ検出し、Ｘ線出射点検出手段は、前記検出された複数の回折環の重心位置が円周上にある円の中心位置をＸ線出射点として検出する。
【００１４】
これによれば、出射Ｘ線の光軸とイメージングプレートの回転軸とが一致していない場合でも、この一致していないことにより発生する誤差をなくす補正を行ったうえで、前記第1補正手段による計算を行うことができ、測定対象物の残留応力を精度よく測定できるようになる。
【００１５】
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】
【００１６】
【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基準物体回折環測定プログラムを示すフローチャートである。
【図４】図３及び図１０の第１回折環撮像ルーチンを詳細に示すフローチャートである。
【図５Ａ】図３及び図１０の第１回折環読取りルーチンの前半部分を詳細に示すフローチャートである。
【図５Ｂ】前記第１回折環読取りルーチンの後半部分を詳細に示すフローチャートである。
【図６】図３及び図１０の回折環形状検出ルーチンを詳細に示すフローチャートである。
【図７】図３及び図１０の回折環消去ルーチンを詳細に示すフローチャートである。
【図８】図３の第２回折環撮像ルーチンを詳細に示すフローチャートである。
【図９Ａ】図３の第２回折環読取りルーチンの前半部分を詳細に示すフローチャートである。
【図９Ｂ】前記第２回折環読取りルーチンの後半部分を詳細に示すフローチャートである。
【図１０】図１のコントローラによって実行される測定対象物回折環測定プログラムを示すフローチャートである。
【図１１】イメージングプレートの取付けが良好でなくても正確に残留応力を計算できることを説明するための説明図である。
【図１２】テーブルの回転位置により回折環の重心がＸ線出射点を中心に変化することを説明するための説明図である。
【図１３】複数の残留応力「０」の回折環からＸ線出射点を計算する方法を説明するための説明図である。
【図１４】Ｘ線出射点とイメージングプレートの回転中心とのずれによる補正を説明するための説明である。
【図１５】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１６】読取りポイントの軌跡を説明する説明図である。
【図１７】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１８】イメージングプレートの取付けの仕方により残留応力「０」の回折環が真円にならないことがあることを説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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９Ｂのサブルーチンを含む図３に示す基準物体回折環測定プログラム及び図１０に示す測定対象物回折環測定プログラムを実行する。コントローラＣＴには、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、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。
【００４２】
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の回折環の形状を測定することについて説明する。この場合、イメージングプレート２８がテーブル２７に適切に取付けられていなくて、イメージングプレート２８の法線方向がＸ線出射方向と正確に一致していなかったり、イメージングプレート２８が歪んでいたりするために、測定された測定対象物ＯＢの回折環の形状に誤差が生じる。また、イメージングプレート２８の回転中心とＸ線出射点とが正確に一致していないために、更に誤差が加わることがある。この誤差をなくすために、測定対象物ＯＢと同一物質の残留応力「０」の基準物体ＢＯＢを用意して、Ｘ線による基準物体ＢＯＢの回折環の形状を測定する。そして、基準物体ＢＯＢの回折環の測定による半径用補正データ及びＸ線出射点データを取得し、その後に、残留応力の検出のためにＸ線による測定対象物ＯＢの回折環の形状を測定するとともに、その測定値を前記半径用補正データ及びＸ線出射点データで補正するようにしている。このような動作について具体的に説明する前に、前記半径用補正データ及びＸ線出射点データについて説明しておくとともに、前記データを得ることで、イメージングプレート２８が良好にテーブル２７に取付けられていなくても、測定対象物ＯＢの回折環の形状を補正することで精度よく残留応力を計算することができる理由について説明しておく。
【００４３】
図１１（ａ）に示すように、イメージングプレート２８がテーブル２７に良好に取付けられている状態で、残留応力「０」の物体（以下、基準物体ＢＯＢという）によってイメージングプレート２８に形成される回折環（基準回折環）の半径をＲ０とし、残留応力が測定される測定対象物ＯＢによってイメージングプレート２８に形成される回折環（測定対象物ＯＢの回折環）の半径をＲ１とする。そして、イメージングプレート２８がテーブル２７に斜めに取付けられた状態で、前記基準物体ＢＯＢによってイメージングプレート２８に形成される回折環の半径をＲ0’とし、前記測定対象物ＯＢによってイメージングプレート２８に形成される回折環の半径をＲ1'とする。これらの半径は一定回転位置のものとする。回折環で示すと、図１１（ｂ）のようになる。
【００４４】
基準回折環が撮像される場合の回折Ｘ線の方向（一点鎖線）と、測定対象物ＯＢによる回折環が撮像される場合の回折Ｘ線の方向（破線）のずれは微量であるので、イメージングプレート２８に回折Ｘ線が照射される付近では、これらの２つの方向は平行であるとみなすことができる。そして、イメージングプレート２８が斜めに取付けられていても、中心付近では正常な位置にあるとすれば、半径Ｒ０，Ｒ１，Ｒ0’Ｒ1’は、図１１（ｃ）に示す関係になり、Ｒ０／Ｒ１＝Ｒ0’／Ｒ1’の関係が成り立つ。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が既知であれば、基準回折環の半径Ｒ０も既知であるので、回折環の全ての回転角度において、基準物体ＢＯＢの半径Ｒ0’を取得しておけば、測定対象物ＯＢの回折環の半径Ｒ1’から、良好に取付けられているイメージングプレート２８での測定対象物ＯＢの回折環の半径Ｒ１を得ることができ、全ての回転位置で回折環の半径Ｒ１を得れば、良好に取付けられているイメージングプレート２８での回折環（測定対象物ＯＢの正規回折環）の形状を得ることができる。そして、この測定対象物ＯＢの正規回折環の形状を用いれば、測定対象物ＯＢの精度のよい残留応力を計算することができる。
【００４５】
上記説明では、イメージングプレート２８がテーブル２７に対して斜めに取付けられていても、中心付近では正常な位置にあるとした。しかし、イメージングプレート２８がテーブル２７に対して斜めに取付けられていて中心付近でも正常な位置にない場合は、図１１（ｄ）に示す関係になるが、半径Ｒ0’Ｒ1’に比べて、出射Ｘ線の光軸方向と回折Ｘ線の方向の角度により中心付近で生じる半径方向の距離は微量であるので、この場合も、Ｒ０／Ｒ１＝Ｒ0’／Ｒ1’の関係が成り立つとみなしてもよい。同様に、イメージングプレート２８が歪んでいても、個々の回転角度で半径方向に見た歪みは直線とみなしてよいレベルであれば、Ｒ０／Ｒ１＝Ｒ0’／Ｒ1’の関係が成り立つとみなしてもよい。よって、この測定対象物ＯＢの正規回折環の半径を得る計算方法は、イメージングプレート２８の取付け全てにおいて当てはめることができる。
【００４６】
上記説明から分かるように、測定対象物ＯＢの正規回折環を得るには、基準物体ＢＯＢによる回折環と測定対象物ＯＢによる回折環の各回転位置での半径をそれぞれ用いればよいが、半径を求めるには中心位置が必要である。この中心位置は、出射Ｘ線の光軸とイメージングプレート２８とが交差する点（Ｘ線出射点）である。
【００４７】
テーブル２７の回転軸と出射Ｘ線の光軸とが一致していれば、光ヘッドＰＵＨからのレーザ照射において回転角度と半径からレーザ照射点を検出する際に、テーブル２７の回転軸で半径「０」になるように調整しておけば、イメージングプレート２８の取付けの良否によらず、出射Ｘ線の光軸とイメージングプレート２８とが交差する点（Ｘ線出射点）は常に原点である。しかし、テーブル２７の回転軸と出射Ｘ線の光軸とは微妙にずれていることが多く、そのような場合はイメージングプレート２８の取付けの仕方により、出射Ｘ線の光軸とイメージングプレート２８とが交差する点（Ｘ線出射点）は異なるため、Ｘ線出射点を検出し、そのＸ線出射点を中心にして回折環の各回転位置での半径及び回転角度を求める必要がある。以下に、Ｘ線出射点を検出する方法について説明する。
【００４８】
テーブル２７の回転軸と出射Ｘ線の光軸とがずれており、イメージングプレート２８が良好に取付けられていない場合、撮像される回折環は真円でなくなるとともに、テーブル２７の回転位置を変化させると、図１２に実線Ａと破線Ｂで示すように、イメージングプレート２８の位置が変化し、撮像される回折環の位置も変化する。イメージングプレート２８が傾いて取付けられている場合、撮像される回折環は楕円になるが、この楕円の中心（すなわち重心）は、テーブル２７の回転軸に対する出射Ｘ線の光軸の傾きが微量であれば、図１２に示されたＡ，Ｂの中心（重心）のようにほぼＸ線出射点を中心に位置が変化する。これは、撮像される回折環が楕円でない場合であっても、テーブル２７の回転軸と出射Ｘ線の光軸とのずれが微量であれば、テーブル２７の回転位置を変化させると、回折環はほぼＸ線出射点を中心に回転したように位置が変化するので、回折環の重心は、ほぼＸ線出射点を中心に位置が変化する。すなわち、テーブル２７（イメージングプレート２８）の複数の回転位置で撮像される回折環の重心が円周上にある円の中心を求めればＸ線出射点を求めることができる。
【００４９】
具体的には、図１３（ａ）に示すように、１８０度の異なる回転角度で回折環を作成して、それぞれの重心（×印）を求めれば、Ｘ線出射点は２つの重心（×印）の中間点（黒丸印）として求めることができる。また、図１３（ｂ）に示すように、３つの異なる回転角度で回折環を撮像して、それぞれの重心を求めれば、Ｘ線出射点は３つの重心（×印）が円周上にある円の中心（黒丸印）として求めることができる。もちろん、４つ以上の異なる回転角度で回折環を撮像して、４つ以上の重心（×印）が円周上にある円の中心（黒丸印）として求めることができる。この重心は、以下のようにして求めることができる。
【００５０】
回折環の形状は、半径Ｒ0’及び回転角度θにより表されるデータの集合として得ることができる。なお、後述する具体的実施形態では、回折環の重心位置を求めるための回折環の半径として、残留応力「０」の基準物体ＢＯＢによる回折環の半径として半径Ｒ0’を用いているので、それに合わせるための半径としてＲ0’を採用した。そして、半径Ｒ0’及び回転角度θを用いて回折環をＸＹ座標で表すと、回折環の形状は、（Ｒ0’・cosθ，Ｒ0’・sinθ）のデータの集合として表される。そして、重心位置のＸ座標値は(ΣＲ0’・cosθ)／(データ数)として表され、重心位置のＹ座標値は(ΣＲ0’・sinθ)／(データ数)として表される。
【００５１】
そして、これらの重心位置を複数（本実施形態では１８０度の異なる回転角度の２個）を求めて、それらの中間点をＸ線出射点と定めることができる。具体的には、複数の重心位置のＸ座標値の平均値がＸ線出射点のＸ座標Ｘ１として計算され、複数の重心位置のＹ座標値の平均値がＸ線出射点のＹ座標Ｙ１として計算される。
【００５２】
このようにして、Ｘ線出射点（Ｘ１，Ｙ１）を求めた後、測定対象物ＯＢによる回折環の形状すなわちイメージングプレート２８の回転中心を中心として、回転角度θに応じて変化する回折環の半径Ｒ１を測定し、測定した回折環の半径Ｒ１及びそのときの回転角度θを、Ｘ線出射点（Ｘ１，Ｙ１）を用いて、Ｘ線出射点（Ｘ１，Ｙ１）を中心とする回折環の半径Ｒａ及びそのときの回転角度θａに補正する。図１４に示すように、測定対象物ＯＢによってイメージングプレート２８に形成された回折環の形状を測定する際のイメージングプレート２８の回転中心をＯとし、前記回転中心Ｏを原点としてＸ線出射点のＸＹ座標の原点をＯａ（Ｘ１，Ｙ１）とする。そして、測定対象物ＯＢによる回折環の測定により、測定対象物ＯＢの回折環の回転角度θに対応した半径がＲ１’であれば、このときの回転中心位置はＯで表された位置であるので、Ｘ線出射点を中心Ｏａとする半径Ｒ1a’及び回転角度θａは下記数１，２のように表される。
【００５３】
【数１】
0005522411.tif 000002
【数２】
0005522411.tif 000003
【００５４】
また、基準物体ＢＯＢによる回折環の測定により、基準物体ＢＯＢの回折環の回転角θに対応した半径がＲ０’であれば、このときの回転中心位置もＯで表された位置であるので、Ｘ線出射点を中心Ｏａとする半径Ｒ0a’及び回転角度θ0aは下記数３，４のように表される。
【数３】
0005522411.tif 000004
【数４】
0005522411.tif 000005
そして、Ｒ０’とＲ１’のずれが微量であるので、θａとθ0aは同じ値とみなすことができる。よって、回転角度θａごとに、このように補正した半径Ｒ1a’及び半径Ｒ0a’を前記式Ｒ０／Ｒ１＝Ｒ0’／Ｒ1’のＲ1’及びＲ0’として用いれば、測定対象物ＯＢの正規回折環の半径Ｒ１を全ての回転角度において得ることができ、正規回折環の形状を得ることができる。そして、この正規回折環の形状から、ｃｏｓα法により、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ようになる。次に、測定対象物ＯＢの残留応力を求めるために、上記回折環の半径Ｒ1a’，Ｒ0a’及び回転角度θａの補正演算を用いて回折環の形状を計算する具体的方法について説明する。
【００５５】
まず、作業者は、基準物体ＢＯＢ（残留応力「０」の物体）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、基準物体ＢＯＢをフレームＦＲ内にセットする。なお、この場合、残留応力「０」の基準物体ＢＯＢとは、物体に鉄粉を糊塗した残留応力「０」の鉄材である。作業者が、入力装置５５を用いて、基準物体ＢＯＢの材質（例えば、鉄）を入力し、基準回折環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に示す基準物体回折環測定プログラムの実行をステップＳ１００にて開始する。
【００５６】
この基準物体回折環測定プログラムの実行開始後、コントローラＣＴは、ステップＳ１０２にて第１回折環撮像ルーチンを実行する。この第１回折環撮像ルーチンは図４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、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Ｓ２０４にて、フィードモータ制御回路２２及び位置検出回路２１を制御することにより、フィードモータ１８を作動させて、位置検出回路２１との協働によりイメージングプレート２８を回折環撮像位置へ移動させる。
【００５７】
次に、コントローラＣＴは、ステップＳ２０６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Ｓ２０８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Ｓ２１０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Ｓ２１２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Ｓ２１４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。
【００５８】
そして、コントローラＣＴは、ステップＳ２１６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Ｓ２２６にて、第１回折環撮像ルーチンの実行を終了する。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Ｓ２０８〜Ｓ２１４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Ｓ２１６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Ｓ２０２〜Ｓ２１２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Ｓ２０２〜Ｓ２０６の処理は、実質的には不要である。
【００５９】
一方、ステップＳ２１２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Ｓ２１２にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ２１８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Ｓ２２０にて時間計測を開始し、ステップＳ２２２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Ｓ２２２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Ｓ２２２にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ２２４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Ｓ２２６にて第１回折環撮像ルーチンの実行を終了する。
【００６０】
これにより、残留応力「０」である基準物体ＢＯＢによる回折環がイメージングプレート２８に撮像される。
【００６１】
前記第１回折環撮像ルーチンの実行後、コントローラＣＴは、図３のステップＳ１０４にて、図５Ａ及び図５Ｂの第１回折環読取りルーチンの実行を開始する。この場合、コントローラＣＴは、この第１回折環読取りルーチンの実行に並行して、図６の回折環形状検出ルーチンの実行をも開始する。第１回折環読取りルーチンの実行は図５Ａ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すなわち基準物体ＢＯＢの回折環の基準半径である。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。
【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、位置検出回路２１の作動を開始させる。そして、ステップＳ３０６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。
【００６３】
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、図１５（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１５(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。
【００６４】
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１５(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Ｓ３０６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。
【００６５】
次に、コントローラＣＴは、ステップＳ３０８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Ｓ３１０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。
【００６６】
次に、コントローラＣＴは、ステップＳ３１２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Ｓ３１２の処理後、コントローラＣＴは、ステップＳ３１４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。
【００６７】
次に、コントローラＣＴは、ステップＳ３１６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Ｓ３０８，Ｓ３１６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。
【００６８】
前記ステップＳ３１６の処理後、コントローラＣＴは、ステップＳ３１８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１６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。
【００６９】
次に、コントローラＣＴは、ステップＳ３２０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Ｓ３２０にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ３２０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Ｓ３２０にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ３２２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Ｓ３２４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Ｓ３２４にて「Ｎｏ」と判定してステップＳ３２２，Ｓ３２４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Ｓ３２４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Ｓ３２６に進む。
【００７０】
ステップＳ３２６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Ｓ３２６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。
【００７１】
次に、コントローラＣＴは、ステップＳ３２８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Ｓ３２８にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ３３２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Ｓ３２８にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ３３０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Ｓ３３２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。
【００７２】
ステップＳ３３２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Ｓ３３４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Ｓ３３４にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ３２２に戻る。
【００７３】
そして、前述したステップＳ３２２〜Ｓ３３４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Ｓ３２２〜Ｓ３３４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Ｓ３２８，Ｓ３３０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。
【００７４】
このようなステップＳ３２２〜Ｓ３３４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Ｓ３３４にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ３３６にて、後述の回折環形状検出ルーチン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Ｓ３３６にて「Ｎｏ」と判定し、ステップＳ３３８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Ｓ３４０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Ｓ３２０〜Ｓ３４０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Ｓ３２０〜Ｓ３４０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。
【００７５】
そして、前記回折環形状検出ルーチン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Ｓ３３６にて「Ｙｅｓ」と判定し、図５ＢのステップＳ３４２に進む。ここで、この第１回折環読取りルーチンと並行して実行されている回折環形状検出ルーチンについて説明する。
【００７６】
回折環形状検出ルーチンの実行は図６のステップ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、第１回折環読取りルーチン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、第１回折環読取りルーチンで用いられる周方向番号ｎとは独立したものである。
【００７７】
前記ステップＳ４０２の処理後、コントローラＣＴは、ステップＳ４０４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変数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Ｓ４０４にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ４０６にて周方向番号ｎに「１」を加算し、ステップＳ４０８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Ｓ４０８にて「Ｎｏ」と判定してステップＳ４０４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Ｓ４０８にて「Ｙｅｓ」と判定して、周方向番号ｎを「１」に戻すためにステップＳ４０２に戻る。
【００７８】
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Ｓ４０４にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ４１０にて前記図５ＡのステップＳ３２６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Ｓ４１０にて「Ｎｏ」と判定して、前述したステップＳ４０６，Ｓ４０８の処理を実行してステップＳ４０４又はステップＳ４０２に戻る。このステップＳ４１０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５ＡのステップＳ３３０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。
【００７９】
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Ｓ４１０にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ４１２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１７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Ｓ４１２にて「Ｎｏ」と判定して、前述したステップＳ４０６，Ｓ４０８の処理を実行してステップＳ４０４又はステップＳ４０２に戻る。
【００８０】
このように、ステップＳ４０２〜Ｓ４１２を繰り返し実行している間に、並行して実行されている第１回折環読取りルーチンの処理により、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Ｓ４１２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Ｓ４１２にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ４１４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Ｓ４１６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Ｓ４１６にて「Ｎｏ」と判定し、前述したステップＳ４０６，Ｓ４０８の処理を実行してステップＳ４０４又はステップＳ４０２に戻る。
【００８１】
このようにステップＳ４０２〜Ｓ４１６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Ｓ４１６にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップＳ４１８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Ｓ４２０にて回折環形状検出ルーチンの実行を終了する。
【００８２】
ここで、図５Ａ及び図５Ｂの第１回折環読取りルーチン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５ＡのステップＳ３３６にて「Ｙｅｓ」と判定し、図５ＢのステップＳ３４２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Ｓ３４４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Ｓ３４６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Ｓ３４８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を停止させて、ステップＳ３５０にて回折環形状検出ルーチンの実行を終了する。なお、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。
【００８３】
なお、今後の処理においては、上記図５Ａの第１回折環読取りルーチンのステップＳ３０２の処理により算出記憶された半径Ｒ０は、テーブル２７に良好に取付けられた残留応力「０」である基準物体ＢＯＢの回折環の半径Ｒ０を表すデータとして扱われる。また、図６の回折環形状検出ルーチンのステップＳ４１４の処理により検出記憶された周方向番号ｎ（１〜Ｎ）すなわち回転角度０，θo，２・θo・・・(Ｎ−１) ・θoに対応した基準物体ＢＯＢの回転角度ごとの回折環のピーク半径ｒｐ(ｎ)（１〜Ｎ）は、イメージングプレート２８がテーブル２７に良好でない状態で取付けられた、残留応力「０」である基準物体ＢＯＢによる回折環の形状すなわち半径Ｒ0’を表す回転角度θｏごとのデータとして扱われる。したがって、今後の処理においては、前記ピーク半径ｒｐ(ｎ)（１〜Ｎ）を、テーブル２７に良好でない状態で取付けられた残留応力「０」である基準物体ＢＯＢによる回折環の半径Ｒ0’(１)，Ｒ0’(２)・・・Ｒ0’(Ｎ)という。
【００８４】
ふたたび、図３の説明に戻ると、コントローラＣＴは、前記ステップＳ１０４の処理後、ステップＳ１０６にて、前記テーブル２７に良好でない状態で取付けられた基準物体ＢＯＢの回転角度ごとの回折環の重心位置を計算する。上述したように、重心位置のＸ座標値は(ΣＲ0’・cosθ)／(データ数)として表されるとともに、重心位置のＹ座標値は(ΣＲ0’・sinθ)／(データ数)で表される。そして、前記Ｒ0’は、前記メモリに記憶されている回折環の半径Ｒ0’(１)，Ｒ0’(２)・・・Ｒ0’(Ｎ)に対応し、前記θは回転角度０，θo，２・θo・・・(Ｎ−１) ・θoに対応するので、これらの半径Ｒ0’(１)，Ｒ0’(２)・・・Ｒ0’(Ｎ)及び回転角度０，θo，２・θo・・・(Ｎ−１) ・θoを用いて重心位置のＸ及びＹ座標値を下記数５，６の演算式により計算できる。
【００８５】
【数５】
0005522411.tif 000006
【数６】
0005522411.tif 000007
【００８６】
前記ステップＳ１０６の処理後、コントローラＣＴは、ステップＳ１０８にて図７の回折環消去ルーチンを実行する。回折環消去ルーチンの実行は、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、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。
【００８７】
次に、コントローラＣＴは、ステップＳ５０４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Ｓ５０６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。
【００８８】
前記ステップＳ５０６の処理後、コントローラＣＴは、ステップＳ５０８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Ｓ５１０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Ｓ５１０にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ５０８，Ｓ５１０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。
【００８９】
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Ｓ５１０にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ５１２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Ｓ５１４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。
【００９０】
前記ステップＳ５１４の処理後、コントローラＣＴは、ステップＳ５１６にて位置検出回路２１の作動を停止させ、ステップＳ５１８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Ｓ５２０にて回折環消去ルーチンの実行を終了する。
【００９１】
ふたたび、図３の説明に戻ると、コントローラＣＴは、前記ステップＳ１０８の処理後、ステップＳ１１０にて図８の第２回折環撮像ルーチンを実行する。この第２回折環撮像ルーチンは図８のステップＳ６００にて開始され、コントローラＣＴは、ステップＳ６０２にて、回転角度検出回路２６を作動させるとともに、スピンドルモータ制御回路２５を作動させてイメージングプレート２８を低速回転させ、回転角度検出回路２６の検出回転角度θｐが１８０度になった時点で、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の回転を停止させる。これにより、イメージングプレート２８は、第1回折環撮像時よりも１８０度ずれた回転角度に設定される。次に、コントローラＣＴは、ステップＳ６０４にて、上述した図４の第１回折環撮像ルーチンのステップＳ２０４の処理と同様に、フィードモータ１８を作動させてイメージングプレート２８を回折環撮像位置へ移動させる。
【００９２】
次に、コントローラＣＴは、上述した図４の第１回折環撮像ルーチンのステップＳ２０８,Ｓ２２０〜Ｓ２２４と同様なステップＳ６０６〜Ｓ６１２の処理により、測定対象物ＯＢにＸ線を所定の設定時間だけ照射して、ステップＳ６１４にてこの第２回折環撮像ルーチンの実行を終了する。この場合、昇降ステージ１２ａの高さ調節は前記第１回折環撮像ルーチンの実行により終了しているので、図４の第１回折環撮像ルーチンにおける前記昇降ステージ１２ａの高さ調節のためのステップＳ２０６，Ｓ２１０〜Ｓ２１８の処理は省略されている。これにより、前記第１回折環読取りルーチンの場合から１８０度だけイメージングプレート２８を回転した状態において、残留応力「０」である基準物体ＢＯＢの基準回折環がイメージングプレート２８に撮像される。
【００９３】
前記第２回折環撮像ルーチンの実行後、コントローラＣＴは、図３のステップＳ１１２にて、図９Ａ及び図９Ｂの第２回折環読取りルーチンの実行を開始する。この場合、コントローラＣＴは、この第２回折環読取りルーチンの実行に並行して、図６の回折環形状検出ルーチンの実行をも開始する。第２回折環読取りルーチンはステップＳ７００〜Ｓ７５０からなり、ステップＳ７００〜Ｓ７２０及びステップＳ７２４〜Ｓ７５０は、図５Ａの第１回折環読取りルーチンのステップＳ３００，Ｓ３０４〜Ｓ３２２及びＳ３２４〜Ｓ３５０の処理と同じである。異なる点は、図５ＡのステップＳ３０２の回折環基準半径Ｒ０の計算処理が省略されている点と、図９ＡのステップＳ７２２の回転角度θｐを１８０度ずらす処理が追加されているのみである。ステップＳ７２２の具体的な処理においては、ステップＳ７２０の処理によって検出された回転角度θｐが０〜１８０度の範囲にあれば、この回転角度θｐに１８０度を加算し、またステップＳ７２０の処理によって検出された回転角度θｐが１８０〜３６０度の範囲にあれば、この回転角度θｐから１８０度を減算する。前者の相違点は、回折環基準半径Ｒ０を重複して計算する必要がないためである。後者の相違点は、前記ステップＳ１１０の第２回折環撮像ルーチンにおいては、前記ステップＳ１０２の第１回折環撮像ルーチンに場合に比べて、イメージングプレート２８を１８０度回転させて回折環を撮像しており、この撮像した回折環を撮像したときの状態で第１回折環読取りルーチンの場合と同一の座標軸で検出するためである（図１２及び図１３参照）。
【００９４】
この第２回折環読取りルーチン及び回折環形状検出ルーチンの実行により、前述した第１回折環読取りルーチン及び回折環形状検出の場合と同様に、周方向番号ｎ（１〜Ｎ）すなわち回転角度０，θo，２・θo・・・(Ｎ−１) ・θoに対応した基準物体ＢＯＢの回転角度ごとの回折環のピーク半径ｒｐ(ｎ)（１〜Ｎ）が検出記憶される。そして、このピーク半径ｒｐ(ｎ)（１〜Ｎ）は、イメージングプレート２８がテーブル２７に斜めに取付けられた状態において残留応力「０」である基準物体ＢＯＢによる回折環の半径Ｒ0’(１)，Ｒ0’(２)・・・Ｒ0’(Ｎ)であって、イメージングプレート２８を前記第１回折環読取りルーチンの場合に比べて１８０度だけ回転させた状態の回折環の半径Ｒ0’(１)，Ｒ0’(２)・・・Ｒ0’(Ｎ)に対応する。
【００９５】
ふたたび、図３の説明に戻ると、コントローラＣＴは、前記ステップＳ１１２の処理後、ステップＳ１１４にて、テーブル２７に良好でない状態で取付けられたイメージングプレート２８を１８０度回転させた状態で、残留応力「０」である基準物体ＢＯＢの回転角度ごとのイメージングプレート２８に形成された回折環の重心位置を計算する。上述したように、この場合、重心位置のＸ座標値は(ΣＲ0’・cosθ)／(データ数)として表されるとともに、重心位置のＹ座標値は(ΣＲ0’・sinθ)／(データ数)で表されるので、この場合の重心位置のＸ座標及びＹ座標は、前記ステップＳ１１２の第２回折環読取りルーチン及び回折環形状検出ルーチンの処理よって入手した回転角度ごとの半径Ｒ0’(１)，Ｒ0’(２)・・・Ｒ0’(Ｎ)を用いて上記数５，６の演算式により計算する。
【００９６】
前記ステップＳ１１４の処理後、コントローラＣＴは、ステップＳ１１６にて図７の回折環消去ルーチンを実行する。この回折環消去ルーチンの実行により、上述した場合と同様にして、前記ステップＳ１１０の第２回折環撮像ルーチンの実行によりイメージングプレート２８に撮像された回折環が消去される。
【００９７】
前記ステップＳ１１６の処理後、コントローラＣＴは、ステップＳ１１８にて、前記ステップＳ１０６にて計算した回折環の重心位置と、前記ステップＳ１１４に計算した重心位置とを用いて、Ｘ線出射点Ｘ１，Ｙ１を計算する。このＸ線出射点Ｘ１，Ｙ１の計算に関しては、上述したとおりであり、前記計算した２つの重心位置の中間位置がＸ線出射点Ｘ１，Ｙ１として計算される。具体的には、ステップＳ１０６，Ｓ１１４にて前記数３の演算によりそれぞれ計算した重心位置の２つのＸ座標値の中央値（すなわち平均値）がＸ線出射点のＸ座標値Ｘ１として計算され、ステップＳ１０６，Ｓ１１４にて前記数４の演算によりそれぞれ計算した重心位置の２つのＹ座標値の中央値（すなわち平均値）がＸ線出射点のＸ座標値Ｘ１として計算される。前記ステップＳ１１８の処理後、コントローラＣＴはステップＳ１２０にて基準物体回折環測定プログラムの実行を終了する。
【００９８】
次に、作業者は、残留応力を測定しようとする測定対象物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。そして、作業者は、入力装置５５を用いて、測定対象物ＯＢの回折環の測定開始を指示する。これにより、コントローラＣＴは、図１０に示す測定対象物回折環測定プログラムの実行をステップＳ８００にて開始する。
【００９９】
この測定対象物回折環測定プログラムの実行開始後、コントローラＣＴは、ステップＳ８０２にて上述した図４の第１回折環撮像ルーチンを実行する。この第１回折環撮像ルーチンの実行により、イメージングプレート２８が基準回転位置にある状態すなわち回転角度０度の状態で、イメージングプレート２８上に回折環が撮像される。次に、コントローラＣＴは、ステップＳ８０４にて、上述した図５Ａ及び図５Ｂの第１回折環読取りルーチンの実行を開始する。この場合も、コントローラＣＴは、この第１回折環読取りルーチンの実行に並行して、図６の回折環形状検出ルーチンの実行を開始する。この第１回折環読取りルーチンの実行により、周方向番号ｎ（１〜Ｎ）すなわち回転角度０，θo，２・θo・・・(Ｎ−１) ・θoに対応した測定対象物ＯＢの回転角度ごとの回折環のピーク半径ｒｐ(ｎ)（１〜Ｎ）が検出記憶される。なお、今後の処理においては、前記検出記憶された周方向番号ｎ（１〜Ｎ）すなわち回転角度０，θo，２・θo・・・(Ｎ−１) ・θoに対応した測定対象物ＯＢの回転角度ごとの回折環のピーク半径ｒｐ(ｎ)（１〜Ｎ）は、イメージングプレート２８がテーブル２７に良好でない状態で取付けられた測定対象物ＯＢによる回折環の形状すなわち半径Ｒ１’を表す回転角度θｏごとのデータとして扱われる。したがって、今後の処理においては、ピーク半径ｒｐ(ｎ)（１〜Ｎ）を、テーブル２７に良好でない状態で取付けられた測定対象物ＯＢによる回折環の半径Ｒ1’(１)，Ｒ1’(２)・・・Ｒ1’(Ｎ)という。なお、この場合、図５ＡのステップＳ３０２の回折環基準半径Ｒ０の計算は実行されるが、この計算は前記残留応力「０」である場合の前記図５ＡのステップＳ３０２にて実行されているので、実際にはこの処理は不要である。
【０１００】
前記ステップＳ８０４の処理後、コントローラＣＴは、ステップＳ８０６にて図７の回折環消去ルーチンを実行する。この回折環消去ルーチンの実行により、上述した場合と同様にして、前記ステップＳ８０２の第１回折環撮像ルーチンの実行によりイメージングプレート２８に撮像された測定対象物ＯＢに関する回折環が消去される。
【０１０１】
前記ステップＳ８０６の処理後、コントローラＣＴは、ステップＳ８０８にて、イメージングプレート２８の回転中心とＸ線出射点とが正確に一致していないための回折環の半径の測定誤差を補正するとともに、前記測定半径に対応した回転角度を補正する。すなわち、測定対象物ＯＢによる回折環の半径Ｒ１’(ｎ)（ｎ＝１〜Ｎ）及びそれらに対応した回転角θ(ｎ)（＝(ｎ−１)・θo）（ｎ＝１〜Ｎ）を、前記図３のステップＳ１１８の処理によって計算したＸ線出射点のＸＹ座標値Ｘ１，Ｙ１を用いて補正することにより、Ｘ線出射点を原点とする回折環の各点の半径Ｒ1a’(ｎ)（ｎ＝１〜Ｎ）及びそれに対応した回転角度θａ(ｎ) （ｎ＝１〜Ｎ）を計算する。そして、基準物体ＢＯＢによる回折環の半径Ｒ０’(ｎ)（ｎ＝１〜Ｎ）を同様にＸ線出射点のＸＹ座標値Ｘ１，Ｙ１を用いて補正することにより、Ｘ線出射点を原点とする回折環の各点の半径Ｒ0a’(ｎ)（ｎ＝１〜Ｎ）を計算する。この場合、Ｒ１’(ｎ), θ(ｎ) ,Ｒ０’， Ｘ１,Ｙ１ , Ｒ1a’(ｎ), Ｒ0a’(ｎ), θａ(ｎ)は、上述した数１〜３の関係にあるので、測定対象物ＯＢの回折環の半径Ｒ1a’(ｎ)（ｎ＝１〜Ｎ）、それに対応した回転角度θａ(ｎ) （ｎ＝１〜Ｎ）及び基準物体ＢＯＢの回折環の半径Ｒ0a’(ｎ)（ｎ＝１〜Ｎ）は、下記数７〜９の演算により計算される。
【０１０２】
【数７】
0005522411.tif 000008
【数８】
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【数９】
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【０１０３】
前記ステップＳ８０８の処理後、コントローラＣＴは、ステップＳ８１０にて、イメージングプレート２８の法線方向がＸ線出射方向と正確に一致していないために発生する回折環の半径の測定誤差を補正する。すなわち、前記ステップＳ８０８にて計算された測定対象物ＯＢによる回折環の半径の補正値Ｒ1a’(ｎ)（ｎ＝１〜Ｎ）と、基準物体ＢＯＢによる回折環の半径の補正値Ｒ0a’(ｎ)（ｎ＝１〜Ｎ）と、回折環基準半径Ｒ０とを用いて、イメージングプレート２８がテーブル２７に良好に取付けられた状態における測定対象物ＯＢによる回折環（すなわち、測定対象物ＯＢによる正規回折環）の半径Ｒ１(ｎ)（ｎ＝１〜Ｎ）を計算する。これらの半径Ｒ０，Ｒ１，Ｒ1a’Ｒ0a’において成り立つ式は、上述のように、Ｒ０／Ｒ１＝Ｒ0’／Ｒ1’をＲ０／Ｒ１＝Ｒ0a’／Ｒ1a’とした式であるので、下記数１０の演算の実行により正規回折環の半径Ｒ１(１)（ｎ＝１〜Ｎ）を計算する。
【０１０４】
【数１０】
0005522411.tif 000011
【０１０５】
前記ステップＳ８１０の処理後、コントローラＣＴは、ステップＳ８１２にてこの測定対象物回折環測定プログラムの実行を終了する。そして、正規回折環の半径Ｒ１(ｎ)（ｎ＝１〜Ｎ）及びそれに対応した回転角度θａ(ｎ) （ｎ＝１〜Ｎ）を用いて、測定対象物ＯＢの残留応力がｃｏｓα法によって計算される。
【０１０６】
上記動作説明からも理解できるように、上記実施形態によれば、図５ＡのステップＳ３０２の処理により、イメージングプレート２８の法線方向がＸ線の出射方向と一致している場合にイメージングプレート２８に撮像される基準物体ＢＯＢの真円からなる回折環の半径が計算される。図３のステップＳ１０２，Ｓ１０４の処理により、基準物体ＢＯＢの回折環の形状を表す所定角度ごとのイメージングプレート２８の回転中心からの距離が検出される。また、図１０のステップＳ８０２，Ｓ８０４の処理により、測定対象物ＯＢの回折環の形状を表す所定角度ごとのイメージングプレート２８の回転中心からの距離が検出される。そして、図１０のステップＳ８１０の処理により、前記基準物体ＢＯＢの真円からなる回折環の半径と、前記基準物体ＢＯＢの回折環の形状を表す所定角度ごとのイメージングプレート２８の回転中心からの距離との比を用いて、測定対象物ＯＢの回折環の形状を表す所定角度ごとのイメージングプレート２８の回転中心からの距離が補正されて、イメージングプレート２８が法線方向がＸ線の出射方向と一致している場合にイメージングプレート２８に撮像される測定対象物ＯＢの回折環の形状を表す所定角度ごとのイメージングプレートの回転中心からの距離（正規回折環の半径）が計算される。その結果、イメージングプレート２８の法線方向とＸ線の出射方向とが一致していなくても、測定対象物ＯＢによる正規回折環の半径が精度よく検出されるので、測定対象物ＯＢの残留応力を精度よく測定できるようになる。
【０１０７】
また、図３のステップＳ１０２，Ｓ１１０により、イメージングプレート２８の１８０度異なる回転角度位置ごとにイメージングプレート２８に基準物体ＢＯＢの２つ回折環がそれぞれ撮像される。図３のステップＳ１０４，Ｓ１１２の処理により、前記撮像された基準物体ＢＯＢの２つ回折環の形状が検出され、図３のステップＳ１０６，Ｓ１１４，Ｓ１１８の処理により、前記基準物体ＢＯＢの２つ回折環の重心位置がそれぞれ検出されるとともに、前記検出された２つ回折環の重心位置の中間点がＸ線出射点として検出される。そして、図１０のステップＳ８０８の処理により、前記検出されたＸ線出射点を用いて、測定対象物ＯＢ及び基準物体ＢＯＢの回折環の形状を表す所定角度ごとのイメージングプレート２８の回転中心からの距離及び所定角度が補正される。その結果、出射Ｘ線の光軸と回転軸とが一致していない場合でも、この一致していないことにより発生する誤差をなくす補正を行ったうえで、上述した正規回折環の半径が計算されるので、さらに精度よく測定対象物ＯＢの残留応力を測定できるようになる。
【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、基準物体ＢＯＢの回折環を撮像したときのイメージングプレート２８から基準物体ＢＯＢまでの距離と、測定対象物ＯＢの回折環を撮像したときのイメージングプレート２８から測定対象物ＯＢまでの距離とがほぼ等しいとして、前記両距離の違いによる誤差について問題視しなかった。しかし、両者の距離が大きく異なる場合、基準物体ＢＯＢの回折環が撮像されるイメージングプレート２８の半径方向位置と、測定対象物ＯＢの回折環が撮像されるイメージングプレート２８の半径方向位置とが大きく異なり、イメージングプレート２８が歪んでいる場合には、誤差が大きくなる可能性がある。また、回転中心とＸ線出射点のずれが大きき場合には、上述した測定対象物ＯＢの回折環に対応する補正された回転角度θａ(ｎ)（ｎ＝１〜Ｎ）と、基準回折環に対応する補正された回転角度θ0a(ｎ)（ｎ＝１〜Ｎ）（上記実施形態ではθａ(ｎ)（ｎ＝１〜Ｎ）に等しいとした）とのずれが大きくなり、誤差が大きくなる可能性がある。よって、測定対象物ＯＢの回折環を撮像するときには、昇降機１２を上下動させて距離を基準物体ＢＯＢの回折環を撮像したときの距離に等しくなるように調整するようにするとよい。
【０１１０】
また、上記実施形態では、テーブル２７を１８０度の異なる回転位置にしてそれぞれの回転位置で基準物体ＢＯＢの回折環を撮像し、２つの重心位置の中間点（円周上の１８０度離れた点）としてＸ線出射点を求めるようにした。しかし、図１３（ｂ）に示すように、３つの異なる回転位置で回折環を撮像し、３つの重心位置が円周上にある円の中心をＸ線出射点として求めるようにしてもよい。また、４つ以上の異なる回転位置で回折環を撮像し、４つ以上の重心位置が円周上にある円の中心をＸ線出射点として求めるようにしてもよい。これらの３つの回折環及び４つ以上の回折環の撮像の場合、各回転位置は等角度間隔でもよいし、異なる角度間隔でもよい。さらに、２つの異なる回転位置で基準回折環を撮像してＸ線出射点を求める場合、２つの異なる回転位置は必ずしも１８０度である必要はない。この場合、２つの重心位置を円周上の２点とし、かつ２つの重心位置と円の中心とを結ぶ角度が回折環を撮像する際のイメージングプレート２８の回転位置間の角度と等しければよい。
【０１１１】
また、上記実施形態においては、基準物体ＢＯＢの回折環の重心位置を求めてＸ線出射点を求めるようにした。しかし、イメージングプレート２８をテーブル２７に取付ける際に、イメージングプレート２８が歪む可能性がなく、傾く可能性のみがある場合には、回折環は必ず楕円になる。したがって、上記実施形態の重心位置に代えて、楕円の焦点位置を用いるようにしもよい。さらに、楕円の長軸が交差する点をＸ線出射点としてもよい。なお、これらの重心位置、焦点位置及び長軸は、回折環の形状でそれぞれ定まり、回折環の位置にそれぞれ関係した情報を示す。
【０１１２】
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。この場合は、回折環形状検出処理においては、所定の回転角度における半径方向の信号強度Ｓの変化を補間法により算出すればよい。これによっても、上記実施形態と同様の効果が得られる。
【０１１３】
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、基準物体ＢＯＢ及び測定対象物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の受光位置が表す基準物体ＢＯＢ及び測定対象物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基準物体ＢＯＢ及び測定対象物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線回折装置のように、イメージングプレート２８と基準物体ＢＯＢ及び測定対象物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。
【０１１４】
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、ＬＥＤ５２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ＬＥＤ５２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ＬＥＤ５２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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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】
【０１１７】
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…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】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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