(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
前記テーブルに固定されていて、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回折光受光器と、
前記回折光受光器の受光面にレーザ光を照射するとともに、前記レーザ光の照射によって前記回折光受光器から出射された光の強度を検出するレーザ検出装置と、
回転することにより前記テーブルを前記貫通孔の中心軸回りに回転させる出力軸を有する回転手段であって、前記出力軸の中心軸が前記貫通孔の中心軸に一致するように配置され、前記Ｘ線が通過可能な貫通孔が前記出力軸に形成されている回転手段と、
前記テーブルを、前記回折光受光器の受光面に平行な方向に、前記Ｘ線出射器及び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、
前記回転手段によって前記テーブルが回転され、かつ前記移動手段によって前記テーブルが移動されている状態で、前記レーザ検出装置によって繰り返し検出された光の強度を、それぞれの光の強度の検出時における前記テーブルの回転角度及び前記レーザ検出装置に対する前記テーブルの相対位置に関連付けて複数の読み取りデータとしてそれぞれ記憶するデータ読み取り手段と、
前記記憶した複数の読み取りデータを用いて前記回折環の形状を検出する回折環形状検出手段を備えたことを特徴とするＸ線回折装置。
【請求項２】
請求項１に記載のＸ線回折装置において、
前記回折環形状検出手段は、前記テーブルの所定の回転角度ごとに、前記回折光受光器の受光面の半径方向の位置と前記レーザ検出装置によって検出した光の強度との関係を表した受光曲線における、前記検出した光の強度のピークの有無を検出し、前記ピークを有する受光曲線が所定数以上存在するとき、前記データ読み取り手段による前記検出した光の強度の前記読み取りデータとしての記憶を終了させることを特徴とするＸ線回折装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のＸ線回折装置において、
前記回折環形状検出手段は、前記レーザ検出装置によって検出された光の強度が所定の基準値より大きいとき、前記光の強度に対応した読み取りデータを前記回折環の形状を検出するためのデータとして採用し、前記レーザ検出装置によって検出された光の強度が所定の基準値以下であるとき、前記光の強度に対応した読み取りデータを前記回折環の形状を検出するためのデータとして採用しないことを特徴とするＸ線回折装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のうちのいずれか１つに記載のＸ線回折装置において、
前記テーブルの回転角度を検出する回転角度検出手段と、
前記レーザ検出装置に対する前記テーブルの相対位置を検出する位置検出手段とを備え、
前記データ読み取り手段は、前記回転角度検出手段によって検出した前記テーブルの回転角度が所定の角度になるごとに、前記レーザ検出装置によって検出した光の強度及び前記位置検出手段によって検出した前記レーザ検出装置に対する前記テーブルの相対位置を１組の読み取りデータとして記憶することを特徴とするＸ線回折装置。
【請求項５】
請求項１乃至３のうちのいずれか１つに記載のＸ線回折装置において、
前記テーブルの回転角度を検出する回転角度検出手段と、
前記レーザ検出装置に対する前記テーブルの相対位置を検出する位置検出手段とを備え、
前記データ読み取り手段は、前記位置検出手段によって検出した前記レーザ検出装置に対する前記テーブルの相対位置が所定の位置になるごとに、前記レーザ検出装置によって検出した光の強度及び前記回転角度検出手段によって検出した前記テーブルの回転角度を１組の読み取りデータとして記憶することを特徴とするＸ線回折装置。
【請求項６】
請求項１乃至３のうちのいずれか１つに記載のＸ線回折装置において、
前記テーブルの回転角度を検出する回転角度検出手段と、
前記レーザ検出装置に対する前記テーブルの相対位置を検出する位置検出手段とを備え、
前記データ読み取り手段は、一定の時間間隔で前記レーザ検出装置によって検出した光の強度、前記回転角度検出手段によって検出した前記テーブルの回転角度、及び前記位置検出手段によって検出した前記レーザ検出装置に対する前記テーブルの相対位置を１組の読み取りデータとして記憶することを特徴とするＸ線回折装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のうちのいずれか１つに記載のＸ線回折装置において、
前記レーザ検出装置は、
前記回折光受光器の受光面に照射するレーザ光を出射するレーザ出射器と、
前記レーザ出射手段から出射されたレーザ光を集光する対物レンズと、
前記対物レンズを前記レーザ光の光軸方向に移動させるアクチュエータと、
受光した光の強度及び形状に応じた受光信号を出力するフォトディテクタと、
前記回折光受光器の受光面のレーザ光照射位置から入射した光を前記フォトディテクタに導くとともに、前記レーザ光の焦点と前記回折光受光器の受光面とのずれに応じて、前記フォトディテクタの受光面に形成される受光した光の形状を異ならせる光学部品とを備え、
前記データ読み取り手段は、
前記フォトディテクタから出力された受光信号に基づいて、前記対物レンズによって集光された前記レーザ光の焦点と前記回折光受光器の受光面とのずれに相当するエラー信号を生成し、前記エラー信号に基づいて、前記レーザ光の焦点と前記回折光受光器の受光面とが一致するように前記アクチュエータを駆動する駆動手段を備えたことを特徴とするＸ線回折装置。
【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、測定対象物にて回折した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に基づいて、測定対象物の特性を評価するＸ線回折装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば下記特許文献１に示されているように、測定対象物の残留応力を測定するＸ線回折装置は知られている。このＸ線回折装置においては、測定対象物に対し、Ｘ線を所定の角度で照射し、測定対象物にて回折した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）の形状を分析するｃｏｓα法により、測定対象物の残留応力を算出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２４１３０８号公報
【発明の概要】
【０００４】
上記従来のＸ線回折装置は、測定対象物にＸ線を照射してイメージングプレートに回折環を形成させる照射装置と、イメージングプレートに形成された回折環の形状を読み取る読み取り装置から構成されている。すなわち、照射装置によって、イメージングプレートに回折環を形成した後、イメージングプレートを取り外して、読み取り装置にセットする必要があった。また、測定ごとにイメージングプレートの取り付け位置が微妙にずれるので、測定ごとに測定対象物からの回折Ｘ線による回折環の中心を求める必要があった。具体的には、測定対象物に鉄粉末を付着させた状態でＸ線を照射し、この鉄粉末にて回折した回折Ｘ線による回折環をイメージングプレートに形成させて、この回折環の中心を求める必要があった。このように、測定に手間がかかっていた。
【０００５】
また、上記特許文献１には、イメージングプレートに代えてＸ線ＣＣＤを用いたＸ線回折装置も記載されている。この場合は、イメージングプレートを読み取り装置にセットする手間を省くことができる。また、この場合、一度、測定対象物に鉄粉末を付着させ、鉄粉末からの回折Ｘ線による回折環の中心を取得すれば、以降の測定においては、前記取得した中心を測定対象物からの回折Ｘ線による回折環の中心として用いることができる。すなわち、測定ごとに、回折環の中心を取得する必要が無い。しかし、回折Ｘ線を受光する可能性がある範囲は広いので、受光面積の広いＸ線ＣＣＤが必要であり、装置のコストが高くなるという問題がある。また、イメージングプレートのダイナミックレンジに比べて、Ｘ線ＣＣＤのダイナミックレンジは小さいので、Ｘ線ＣＣＤを用いた場合、回折環の半径方向に沿う回折Ｘ線の強度のピーク位置を検出するのが困難であるという問題があった。
【０００６】
本発明は上記問題に対処するためになされたもので、その目的は、回折環の形状を短時間で精度良く検出できる、安価なＸ線回折装置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、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、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、テーブルに固定されていて、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回折光受光器（２８）と、回折光受光器の受光面にレーザ光を照射するとともに、レーザ光の照射によって回折光受光器から出射された光の強度を検出するレーザ検出装置（ＰＵＨ）と、回転することにより前記テーブルを前記貫通孔の中心軸回りに回転させる出力軸を有する回転手段であって、前記出力軸の中心軸が前記貫通孔の中心軸に一致するように配置され、前記Ｘ線が通過可能な貫通孔が前記出力軸に形成されている回転手段（２４）と、テーブルを、回折光受光器の受光面に平行な方向に、Ｘ線出射器及びレーザ検出装置に対して相対的に移動させる移動手段（１８）と、回転手段によってテーブルが回転され、かつ移動手段によってテーブルが移動されている状態で、レーザ検出装置によって繰り返し検出された光の強度を、それぞれの光の強度の検出時におけるテーブルの回転角度及びレーザ検出装置に対するテーブルの相対位置に関連付けて複数の読み取りデータとしてそれぞれ記憶するデータ読み取り手段（Ｓ２０８，Ｓ２１６，Ｓ２２６）と、前記記憶した複数の読み取りデータを用いて回折環の形状を検出する回折環形状検出手段（Ｓ４１４）を備えたことにある。
【０００８】
この場合、テーブルの回転角度を検出する回転角度検出手段（２４ａ）と、レーザ検出装置に対するテーブルの相対位置を検出する位置検出手段（１８ａ）とを備え、データ読み取り手段は、回転角度検出手段によって検出したテーブルの回転角度が所定の角度になるごとに、レーザ検出装置によって検出した光の強度及び位置検出手段によって検出したレーザ検出装置に対するテーブルの相対位置を１組の読み取りデータとして記憶するとよい。
【０００９】
また、この場合、テーブルの回転角度を検出する回転角度検出手段と、レーザ検出装置に対するテーブルの相対位置を検出する位置検出手段とを備え、データ読み取り手段は、位置検出手段によって検出したレーザ検出装置に対するテーブルの相対位置が所定の位置になるごとに、レーザ検出装置によって検出した光の強度及び回転角度検出手段によって検出したテーブルの回転角度を１組の読み取りデータとして記憶してもよい。
【００１０】
また、この場合、テーブルの回転角度を検出する回転角度検出手段と、レーザ検出装置に対するテーブルの相対位置を検出する位置検出手段とを備え、データ読み取り手段は、一定の時間間隔でレーザ検出装置によって検出した光の強度、回転角度検出手段によって検出したテーブルの回転角度、及び位置検出手段によって検出したレーザ検出装置に対するテーブルの相対位置を１組の読み取りデータとして記憶してもよい。
【００１１】
また、この場合、レーザ検出装置は、回折光受光器の受光面に照射するレーザ光を出射するレーザ出射器（３３）と、レーザ出射手段から出射されたレーザ光を集光する対物レンズ（３９）と、対物レンズをレーザ光の光軸方向に移動させるアクチュエータ（４０）と、受光した光の強度及び形状に応じた受光信号を出力するフォトディテクタ（４３）と、回折光受光器の受光面のレーザ光照射位置から入射した光をフォトディテクタに導くとともに、レーザ光の焦点と前記回折光受光器の受光面とのずれに応じて、フォトディテクタの受光面に形成される受光した光の形状を異ならせる光学部品（４２）とを備え、データ読み取り手段は、フォトディテクタから出力された受光信号に基づいて、対物レンズによって集光されたレーザ光の焦点と回折光受光器の受光面とのずれに相当するエラー信号を生成し、エラー信号に基づいて、レーザ光の焦点と回折光受光器の受光面とが一致するようにアクチュエータを駆動する駆動手段（４５，４６，４７）を備えるとよい。
【００１２】
上記のように構成したＸ線回折装置によれば、回折光受光器として蛍光体を塗布したフィルムを採用できる。したがって、Ｘ線ＣＣＤを用いて回折光を受光する装置に比べてコストを下げることができ、回折Ｘ線の強度のピーク位置を精度良く検出できる。また、回折環を撮像した回折光受光器をテーブルから取り外して、別途用意された読み取り装置に取り付ける必要が無い。さらに、回折光受光器を取り外さないので、一度、回折環の中心を検出すれば、その後の測定においては、回折環の中心を検出する必要が無い。したがって、回折環の形状を短時間で精度良く検出できる。
【００１５】
また、本発明の他の特徴は、回折環形状検出手段は、テーブルの所定の回転角度ごとに、回折光受光器の受光面の半径方向の位置とレーザ検出装置によって検出した光の強度との関係を表した受光曲線における、前記検出した光の強度のピークの有無を検出し、ピークを有する受光曲線が所定数以上存在するとき、データ読み取り手段による前記検出した光の強度の読み取りデータとしての記憶を終了させることにある。
【００１６】
上記のように構成したＸ線回折装置によれば、回折環の形状を検出するのに十分なデータを記憶した時点で、データ読み取り手段の作動を停止させることができるので、測定時間を短縮することができる。
【００１７】
また、本発明の他の特徴は、回折環形状検出手段は、レーザ検出装置によって検出された光の強度が所定の基準値より大きいとき、光の強度に対応した読み取りデータを回折環の形状を検出するためのデータとして採用し、レーザ検出装置によって検出された光の強度が所定の基準値以下であるとき、光の強度に対応した読み取りデータを回折環の形状を検出するためのデータとして採用しないことにある。
【００１８】
上記のように構成したＸ線回折装置によれば、回折環の形状を表すデータとして不必要と考えられる読み取りデータを採用しないので、データ処理の際のデータ数を削減でき、測定時間を短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係るＸ線回折装置の全体概略図である。
【図２】図１のＸ線回折装置の本体部分を拡大した拡大図である。
【図３】イメージングプレートから測定対象物までの距離と、受光センサにおける受光位置との関係を説明する説明図である。
【図４】図１のコントローラが実行する回折環撮像処理のフローチャートである。
【図５】読み取りポイントの軌跡を説明する説明図である。
【図６Ａ】図１のコントローラが実行する回折環読み取り処理の前半部分のフローチャートである。
【図６Ｂ】図１のコントローラが実行する回折環読み取り処理の後半部分のフローチャートである。
【図７】読み取り開始位置を説明する説明図である。
【図８】図１のコントローラが実行する回折環消去処理のフローチャートである。
【図９Ａ】消去開始位置を説明する説明図である。
【図９Ｂ】消去終了位置を説明する説明図である。
【図１０】図１のコントローラが実行する回折環形状検出処理を示すフローチャートである。
【図１１】信号強度のピークを説明するために、受光曲線の一例を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の一実施形態に係るＸ線回折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線回折装置は、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線による回折環の形状を読み取り、読み取った回折環の形状に基づいて、測定対象物ＯＢの特性を評価する。このＸ線回折装置は、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。
【００２１】
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°）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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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、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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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°の位置である。
【００３０】
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が組み付けられている。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み取り領域内、回折環を消去する回折環消去領域内を移動する。
【００３１】
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。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。
【００３２】
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、図３に示すように、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Ｌ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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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信号の瞬時値をデジタルデータに変換してコントローラＣＴに出力する。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
コントローラＣＴは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ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５４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。
【００４９】
つぎに、上記のように構成したＸ線回折装置を用いて、測定対象物ＯＢの残留応力を測定する手順について説明する。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。そして、作業者が、入力装置５５を用いて測定対象物ＯＢの材質を入力し、測定開始を指示すると、コントローラＣＴは、回折環撮像プログラムを実行する。コントローラＣＴは、図４に示すように、ステップＳ１００にて、回折環撮像処理を開始すると、ステップＳ１０２に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すると、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°に設定される。なお、回折環撮像処理の以降のステップにおいては、イメージングプレート２８を回転させない。つぎに、ステップＳ１０４にて、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。
【００５０】
つぎに、コントローラＣＴは、ステップＳ１０６にて、センサ信号取り出し回路３２の作動を開始させる。つぎに、ステップＳ１０８にて、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。つぎに、ステップＳ１１０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。そして、ステップＳ１１２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が基準範囲外であれば、「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ１１４にて、測定対象物ＯＢへのＸ線の照射を停止させる。
【００５１】
そして、ステップＳ１１６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Ｓ１２６にて、回折環撮像処理を終了する。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Ｓ１０８〜Ｓ１１４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Ｓ１１６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。
【００５２】
一方、ステップＳ１１２において、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Ｓ１１８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、ステップＳ１２０にて、時間計測を開始し、ステップＳ１２２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、「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ１２２を再び実行する。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、「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ１２４にてＸ線の照射を停止させ、ステップＳ１２６にて、回折環撮像処理を終了する。
【００５３】
コントローラＣＴは、イメージングプレート２８に回折環を撮像すると、回折環読み取りプログラムを実行する。本実施形態においては、コントローラＣＴは、テーブル２７を回転させながら、イメージングプレート２８を回折環読み取り領域内において一定速度で軸受部１９側に移動させる。そして、テーブル２７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）が所定の回転角度になるごとに、Ａ／Ｄ変換回路４９及び位置検出回路２１から、回折Ｘ線の強度を表すＳＵＭ信号及び移動ステージ１５の位置（すなわち、イメージングプレート２８の位置）を表す位置信号をそれぞれ取得して記憶する。したがって、図５に示すように、イメージングプレート２８の受光面における、ＳＵＭ信号及び位置信号を取得する読み取りポイントＰの軌跡は、螺旋状となる。
【００５４】
なお、取得した位置信号は、イメージングプレート２８の受光面の中心Ｏからの距離（すなわち、半径）に相当する。また、各読み取りポイントＰに、周方向の位置を表す周方向番号ｎ及び半径方向の位置を表す半径方向番号ｍを付して、読み取りポイントＰ（ｎ，ｍ）と表記し、それぞれの読み取りポイントを識別する。すなわち、コントローラＣＴは、イメージングプレート２８が微小角度Δθだけ回転するごとに周方向番号ｎをインクリメントし、イメージングプレート２８が１回転するごとに周方向番号ｎを初期化する。本実施形態においては、Δθ＝（３６０／Ｎ）°とし、所定の回転角度θ（ｎ）（ｎ＝１，２・・・Ｎ）は、周方向番号が大きくなるに従って、（３６０／Ｎ）°ずつ大きくなる。また、イメージングプレート２８が１回転するごとに半径方向番号ｍをインクリメントする。言い換えれば、半径方向番号ｍは、イメージングプレート２８の周回数に相当する。
【００５５】
コントローラＣＴは、ステップＳ２００にて、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、回折環読み取り処理を開始すると、ステップＳ２０２にて、回折環基準半径Ｒを算出する。回折環基準半径Ｒ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Ｒ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θａは材質によって決定される。距離Ｌと回折環基準半径Ｒとは比例関係にあるので、予め材質ごとに、回折角θａを記憶しておけば、回折環基準半径Ｒを、Ｒ＝Ｌ・ｔａｎ（θａ）の演算によって算出できる。なお、測定対象物ＯＢの回折角θａが不明である場合には、その測定対象物ＯＢの粉末を測定対象物ＯＢに一様に付着させ、上記の回折環撮像処理を実行して、回折環を撮像すればよい。そして、この回折環の半径と距離Ｌの関係から回折角θａを求めればよい。
【００５６】
つぎに、コントローラＣＴは、ステップＳ２０４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Ｓ２０６にて、イメージングプレート２８を回折環読み取り領域内の読み取り開始位置ＰＲ１へ移動させる。図７に示すように、イメージングプレート２８が読み取り開始位置ＰＲ１にあるとき、中心Ｏから対物レンズ３９の中心までの距離は、回折環基準半径Ｒよりも距離αだけ小さい。すなわち、読み取り開始位置ＰＲ１は、移動ステージ１５が駆動限界位置にあるときの中心Ｏ（図７において破線で示す位置）から対物レンズ３９の中心までの距離を距離ＲＲとすると、ＰＲ１＝Ｒ−ＲＲ−αなる演算により算出される。ここで、距離αは、撮像した回折環の半径が回折環基準半径Ｒ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。
【００５７】
つぎに、コントローラＣＴは、ステップＳ２０８にて、イメージングプレート２８の回転を開始させる。そして、ステップＳ２１０にて、レーザ光の照射を開始させる。つぎに、ステップＳ２１２にて、増幅回路４４、フォーカスエラー信号生成回路４５、フォーカスサーボ回路４６及びドライブ回路４７の作動を開始させ、フォーカス引き込みを行って、フォーカスサーボ制御を開始する。つぎに、ステップＳ２１４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。そして、ステップＳ２１６にて、イメージングプレート２８の移動を開始させる。すなわち、フィードモータ制御回路２２に移動開始指令及び移動速度を出力し、イメージングプレート２８を、読み取り開始位置ＰＲ１から軸受部１９側へ、一定速度で移動させる。
【００５８】
コントローラＣＴは、ステップＳ２１８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」に初期化する。読み取りポイントＰ（１，１）は、イメージングプレート２８が読み取り開始位置ＰＲ１にあるときの読み取りポイントである。つぎに、コントローラＣＴは、ステップＳ２２０にて、エンコーダ２４ａのインデックス信号を入力したか否かを判定する。インデックス信号を入力していなければ、「Ｎｏ」と判定して、再びステップＳ２２０を実行する。すなわち、コントローラＣＴは、インデックス信号を入力するまで待機する。そして、インデックス信号を入力すると、コントローラＣＴは「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ２２２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、ステップＳ２２４にて、現在の回転角度θｐと所定の回転角度θ（ｎ）との差が所定の許容値未満であるか否か判定する。現在の回転角度θｐと所定の回転角度θ（ｎ）との差が所定の許容値以上であるときは、「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ２２２及びステップＳ２２４を再び実行する。すなわち、コントローラＣＴは、現在の回転角度θｐと所定の回転角度θ（ｎ）との差が所定の許容値未満になるまで待機する。そして、現在の回転角度θｐと所定の回転角度θ（ｎ）との差が所定の許容値未満になると、ステップＳ２２６にて、Ａ／Ｄ変換回路４９からＳＵＭ信号を取り込むとともに、位置検出回路２１から位置信号を取り込んで、読み取りポイントＰ（ｎ，ｍ）の信号強度Ｓ（ｎ，ｍ）及び半径値ｒ（ｎ，ｍ）としてメモリに記憶する。
【００５９】
つぎに、コントローラＣＴは、ステップＳ２２８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るときは、「Ｙｅｓ」と判定して、処理を後述のステップＳ２３２に進める。一方、信号強度Ｓ（ｎ，ｍ）が、所定の基準値より小さいときは、「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ２３０にて、前記記憶した信号強度Ｓ（ｎ，ｍ）及び半径値ｒ（ｎ，ｍ）を消去する。そして、ステップＳ２３２にて、周方向番号ｎの値をインクリメントして、ステップＳ２３４にて、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。すなわち、周方向番号ｎが最大値Ｎより大きいか否かを判定する。周方向番号ｎが最大値Ｎ以下であるときは、「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ２２２に戻る。
【００６０】
一方、周方向番号ｎが最大値Ｎよりも大きいときは、「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ２３６にて、後述の回折環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、「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ２３８にて、半径方向番号ｍをインクリメントし、ステップＳ２４０にて、周方向番号ｎを「１」に設定して、ステップＳ２２０に戻る。ステップＳ２２０〜Ｓ２４０の処理を繰り返すことで、信号強度Ｓ（ｎ，ｍ）及び半径値ｒ（ｎ，ｍ）のデータが回転角度θ（ｎ）に対応付けられて記憶される。すなわち、イメージングプレート２８の回転角度θ（ｎ）及び半径値ｒ（ｎ，ｍ）で表される位置の回折Ｘ線の強度が記憶される。一方、回折環測定プログラムにより終了指令が発せられたときは、ステップＳ２４２（図６Ｂ）にて、フォーカスサーボ制御を停止し、ステップＳ２４４にて、レーザ光の照射を停止する。つぎに、ステップＳ２４６にて、Ａ／Ｄ変換回路４９及び回転角度検出回路２６の作動を停止させる。そして、ステップＳ２４８にて、イメージングプレート２８の移動を停止させ、ステップＳ２５０にて、回折環読み取り処理を終了する。
【００６１】
コントローラＣＴは、回折環読み取り処理を終了すると、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回折環消去プログラムを実行する。コントローラＣＴは、図８示すように、ステップＳ３００にて回折環消去処理を開始すると、ステップＳ３０２にて、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ＰＥ１へ移動させる。図９Ａに示すように、イメージングプレート２８が消去開始位置ＰＥ１にあるとき、中心ＯからＬＥＤ５２までの距離は、回折環基準半径Ｒよりも距離γだけ小さい。すなわち、消去開始位置ＰＥ１は、移動ステージ１５が駆動限界位置にあるときの中心ＯとＬＥＤ５２の距離を距離ＲＥとすると、ＰＥ１＝Ｒ−ＲＥ−γなる演算により算出される。ここで、距離γは、回折環を確実に消去できるように、距離αよりも大きく設定されている。
【００６２】
つぎに、コントローラＣＴは、ステップＳ３０４にて、ＬＥＤ５２の発光を開始させ、ステップＳ３０６にて、イメージングプレート２８の移動を開始させる。そして、ステップＳ３０８にて位置検出回路２１から位置信号を入力する。そして、ステップＳ３１０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ＰＥ２を超えているか否かを判定する。図９Ｂに示すように、イメージングプレート２８が消去終了位置ＰＥ２にあるとき、中心ＯからＬＥＤ５２までの距離は、回折環基準半径Ｒよりも距離γだけ大きい。すなわち、消去終了位置ＰＥ２は、ＰＥ２＝Ｒ−ＲＥ＋γなる演算により算出される。イメージングプレート２８が消去終了位置ＰＥ２を超えていなければ、ステップＳ３０８に戻る。すなわち、コントローラＣＴは、イメージングプレート２８が、消去終了位置ＰＥ２を超えるまで待機する。そして、イメージングプレート２８が、消去終了位置ＰＥ２を超えると、ステップＳ３１０にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ３１２にて、イメージングプレート２８の回転及び移動を停止する。つぎに、ステップＳ３１４にて、ＬＥＤ５２の発光を停止し、ステップＳ３１６にて、回折環消去処理を終了する。
【００６３】
また、コントローラＣＴは、上記の回折環読み取りプログラムと並行して、回転角度θ（ｎ）ごとにＳＵＭ信号の値がピーク（極大）となるピーク半径ｒｐ（ｎ）を検出して回折環の形状を検出する回折環形状検出プログラムを実行する。コントローラＣＴは、図１０に示すように、ステップＳ４００にて、回折環形状検出処理を開始すると、ステップＳ４０２にて、周方向番号ｎを「１」に初期化する。つぎに、ステップＳ４０４にて、回転角度θ（ｎ）におけるピーク半径ｒｐ（ｎ）を検出済みか否か判定する。回転角度θ（ｎ）におけるピーク半径ｒｐ（ｎ）を検出済みであるときは、「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ４０６にて、周方向番号ｎをインクリメントし、ステップＳ４０８にて周方向番号ｎが最大値Ｎより大きいか否かを判定する。周方向番号ｎが最大値Ｎ以下であるときは、「Ｎｏ」と判定してステップＳ４０４に戻り、周方向番号ｎが最大値Ｎより大きければ「Ｙｅｓ」と判定してステップＳ４０２に戻る。
【００６４】
一方、回転角度θ（ｎ）におけるピーク半径ｒｐ（ｎ）を未検出であれば、「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ４１０にて、イメージングプレート２８の回転角度が回転角度θ（ｎ）であるときに記憶した信号強度Ｓ（ｎ，ｍ）の数が所定の基準数以上であるか否か判定する。ただし、ステップＳ２３０において、消去された信号強度Ｓ（ｎ，ｍ）は、イメージングプレート２８の回転角度が回転角度θ（ｎ）であるときに記憶した信号強度Ｓ（ｎ，ｍ）としてカウントしない。前記記憶した信号強度Ｓ（ｎ，ｍ）の数が所定の基準数より少ないときは、「Ｎｏ」と判定して、コントローラＣＴは処理をステップＳ４０６へ進める。
【００６５】
一方、前記記憶した信号強度Ｓ（ｎ，ｍ）の数が所定の基準数以上であるときは、「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ４１２にて、回転角度θ（ｎ）に対応付けられて記憶されている全ての半径値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。すなわち、図１１に示すように、半径値ｒ（ｎ，ｍ）と信号強度Ｓ（ｎ，ｍ）との関係を表した受光曲線において、ピークが存在しなければ、「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ４０６に戻る。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回折環読み取り処理により、さらに半径値ｒ（ｎ，ｍ）及び信号強度Ｓ（ｎ，ｍ）が取り込まれてメモリに記憶される。そして、ステップＳ４１２にてピークを検出すると、「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ４１４にて、ピークの半径値をピーク半径ｒｐ（ｎ）としてメモリに記憶する。つぎに、ステップＳ４１６にて、取得したピーク半径の数が所定の基準数以上であるか否かを判定する。取得したピーク半径の数が所定の基準数より少なければ、「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ４０６に戻る。このようにステップＳ４０２〜Ｓ４１６を繰り返すことで、取得したピーク半径の数が増えていき、基準数に達すると、ステップＳ４１６にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ４１８にて、回折環読み取り処理を終了させる終了指令を出力し、ステップＳ４２０にて、回折環形状検出処理を終了する。なお、所定の基準数は、周方向番号ｎの最大値Ｎであり、ステップＳ４１６にて「Ｙｅｓ」と判定することは、周方向の全てのポイントにてピーク半径が取得されたことを意味する。
【００６６】
コントローラＣＴは、回折環形状検出処理を終了すると、ピーク半径ｒｐ（ｎ）を用いて、ｃｏｓα法により、残留応力を算出し、回折環の画像データ及び算出した残留応力のデータを作成して、表示装置５４に出力する。表示装置５４は、入力したデータに従って、回折環の画像及び残留応力の数値を表示する。
【００６７】
上記のように構成したＸ線回折装置においては、測定対象物ＯＢにて回折した回折Ｘ線をイメージングプレート２８によって受光して、回折環を撮像し、イメージングプレート２８を回転させながら半径方向に移動させるとともに、レーザ検出装置ＰＵＨからレーザを照射して、照射位置から発生する光の強度を回転角度及び半径位置と共に検出することで、回折環における回折Ｘ線の強度を検出するようにした。したがって、Ｘ線ＣＣＤを用いて回折光を受光する装置に比べてコストダウンでき、回折Ｘ線の強度のピーク位置を精度よく検出できる。また、上記従来のＸ線回折装置においては、回折環を撮像したイメージングプレート２８をＸ線照射装置から取り外して、読み取り装置にセットする必要があったが、本実施形態に係るＸ線回折装置によれば、このような手間を省くことができる。また、一度、回折環の中心を検出すれば、その後の測定においては、前記検出した回折環の中心を用いることができる。したがって、回折環の形状を短時間で検出できる。
【００６８】
また、受光センサ３１によって、距離Ｌを計測して、回折環基準半径Ｒを算出するようにした。そして、測定対象物ＯＢの回折環の半径が、回折環基準半径Ｒからずれる可能性のある領域についてのみレーザ光を照射して、輝尽発光現象によりイメージングプレート２８から発せられた光を含む、フォトディテクタ４３に入射した光の強度を検出するようにした。したがって、回折環の形状を短時間で検出できる。
【００６９】
また、回折環形状検出処理において、回折環の形状を検出するのに十分な読み取りデータを記憶した時点で、回折環読み取り処理を停止させるようにした。したがって、回折環の形状を短時間で検出できる。
【００７０】
また、回折環読み取り処理において、回折環の形状を表すデータとして不必要であると考えられるデータを消去（すなわち、照射したレーザ光の反射光の強度に相当するＳＵＭ信号の強度よりやや大きい強度を基準値とし、この基準値以上のＳＵＭ信号強度のみを取得）するようにした。これによれば、回折環形状検出処理において処理するデータ数を少なくできるので、回折環の形状を短時間で検出できる。
【００７１】
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。
【００７２】
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）及び半径値ｒ（ｎ，ｍ）を記憶するようにした。しかし、これに代えて、半径値ｒが所定の値になるごとに信号強度Ｓ（ｎ，ｍ）及びイメージングプレート２８の回転角度θ（ｎ，ｍ）を記憶するようにしてもよい。この場合、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。
【００７３】
また、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）及び半径値ｒ（ｎ，ｍ）を取得して記憶してもよい。この場合も、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。
【００７４】
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と測定対象物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。
【００７５】
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、回折環基準半径Ｒを算出し、撮像した回折環の半径が回折環基準半径Ｒからずれる可能性のある領域を想定して、読み取り開始位置ＰＲ１を決定するようにした。しかし、回折環基準半径Ｒを算出することなく、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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。これによれば、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ことができる。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さしかかった状態では、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とレーザ光の照射ポイントが一致したときに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、輝尽発光によって光が生じたタイミングとほぼ同じタイミングでＳＵＭ信号の瞬時値を取得することができる。したがって、ＳＵＭ信号の瞬時値を取得するタイミングにおいて輝尽発光により発生する光の強度を、より回折Ｘ線の強度に近似させることができる。
【符号の説明】
【００７８】
１３…Ｘ線照射器、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、４５・・・フォーカスエラー信号生成回路、４６・・・フォーカスサーボ回路、４７・・・ドライブ回路、４８・・・ＳＵＭ信号生成回路、ＰＵＨ…レーザ検出装置、ＣＴ…コントローラ、ＯＢ…測定対象物
【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５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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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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