(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
走査電子顕微鏡像または光顕像を画像処理して得られた各結晶粒界を表示するデータと、測定された各結晶粒ごとの結晶方位データとに基づき、各結晶粒の複数の結晶方位データを各結晶粒において三次元画像表示し、その際、前記三次元画像表示を、二次元表示している各結晶粒を傾斜させて、このときの各結晶粒の形を底面とした柱を作成し、この柱の上面および側面に各別の結晶方位データを色情報として画像表示することを特徴とする結晶粒三次元表示方法。
【請求項２】
前記柱の上面に圧延面法線方向の結晶方位データを色情報として画像表示するとともに、前記柱の側面に圧延方向の結晶方位データの画像表示を行う請求項１に記載の結晶粒三次元表示方法。
【請求項３】
前記各結晶粒界の隣接結晶方位の差に応じた結晶粒界の幅をもって結晶粒界を画像表示する請求項１または２に記載の結晶粒三次元表示方法。
【請求項４】
各結晶方位データの測定を、Ｘ線または電子線回折法で作成した金属結晶の結晶方位を表した曲線群と、所定の基準曲線を回転および平行移動した曲線とを比較することにより行う請求項１〜３のいずれか１項に記載の結晶粒三次元表示方法。
【請求項５】
前記三次元表示を行うプリント印画紙として、ポリエステル製で表面粗度Ｒａ：０．５μｍ以下の印画紙を用いる請求項１〜４のいずれか１項に記載の結晶粒三次元表示方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は結晶粒の結晶方位データを三次元的に画像表示する結晶粒三次元表示方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
微小領域の結晶方位を測定する手法として、走査電子顕微鏡像（以下、ＳＥＭ像とも記す）を利用したコッセル線解析手法が従来のマイクロラウエ法やエッチピット法に代わって使用されつつある。そして、Ｘ線コッセル回折像観察装置の一例として、発明者らは、従来のＸ線コッセル回折像観察装置にマルチメモリーチャンネルシステムを導入した画像処理／解析専用のイメージプロセッサー、オートフォーカス／ステージコントローラおよびカラーディスプレイ装置（ＣＲＴ、プリンター等）を接続することにより、電子線の逐次自動照射、極点図の自動作成およびカラーマッピング可能なＸ線コッセル回折像自動解析装置を、特公平６−７５０４４号公報において提案した。
【０００３】
このＸ線コッセル回折像自動解析装置によれば、微小領域に存在する結晶粒の光顕像またはＳＥＭ像から結晶粒界のみを抽出した２値化画像を作成したのち、領域全体の個々の結晶粒の結晶方位を逐次自動的に測定し、画像処理／解析専用のイメージプロセッサーにより結晶方位解析を行い、結果を、（ｈｋｌ）正極点図でプリントアウトするとともに、逆極点（Ｎ．Ｄ．とＲ．Ｄ．）による結晶粒個々の結晶方位カラーイメージを結晶粒界２値化画像に重ね合わせることにより、微小領域の結晶方位カラーマップを作成することができるようになった。このカラーマップは個々の結晶粒の方位を視覚的にわかりやすく表示するものであるから、再結晶集合組織の優先方位形成状況を記述するうえで有力な手法であるといえる。
【０００４】
さらに、発明者らは、結晶粒界を表示するにあたり、例えばＸ線コッセル回折像自動解析装置を用いて作成した結晶方位カラーマップに、隣接結晶粒界の特性値の差をその差に応じた結晶粒界の線幅をもって結晶粒界に画像表示することにより、隣接する結晶粒界の特性値の差を直感的にわかりやすく表示することができる結晶粒界表示方法を、特公平７−６０１３９号公報において提案した。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の結晶粒界表示法では、各結晶粒について１種の結晶方位データしか表示することができず、複数の結晶方位データを同時に表示できない問題があった。例えば、各結晶粒について圧延方向（ＲＤ）と圧延面法線方向（ＮＤ）の二つの結晶方位データが存在する場合、これらの結晶方位データを同時に表示できないため、二次元の結晶方位をカラーマッピングして表示した写真を２枚見較べることにより、各結晶粒の結晶方位を理解する必要があり、手間がかかる問題があった。特に、各結晶粒の結晶方位が一方向に偏っている場合の二次元のカラーマッピングでは、全体が同系色になって各結晶粒の判別がつきにくくなり、理解しにくいものとなる問題があった。
【０００６】
本発明の目的は上述した課題を解消して、各結晶粒の結晶方位や隣接粒界を画像表示するにあたり、二次元の結晶方位表示を三次元の結晶方位表示に拡張したコンピュータ・カラーマッピングで視覚化することにより、結晶粒の生成状況、優先成長機構および隣接する結晶粒界の特性値の差を直感的にわかりやすく理解することができる結晶粒三次元表示方法を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の結晶粒三次元表示方法は、走査電子顕微鏡像または光顕像を画像処理して得られた各結晶粒界を表示するデータと、測定された各結晶粒ごとの結晶方位データとに基づき、各結晶粒の複数の結晶方位データを各結晶粒において三次元画像表示し、その際、前記三次元画像表示を、二次元表示している各結晶粒を傾斜させて、このときの各結晶粒の形を底面とした柱を作成し、この柱の上面および側面に各別の結晶方位データを色情報として画像表示することを特徴とするものである。
【０００８】
上述した構成において、結晶粒を三次元表示するにあたり、好ましくは二次元表示している各結晶粒を傾斜させて、このときの結晶粒の形を底面とした柱を作成し、立体化状態にしたコンピュータ・カラーマッピングで視覚化することにより、結晶粒の生成状況、優先成長機構を直感的にわかりやすく理解することができる。また、好ましい例として、結晶粒界を、隣接する結晶粒の方位差に応じた線幅をもって画像表示することで、隣接する結晶粒界の特性値の差を直感的にわかりやすく理解することができる。さらに、結晶方位データを、Ｘ線または電子線回折法で作成した金属結晶の結晶方位を表した曲線群と、所定の基準曲線を回転および平行移動した曲線とを比較することにより行うことにより、短時間で誤差も少なく方位データを測定することができ好ましい。さらにまた、印画紙として、ポリエステル製で表面粗度Ｒａ：０．５μｍ以下の印画紙を用いることで、より鮮明な表示が可能になるため好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の結晶粒三次元表示方法の詳細を結晶方位カラーマップを例として説明する。図１は本発明の結晶粒三次元表示方法を実施するのに好適な特公平６−７５０４４号公報で提案したＸ線コッセル回折像自動解析装置のブロック図である。図１に示す例において主要な構成を説明すると以下の通りである。まず、Ｘ線コッセル回折像観察装置本体１にセットされた測定試料１−４は、ＳＥＭ像検出装置４または光学顕微鏡像検出装置３で検出され、入力インターフェース５を中継することにより、イメージプロセッサ６にディジタル画像として入力される。
【００１０】
このディジタル画像に、画像処理／解析専用ＣＰＵ６−２を用いて必要な２値化処理を行ったのち、結晶粒界だけの２値化画像として画像メモリー６−１に記憶させるとともに、制御／編集専用ＣＰＵ６−３により、ステージ駆動／電子銃起動停止装置９に制御信号が送られ、反射または透過法によるＸ線コッセル回折測定が逐次自動的に行われる。試料１−４により回折されたＸ線コッセル回折像は、Ｘ線イメージインテンシファイヤ１−５の受像面に設けられた高感度Ｘ線センサー１−５−１で検知され、これも組織の画像と同様に入力インターフェース５を中継することによりＡ／Ｄ変換され、画像メモリー６−１に記憶される。
【００１１】
このＸ線コッセル回折像から結晶方位解析に必要な２本または３本の｛ｈｋｌ｝回折線が抽出され、個々の回折線の原点からの最短距離にある点の座標を読み出し、画像処理／解析専用ＣＰＵ６−２を用いてこれらのデータから｛ｈｋｌ｝正極点図に必要な残りのすべての｛ｈｋｌ｝極点を計算したのち、ディスプレイ群８のプロッター８−１から｛ｈｋｌ｝正極点図が出力される。一方、結晶方位カラーマップは、測定値から｛１００｝極点の座標を球面座標系にて読み出し、座標変換を行うことにより、Ｎ．Ｄ．およびＲ．Ｄ．ともに基本ステレオ三角形内に存在するようなそれぞれ２種類の逆極点図が作成される。ここで基本ステレオ三角形の３つの頂点（００１）、（０１１）および（１１１）に光の３原色、青、赤および緑をおき、各頂点からの角度差を重みとして混合することにより、個々の結晶粒のＮ．Ｄ．とＲ．Ｄ．の方位を表す色情報が得られる。
【００１２】
ここで、図２に示すように画像メモリー６−１に記憶された結晶粒の２値化画像は、各結晶粒を傾斜させ、このときの結晶粒の形を底面とした柱を作成することにより、図３に示すように立体化した画像に変換される。これらの柱は基本的に手前から奥へ高くなるようにして、奥にある柱の側面が見えるように構成される。これらの各結晶粒の柱の上面にＮ．Ｄ．の結晶方位を表す色情報を表示するとともに、各結晶粒の柱の側面にＲ．Ｄ．の結晶方位を表す色情報を表示することにより、２種類の色情報を同時に表示した結晶方位カラーマップが作成される。
【００１３】
さらに、好ましい例として、特公平７−６０１３９号公報で提案した結晶粒界表示法を適応してＮ．Ｄ．とＲ．Ｄ．それぞれの隣接結晶特性値の差を算出し、結晶粒界を画像表示することができる。すなわち、図１のイメージプロセッサー６により結晶方位差角を自動的に計算し、以下のようにしてＮ．Ｄ．とＲ．Ｄ．の方位を示す結晶方位カラーマップの結晶粒界の情報として出力させる。まず、Ｎ．Ｄ．に関しては、図４に示すように、Ｎ．Ｄ．の結晶方位差角は結晶粒の柱の上面の結晶粒の周囲に、隣接結晶粒の方位差角により結晶粒界の線幅をもって表示される。ただし、隣接結晶粒の柱の高さが異なる場合は、高い方の結晶粒の周囲に結晶粒界の線幅をもって表示される。
【００１４】
また、Ｒ．Ｄ．に関しては、簡単のために柱の側面のみの説明図であるが、図５に示すように、Ｒ．Ｄ．の結晶方位差角は、結晶粒の柱の側面の左右および下側に、隣接結晶粒の方位差角により結晶粒界の線幅をもって表示される。ただし、結晶粒の柱の側面の左側または右側の結晶粒界は、隣接結晶粒の柱の側面が隣接していない場合、その結晶粒の左端または右端の画素の下側に存在する結晶粒を隣接結晶粒として表示される。
【００１５】
以上のように三次元表示した結晶粒にＮ．Ｄ．およびＲ．Ｄ．の結晶方位を表す色情報を表示することにより、２種類の色情報を同時に表示した結晶方位カラーマップであって、これに結晶方位差角を結晶粒界の線幅をもって表示した結晶方位カラーマップを、カラーディスプレイ８−５から出力することができる。実際の例として、図６に本発明の結晶粒三次元表示方法で作成した一方向性珪素鋼の熱延板透過コッセル回折像の三次元結晶方位カラーマップの例を表示するとともに、図７に図６に示す例における色の混合の例を示す。
【００１６】
なお、上述した例では、図１に示す特公平７−６０１３９号公報で開示されたＸ線コッセル回折像自動解析装置を使用して結晶方位データを測定した。この結晶方位データの測定を短時間かつ低誤差でより効率的に実施するためには、Ｘ線または電子線回折法で作成した結晶粒の結晶方位を表した曲線群と、所定の基準曲線を回転および平行移動した曲線とを比較することにより、結晶方位データを算出することが好ましい。
【００１７】
この結晶方位データの測定方法を、以下に図８に示すフローチャートに従って説明する。まず、Ｘ線または電子線回折法等で作成した金属結晶の結晶方位を表した曲線群が映されているディジタル画像Ａを、各種インターフェースを介して画像解析装置内の画像メモリー１に入力し、所定に基準曲線が映しだされたディジタル画像Ｂを上記画像解析装置内の画像メモリー２に入力する。画像メモリー２内の基準曲線を所定の基準点を中心に所定の角度分回転させ、一回の回転につき所定方向に所定距離平行移動を繰り返す。この操作は、画像メモリー２内の基準曲線を平行移動後に回転移動させて行っても良い。一回の回転平行移動後の画像を画像メモリー３に入力し、画像メモリー１と画像メモリー３との２つの曲線の一致度を順次算出する。一致度は画像メモリー２の曲線の画素数に対し画像メモリー１と画像メモリー３の曲線が重なった画素数の割合である。一致度を順次算出していき所定値を超えたとき、もしくは最大のときの回転平行移動量より結晶方位データが算出できる。
【００１８】
実際に、仕上げ焼鈍を施したGoss方位２次再結晶粒の表面を研磨後、反射コッセル法を用いてコッセル像を撮影した。このときのパターン像を図９に示す。この図の（１１０）および（２００）回折像から、画像解析装置を使用して（γ、φ）を求めたところ、（１００）回折像の値は（５８．２５°、３２６．０°）であり、（２００）回折像の値は（４８．３７°、９０．０°）であった。これらの値を用いて、図８のフローチャートにより、カラーマッピング画像を得ることができた。
【００１９】
また、本発明において、カラーマッピング画像を表示する印画紙の種類は特に限定しないが、ポリエステル製で表面粗度Ｒａ：０．５μｍ以下の印画紙であるＣＢプリントを用いることが好ましい。このＣＢプリントはポリエステルベース上に乳剤を塗ったものであり、印画紙ではないため、表面の平滑性が極めて良く、表面粗度Ｒａ：０．００１〜０．５μｍ程度である。そのため、極めて彩度が高く、シャープな画質が得られる、優れた平滑性が得られる、耐光性に優れ画質の保存性が優れている等の特徴を有している。そのため、本発明においてＣＢプリントを用いると、鮮明なカラーマップを得ることができる。
【００２０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、結晶粒を三次元表示するにあたり、好ましくは二次元表示している各結晶粒を傾斜させて、このときの結晶粒の形を底面とした柱を作成し、立体化状態にしたコンピュータ・カラーマッピングで視覚化しているため、結晶粒の生成状況、優先成長機構を直感的にわかりやすく理解することができる。
【００２１】
また、好ましい例として、結晶粒界を、隣接する結晶粒の方位差に応じた線幅をもって画像表示することで、隣接する結晶粒界の特性値の差を直感的にわかりやすく理解することができる。さらに、結晶方位データを、Ｘ線または電子線回折法で作成した金属結晶の結晶方位を表した曲線群と、所定の基準曲線を回転および平行移動した曲線とを比較することにより行うことにより、短時間で誤差も少なく方位データを測定することができ好ましい。さらにまた、印画紙として、ポリエステル製で表面粗度Ｒａ：０．５μｍ以下の印画紙を用いることで、より鮮明な表示が可能になるため好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の結晶粒三次元表示方法を実施するのに好適なＸ線コッセル回折像自動解析装置を示すブロック図である。
【図２】結晶粒の２値化画像の一例を示す図である。
【図３】図２に示す例を立体化した画像の一例を示す図である。
【図４】三次元表示で立体化した結晶粒において隣接結晶粒の方位差角を結晶粒界の線幅をもって表示した例を示す図である。
【図５】三次元表示で立体化した結晶粒の側面における隣接結晶粒の方位差角を結晶粒界の線幅をもって表示した例を示す図である。
【図６】本発明の結晶粒三次元表示方法で作成したカラーマップの一例を示す図である。
【図７】図６に示す例における色の混合の例を示す図である。
【図８】結晶方位データの測定方法の一例を示すフローチャートである。
【図９】  Goss方位のコッセルパターンの一例を示す図である
【符号の説明】
１  Ｘ線コッセル回折像観察装置
３  光学顕微鏡像検出装置
４  ＳＥＭ像検出装置
５  入力インターフェース
６  イメージプロセッサー
８  ディスプレイ
９  ステージ駆動／電子銃起動停止装置
【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６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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