(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、
前記Ｘ線出射器から前記測定対象物に向けてＸ線を照射して、前記測定対象物にて発生したＸ線の回折光を、前記Ｘ線出射器から出射されるＸ線の光軸に対して垂直に交差する面にて受光し、前記面に前記Ｘ線の回折光の像である回折環を形成するとともに前記回折環の形状を検出する回折環形成検出手段とを備えたＸ線回折測定装置において、
前記Ｘ線出射器から出射されるＸ線の前記測定対象物に対する入射角度を変化させ固定するＸ線入射角調整手段と、
前記Ｘ線入射角調整手段により固定されたＸ線の前記測定対象物に対する入射角度を検出するＸ線入射角検出手段と、
前記回折環形成検出手段により検出した回折環の形状から回折環の形状に基づくデータを作成するデータ作成手段と、
前記データ作成手段により作成されたデータを、前記回折環形成検出手段が回折環を形成した状態における前記Ｘ線入射角検出手段が検出したＸ線の入射角度と、予め設定されたＸ線の入射角度とにより補正するデータ補正手段と、
前記データ補正手段により補正された複数のＸ線の入射角度におけるデータを１つのデータ群にし、前記測定対象物の特性値を計算する特性値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、
前記データ作成手段は、ｃｏｓα法により回折環の回転角度をαとしたときｃｏｓαと相対関係を有する演算値を複数計算して作成し、
前記データ補正手段は、前記データ作成手段が複数作成した演算値を、Ｘ線入射角検出手段が検出したＸ線の入射角度と予め設定されたＸ線の入射角度との割合を乗算することで補正し、
前記特性値計算手段は、ｃｏｓαと前記データ補正手段により補正された複数の演算値との相対関係に基ずく値を計算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１又は請求項２に記載のＸ線回折測定装置において、
前記Ｘ線入射角調整手段は、前記Ｘ線出射器から出射されるＸ線の光軸と前記回折環形成検出手段の回折環が形成される面における回転基準位置のラインとを含む基準面に対し垂直な回転軸周りに、前記測定対象物に対して前記回折環が形成される面を相対的に回転させる第１の回転手段と、前記第１の回転手段と回転軸が略直交する第２の回転手段を備え、
前記Ｘ線入射角検出手段は、
前記Ｘ線出射器からＸ線が出射されていない状態で、前記Ｘ線出射器から出射されるＸ線と光軸を同一にした平行光である可視光を測定対象物に出射する可視光出射器と、
前記可視光出射器から出射される可視光の前記測定対象物での反射光を受光して受光位置を表示する受光位置表示手段であって、前記受光位置とは独立して前記測定対象物の前記可視光の照射点における法線が前記基準面と平行になるための受光ラインと、前記受光ライン内の位置であって前記可視光の前記測定対象物に対する入射角度が設定された入射角度になるための前記反射光の基準受光位置が表示されている受光位置表示手段と、
前記第１の回転手段の回転軸周りの回転角度を検出する回転角度検出手段と、
前記受光位置表示手段の基準受光位置に前記反射光が受光された状態における前記回転角度検出手段が検出した第１角度と前記第１角度以外で前記回転角度検出手段が検出した第２角度と前記設定された入射角度とからＸ線の入射角度を計算する入射角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４】
請求項３に記載のＸ線回折測定装置において、
少なくとも前記Ｘ線出射器、前記可視光出射器および前記回折環形成検出手段において回折環が形成される面とを含む筐体と、
前記筐体に連結され、前記筐体の位置と姿勢を変化させ固定する多関節アームとを備え、
前記回転角度検出手段は、前記筐体にセットされた、前記第１の回転手段の回転軸に垂直な設定方向に対する重力方向の角度を検出する手段であることを特徴とするＸ線回折測定装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４に記載のＸ線回折測定装置において、
前記回折環形成検出手段は、
前記測定対象物にて発生したＸ線の回折光を受光し、前記Ｘ線の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前記レーザ光の照射点にて発生する光を受光する受光器を有し、前記レーザ光を前記イメージングプレートの受光面に走査しながら照射するとともに、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、
前記レーザ検出装置が出力する受光信号の強度を前記レーザ光の照射位置とともに検出して、前記イメージングプレートに形成された回折環の形状を検出する回折環形状検出手段と、
前記イメージングプレートに回折環を消去する光である消去光を走査しながら照射する回折環消去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６】
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、
前記Ｘ線出射器から前記測定対象物に向けてＸ線を照射して、前記測定対象物にて発生したＸ線の回折光を、前記Ｘ線出射器から出射されるＸ線の光軸に対して垂直に交差する面にて受光し、前記面に前記Ｘ線の回折光の像である回折環を形成するとともに前記回折環の形状を検出する回折環形成検出手段とを備えたＸ線回折測定装置を用いた測定対象物の測定方法において、
前記Ｘ線出射器から出射されるＸ線の前記測定対象物に対する入射角度を変化させて固定し、前記入射角度を検出する工程と、
前記回折環形成検出手段により回折環を形成し、形成された回折環の形状を検出する工程と、
前記検出した回折環の形状から回折環の形状に基づくデータを作成する工程とを有するデータ取得ステップと、
前記データ取得ステップにて取得されたデータを、前記検出したＸ線の入射角度と予め設定されたＸ線の入射角度とを用いて補正するデータ補正ステップと、
前記データ補正ステップにより補正されたデータを１つのデータ群にし、測定対象物の特性値を計算する特性値計算ステップとを備えたことを特徴とする測定対象物の測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象物にＸ線を照射して、測定対象物で回折したＸ線による像であるＸ線回折環を形成し、形成したＸ線回折環の形状を検出するＸ線回折測定装置、および該Ｘ線回折測定装置による測定対象物の測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、測定対象物に所定の角度でＸ線を照射して、測定対象物で回折したＸ線によりＸ線回折環（以下、回折環という）を形成し、形成された回折環の形状からｃｏｓα法による分析を行って測定対象物の残留応力を測定するＸ線回折測定装置が知られている。このようなＸ線回折測定装置として例えば以下の特許文献１には、Ｘ線照射により感光性を有するイメージングプレートに回折環を形成すると共に、回折環が形成されたイメージングプレートにレーザ光を走査しながら照射して回折環の形状を検出する装置が示されている。また、回折環の形状からｃｏｓα法による分析により測定対象物の残留応力を計算する方法は、例えば以下の特許文献２に示されている。このようなＸ線回折測定装置を用いて測定対象物の残留応力を測定するとき、測定対象物が微小量しかないと、回折環が全周形成されない場合がある。このような場合でも、均一な回折環を全周形成する方法として、例えば以下の特許文献３には、照射されるＸ線の光軸に対して測定対象物を揺動させながら回折環を形成する方法が示されている。この方法を用いれば、測定対象物が微小量であっても均一な回折環を全周形成することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２２５７９６号公報
【特許文献２】特開２００５−２４１３０８号公報
【特許文献３】特開２０１３−８８１１３号公報
【発明の概要】
【０００４】
しかしながら、測定対象物を照射Ｘ線の光軸に対して揺動させながら回折環を形成する方法には２つの問題がある。まず１つは、残留応力の測定精度は、測定対象物を揺動させずに回折環を形成した場合に比べて悪くなるという問題がある。その理由を以下に説明する。特許文献２に示されている回折環の形状から測定対象物の残留応力を計算する方法を見ると分かるように、残留応力を算出するには回折環の形状の他に、既知のパラメーター、Ｘ線の照射点からイメージングプレート（回折環が形成される平面）までの距離、及びＸ線の測定対象物に対する入射角度を用いる。これは、算出される残留応力が同一である場合、回折環の形状は測定対象物に対するＸ線の入射角度が変化すると変化することを意味する。すなわち、測定対象物を揺動させながら形成した回折環は、形状の異なった回折環を重ね合わせたものであり、この回折環の形状から算出される残留応力の精度は、測定対象物を揺動させずに回折環を形成した場合に比べて悪くなる。もう１つは、測定対象物が大型物体に固定されていて取り外しできない場合は、測定対象物を揺動させるステージに載せることができず、測定対象物を揺動させながら回折環を形成することはできないという問題がある。
【０００５】
本発明はこの問題を解消するためなされたもので、その目的は、測定対象物にＸ線を照射して、測定対象物で回折したＸ線による像である回折環を形成し、形成した回折環の形状を検出するＸ線回折測定装置において、測定対象物が微小量であっても、又、微小量である測定対象物が固定されていて取り外しできない場合でも、形成した回折環から残留応力を精度よく求めることができるＸ線回折測定装置を提供することにある。また、Ｘ線回折測定装置による測定方法を提供することにある。
【０００６】
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に向けてＸ線を出射するＸ線出射器と、Ｘ線出射器から測定対象物に向けてＸ線を照射して、測定対象物にて発生したＸ線の回折光を、Ｘ線出射器から出射されるＸ線の光軸に対して垂直に交差する面にて受光し、面にＸ線の回折光の像である回折環を形成するとともに回折環の形状を検出する回折環形成検出手段とを備えたＸ線回折測定装置において、Ｘ線出射器から出射されるＸ線の測定対象物に対する入射角度を変化させ固定するＸ線入射角調整手段と、Ｘ線入射角調整手段により固定されたＸ線の測定対象物に対する入射角度を検出するＸ線入射角検出手段と、回折環形成検出手段により検出した回折環の形状から回折環の形状に基づくデータを作成するデータ作成手段と、データ作成手段により作成されたデータを、回折環形成検出手段が回折環を形成した状態におけるＸ線入射角検出手段が検出したＸ線の入射角度と、予め設定されたＸ線の入射角度とにより補正するデータ補正手段と、データ補正手段により補正された複数のＸ線の入射角度におけるデータを１つのデータ群にし、測定対象物の特性値を計算する特性値計算手段とを備えたことにある。
【０００７】
これによれば、Ｘ線入射角調整手段がＸ線の測定対象物に対する入射角度を変化させて固定し、Ｘ線入射角検出手段がＸ線の入射角度を検出した後、回折環形成検出手段が測定対象物に向けたＸ線照射により回折環を形成して形成された回折環の形状を検出するので、測定対象物の同一箇所において複数のＸ線の入射角度に対応させて回折環の形状を検出することができる。そして、データ作成手段が検出された回折環の形状から回折環の形状に基づくデータを作成し、データ補正手段が作成されたデータを回折環を形成したときのＸ線の入射角度と予め設定されたＸ線の入射角度とにより補正し、特性値計算手段が補正された複数のＸ線の入射角度ごとのデータを１つのデータ群にして測定対象物の特性値を計算する。すなわち、データ補正手段がＸ線の入射角度ごとの回折環の形状に基づくデータを、Ｘ線の入射角度が設定された入射角度のときのデータになるよう補正を行ったうえで、特性値計算手段がこれらのデータを１つのデータ群にして特性値を計算する。したがって、Ｘ線の入射角度ごとに回折環の形状が異なる影響を除去することができる。また、Ｘ線の入射角度を変化させるのでＸ線の入射角度が一定の場合より多くの回折面からの情報を得ることができる。これにより、測定対象物が微小量であっても残留応力又は残留応力に相当する特性値を精度よく求めることができる。
【０００８】
また、データ作成手段は、ｃｏｓα法により、回折環の回転角度をαとしたときｃｏｓαと相対関係を有する演算値を複数計算して作成し、データ補正手段は、データ作成手段が複数作成した演算値を、Ｘ線入射角検出手段が検出したＸ線の入射角度と予め設定されたＸ線の入射角度との割合を乗算することで補正し、特性値計算手段は、ｃｏｓαとデータ補正手段により補正された複数の演算値との相対関係に基ずく値を計算するようにするとよい。
【０００９】
これによれば、回折環の形状からｃｏｓα法により測定対象物の残留応力又は残留応力に相当する特性値を計算する場合、ｃｏｓαと相対関係を有する演算値を設定されたＸ線の入射角度による値に補正して、複数のＸ線入射角度ごとの演算値を１つにして特性値を計算しているので、Ｘ線の入射角度ごとに回折環の形状が異なる影響を除去して、ｃｏｓα法により特性値を計算することができる。
【００１０】
また、本発明の他の特徴は、Ｘ線入射角調整手段は、Ｘ線出射器から出射されるＸ線の光軸と回折環形成検出手段の回折環が形成される面における回転基準位置のラインとを含む基準面に対し垂直な回転軸周りに、測定対象物に対して回折環が形成される面を相対的に回転させる第１の回転手段と、第１の回転手段と回転軸が略直交する第２の回転手段とを備え、Ｘ線入射角検出手段は、Ｘ線出射器からＸ線が出射されていない状態で、Ｘ線出射器から出射されるＸ線と光軸を同一にした平行光である可視光を測定対象物に出射する可視光出射器と、可視光出射器から出射される可視光の測定対象物での反射光を受光して受光位置を表示する受光位置表示手段であって、受光位置とは独立して測定対象物の可視光の照射点における法線が基準面と平行になるための受光ラインと、受光ライン内の位置であって可視光の測定対象物に対する入射角度が設定された入射角度になるための反射光の基準受光位置が表示されている受光位置表示手段と、前記第１の回転手段の回転軸周りの回転角度を検出する回転角度検出手段と、受光位置表示手段の基準受光位置に反射光が受光された状態における回転角度検出手段が検出した第１角度と第１角度以外で回転角度検出手段が検出した第２角度と設定された入射角度とからＸ線の入射角度を計算する入射角計算手段とを備えるようにしたことにある。
【００１１】
これによれば、測定対象物が複雑な形状をしていても、可視光出射器から可視光を出射し、受光位置表示手段が表示する反射光の受光位置が基準受光位置になるよう、Ｘ線入射角調整手段により調整を行えば、Ｘ線の入射角度を設定値にすることができる。また、この状態において回転角度検出手段が回転角度を検出して第１角度として記憶しておけば、後はＸ線の入射角度を変化させても、測定対象物における可視光の照射点の位置が変化しないようにすれば、第１角度と回転角度検出手段が新たに検出する第２角度とＸ線の入射角度の設定値とからＸ線の入射角度を検出することができる。
【００１２】
また、本発明の他の特徴は、少なくともＸ線出射器、可視光出射器および回折環形成検出手段において回折環が形成される面とを含む筐体と、筐体に連結され、筐体の位置と姿勢を変化させ固定する多関節アームとを備え、回転角度検出手段は、筐体にセットされた、第１の回転手段の回転軸に垂直な設定方向に対する重力方向の角度を検出する手段であるようにしたことにある。
【００１３】
これによれば、微小量である測定対象物が固定されていて取り外しできない場合でも、Ｘ線回折測定装置を運搬して測定対象物の近辺に設置し、測定対象物における可視光の照射点を変化させずにＸ線回折測定装置の筐体の位置と姿勢を変化させれば、複数のＸ線入射角度における回折環を得ることができる。また、Ｘ線の入射角度を容易に精度よく検出することができる。
【００１４】
また、本発明の他の特徴は、回折環形成検出手段は、測定対象物にて発生したＸ線の回折光を受光し、Ｘ線の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の照射点にて発生する光を受光する受光器を有し、レーザ光をイメージングプレートの受光面に走査しながら照射するとともに、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と、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と、レーザ検出装置が出力する受光信号の強度をレーザ光の照射位置とともに検出して、イメージングプレートに形成された回折環の形状を検出する回折環形状検出手段と、イメージングプレートに回折環を消去する光である消去光を走査しながら照射する回折環消去手段とを備えたことにある。
【００１５】
これによれば、Ｘ線入射角度の調整、回折環の形成、回折環の形状検出、回折環の消去を繰り返すことで、複数のＸ線入射角度に対応する回折環の形状を短時間で得ることができるとともに、イメージングプレートに形成した回折環の位置ごとの強度をレーザ光照射により発生する光の強度により検出するので、回折環の形状を精度よく検出することができる。
【００１６】
さらに、本発明の実施にあたっては、Ｘ線回折測定装置に限定されるものではなく、Ｘ線出射器と回折環形成検出手段とを備えたＸ線回折測定装置を用いた測定対象物の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】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係るＸ線回折測定装置を含むＸ線回折測定システムを示す全体概略図である。
【図２】図１のＸ線回折測定装置の拡大図である。
【図３】図２のＸ線回折測定装置におけるＸ線が通過する部分を拡大して示す部分断面図である。
【図４】図３のプレート部分の拡大斜視図である。
【図５】Ｘ線回折測定装置を用いて測定対象物の残留応力の測定を行うときの工程図である。
【図６】(Ａ)はステージのＸ，Ｙ，Ｚ軸方向の位置調整を説明するための図であり、(Ｂ)は前記位置調整時の画像を示す図である。
【図７】(Ａ)はステージのＸ，Ｙ軸周りの傾き調整を説明するための図であり、(Ｂ)は前記傾き調整時の画像を示す図である。
【図８】(Ａ)はステージのＸ，Ｙ，Ｚ軸方向の位置及びＸ，Ｙ軸周りの傾きの微調整を説明するための図であり、(Ｂ)は前記微調整時の画像を示す図である。
【図９】回折環形状を用いて行う演算を視覚的に示す図である。
【図１０】複数のＸ線入射角度におけるデータを補正したうえで１つのデータにする演算を視覚的に示す図である。
【図１１】本発明の別の実施形態に係るＸ線回折測定装置を含むＸ線回折測定システムを示す全体概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の一実施形態に係るＸ線回折測定装置を含むＸ線回折測定システムの構成について図１乃至図４を用いて説明する。このＸ線回折測定システムは、微小な測定対象物ＯＢの残留応力又は残留応力に相当する特性値を測定及び評価するために、Ｘ線を測定対象物ＯＢに照射するとともに、Ｘ線の照射によって測定対象物ＯＢから出射される回折Ｘ線により回折環を形成し、形成した回折環の形状を検出して回折環の形状データを用いて演算を行う。なお、本実施形態では、測定対象物ＯＢは鉄製の部材である。
【００１９】
Ｘ線回折測定装置は、Ｘ線を出射するＸ線出射器１０、回折Ｘ線による回折環が形成されるイメージングプレート１５を取り付けるためのテーブル１６と、テーブル１６を回転及び移動させるテーブル駆動機構２０と、イメージングプレート１５に形成された回折環の形状を測定するためのレーザ検出装置３０と、これらのＸ線出射器１０、イメージングプレート１５、テーブル１６、テーブル駆動機構２０及びレーザ検出装置３０を収容する筐体５０とを備えている。そして、Ｘ線回折測定システムは、前記Ｘ線回折測定装置とともに、測定対象物ＯＢがセットされる対象物セット装置６０、コンピュータ装置９０及び高電圧電源９５を備えている。また、筐体５０内には、Ｘ線出射器１０、テーブル１６、テーブル駆動機構２０及びレーザ検出装置３０に接続されて作動制御したり、検出信号を入力したりするための各種回路も内蔵されており、図１において筐体５０外に示された２点鎖線で示された各種回路は、筐体５０内の２点鎖線内に納められている。なお、図１及び図２においては、回路基板、電線、固定具、空冷ファンなどは省略されている。
【００２０】
筐体５０は、略直方体状に形成されるとともに、底面壁５０ａ、前面壁５０ｂ、後面壁５０ｅ、上面壁５０ｆ、側面壁（図示せず）、及び底面壁５０ａと前面壁５０ｂの角部を紙面の表側から裏側に向けて切り欠くように設けた切欠き部壁５０ｃと繋ぎ壁５０ｄを有するように形成されている。切欠き部壁５０ｃは底面壁５０ａに垂直な平板と平行な平板とからなり、繋ぎ壁５０ｄは側面壁と垂直であり底面壁５０ａと所定の角度を有している。この所定の角度は、例えば３０〜４５度である。筐体５０の上面壁５０ｆには、筐体５０を持ち運ぶための取っ手５１が設けられている。この筐体５０の図示裏側の側面壁には、支持ロッド５２（図１では省略）に固定される固定具が設けられており、筐体５０は、切欠き部壁５０ｃが対象物セット装置６０の上面に対向するように、図示傾斜状態で支持ロッド５２に固定される。支持ロッド５２は、設置面上に載置された平板状に形成された設置プレート５３上に立設固定されている。
【００２１】
対象物セット装置６０は、いわゆるゴニオメータで構成されており、測定対象物ＯＢが載置されるステージ６１を、図示Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向にそれぞれ移動させるとともに、図示Ｘ軸及びＹ軸周りに回動（傾斜）させるものである。設置面上に載置された平板状に形成された設置プレート６２上に、高さ調整機構６３、第１乃至第５プレート６４〜６８及びステージ６１がそれぞれ下から上に順に載置されている。高さ調整機構６３は、操作子６３ａを有し、操作子６３ａの回動操作により第１プレート６４を設置プレート６２に対して上下動（すなわちＺ軸方向に移動）させて、設置プレート６２と第１プレート６４間の垂直距離を変更することにより第１プレート６４の高さすなわちステージ６１の高さを変更する。
【００２２】
第２プレート６５には操作子６５ａが組み付けられており、操作子６５ａの回動操作により、図示しない機構を介して第３プレート６６が第２プレート６５に対してＸ軸周りに回動されて、第３プレート６６の第２プレート６５に対するＸ軸周りの傾斜角すなわちステージ６１のＸ軸周りの傾斜角が変更される。第３プレート６６には操作子６６ａが組み付けられており、操作子６６ａの回動操作により、図示しない機構を介して第４プレート６７が第３プレート６６に対してＹ軸周りに回動されて、第４プレート６７の第３プレート６６に対するＹ軸周りの傾斜角すなわちステージ６１のＹ軸周りの傾斜角が変更される。第４プレート６７には操作子６７ａが組み付けられており、操作子６７ａの回動操作により、図示しない機構を介して第５プレート６８が第４プレート６７に対してＸ軸方向に移動されて、第５プレート６８の第４プレート６７に対するＸ軸方向の位置すなわちステージ６１のＸ軸方向の位置が変更される。第５プレート６８には操作子６８ａが組み付けられており、操作子６８ａの回動操作により、図示しない機構を介してステージ６１が第５プレート６８に対してＹ軸方向に移動されて、ステージ６１の第５プレート６８に対するＹ軸方向の位置すなわちステージ６１のＹ軸方向の位置が変更される。
また、操作子６５ａ、６６ａは回転角度（傾斜角度）を目盛りにより示すことができ、操作子６５ａが示す回転角度は図２のＸ軸方向に向かって左周りに回転したとき増加する。
【００２３】
Ｘ線出射器１０は、長尺状に形成され、筐体５０内の上部にて図示左右方向に延設されて筐体５０に固定されており、高電圧電源９５からの高電圧の供給を受け、Ｘ線制御回路７１により制御されて、Ｘ線を下方（図示左下方向）に向けて出射する。対象物セット装置６０のＸ軸周りの傾斜角およびＹ軸周りの傾斜角が０であるとき、Ｘ線出射器１０から出射されたＸ線の光軸のステージ６１上面の垂直方向に対する角度（ステージ６１上面に対するＸ線の入射角度ψ）が所定角度ψｏとなるように、筐体５０が支持ロッド５２に対して組み付けられるとともに、Ｘ線出射器１０の出射口１１の向きが設定されている。この所定角度ψｏは、例えば３０度乃至４５度の範囲内の所定角度である。
【００２４】
Ｘ線制御回路７１は、後述するコンピュータ装置９０を構成するコントローラ９１によって制御され、Ｘ線出射器１０から一定の強度のＸ線が出射されるように、Ｘ線出射器１０に高電圧電源９５から供給される駆動電流及び駆動電圧を制御する。また、Ｘ線出射器１０は、図示しない冷却装置を備えていて、Ｘ線制御回路７１は、この冷却装置に供給される駆動信号も制御する。これにより、Ｘ線出射器１０の温度が一定に保たれる。
【００２５】
テーブル駆動機構２０は、Ｘ線出射器１０の下方にて、移動ステージ２１を備えている。移動ステージ２１は、フィードモータ２２及びスクリューロッド２３により、Ｘ線出射器１０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。フィードモータ２２は、テーブル駆動機構２０内に固定されていて筐体５０に対して移動不能となっている。スクリューロッド２３は、Ｘ線出射器１０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て、その一端部がフィードモータ２２の出力軸に連結されている。スクリューロッド２３の他端部は、テーブル駆動機構２０内に設けた軸受部２４に回転可能に支持されている。また、移動ステージ２１は、それぞれテーブル駆動機構２０内にて固定された、対向する１対の板状のガイド２５，２５により挟まれていて、スクリューロッド２３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２２を正転又は逆転駆動すると、フィードモータ２２の回転運動が移動ステージ２１の直線運動に変換される。フィードモータ２２内には、エンコーダ２２ａが組み込まれている。エンコーダ２２ａは、フィードモータ２２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７２及びフィードモータ制御回路７３へ出力する。
【００２６】
位置検出回路７２及びフィードモータ制御回路７３は、コントローラ９１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７３は、フィードモータ２２を駆動して移動ステージ２１をフィードモータ２２側へ移動させる。位置検出回路７２は、エンコーダ２２ａから出力されるパルス列信号が入力されなくなると、移動ステージ２１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７３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７３は、位置検出回路７２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２２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２１の原点位置とする。したがって、位置検出回路７２は、移動ステージ２１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２１が移動限界位置から右下方向へ移動すると、エンコーダ２２ａからのパルス列信号をカウントし、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。
【００２７】
フィードモータ制御回路７３は、コントローラ９１から移動ステージ２１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２２を正転又は逆転駆動する。位置検出回路７２は、エンコーダ２２ａ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７２は、カウントしたパルス数を用いて移動ステージ２１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９１及びフィードモータ制御回路７３に出力する。フィードモータ制御回路７３は、位置検出回路７２から入力した移動ステージ２１の現在の位置が、コントローラ９１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２２を駆動する。
【００２８】
また、フィードモータ制御回路７３は、移動ステージ２１の移動速度を表す設定値をコントローラ９１から入力する。そして、エンコーダ２２ａ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２１の移動速度を計算し、前記計算した移動ステージ２１の移動速度がコントローラ９１から入力した移動速度になるようにフィードモータ２２を駆動する。
【００２９】
一対のガイド２５，２５の上端は、板状の上壁２６によって連結されている。上壁２６には、貫通孔２６ａが設けられていて、貫通孔２６ａの中心位置はＸ線出射器１０の出射口１１の中心位置に対向しており、Ｘ線出射器１０から出射されたＸ線は、出射口１１及び貫通孔２６ａを介してテーブル駆動機構２０内に入射する。
【００３０】
後述するイメージングプレート１５が回折環撮像位置にある状態（図１乃至図３の状態）において、移動ステージ２１の貫通孔２６ａと対向する位置には、図３に拡大して示すように、貫通孔２１ａが形成されている。移動ステージ２１には、出射口１１及び貫通孔２６ａ，２１ａの中心軸線位置を回転中心とする出力軸２７ａを有するスピンドルモータ２７が組み付けられている。出力軸２７ａは、円筒状に形成され、回転中心を中心軸とする断面円形の貫通孔２７ａ１を有する。スピンドルモータ２７の出力軸２７ａと反対側には、貫通孔２７ａ１の中心位置を中心軸線とする貫通孔２７ｂが設けられている。貫通孔２７ｂの内周面上には、貫通孔２７ｂの一部の内径を小さくするための円筒状の通路部材２８が固定されている。
【００３１】
また、スピンドルモータ２７内には、エンコーダ２２ａと同様のエンコーダ２７ｃが組み込まれている。エンコーダ２７ｃは、スピンドルモータ２７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７４及び回転角度検出回路７５へ出力する。さらに、エンコーダ２７ｃは、スピンドルモータ２７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９１及び回転角度検出回路７５に出力する。
【００３２】
スピンドルモータ制御回路７４及び回転角度検出回路７５は、コントローラ９１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７４は、コントローラ９１から、スピンドルモータ２７の回転速度を表す設定値を入力する。そして、エンコーダ２７ｃ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２７の回転速度を計算し、計算した回転速度がコントローラ９１から入力した回転速度（設定値）になるように、駆動信号をスピンドルモータ２７に供給する。回転角度検出回路７５は、エンコーダ２７ｃ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２７の回転角度すなわちイメージングプレート１５の回転角度θｐを計算して、コントローラ９１に出力する。そして、回転角度検出回路７５は、エンコーダ２７ｃ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。なお、イメージングプレート１５の回転基準位置（回転角度０度の位置）とは、後述するレーザ検出装置３０からのレーザ照射によりイメージングプレート１５に形成された回折環を読み取る際、インデックス信号を入力した時点でレーザ光が照射されている位置である。この位置は各半径位置においてあるためラインである。
【００３３】
テーブル１６は、円形状に形成され、スピンドルモータ２７の出力軸２７ａの先端部に固定されている。テーブル１６の中心軸と、スピンドルモータ２７の出力軸の中心軸とは一致している。テーブル１６は、一体的に設けられて下面中央部から下方へ突出した突出部１７を有していて、突出部１７の外周面には、ねじ山が形成されている。突出部１７の中心軸は、スピンドルモータ２７の出力軸２７ａの中心軸と一致している。テーブル１６の下面には、イメージングプレート１５が取付けられる。イメージングプレート１５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１５の中心部には、貫通孔１５ａが設けられていて、この貫通孔１５ａに突出部１７を通し、突出部１７の外周面上にナット状の固定具１８をねじ込むことにより、イメージングプレート１５が、固定具１８とテーブル１６の間に挟まれて固定される。固定具１８は、円筒状の部材で、内周面に、突出部１７のねじ山に対応するねじ山が形成されている。
【００３４】
テーブル１６、突出部１７及び固定具１８にも貫通孔１６ａ，１７ａ，１８ａがそれぞれ設けられており、貫通孔１６ａ，１７ａ，１８ａの中心軸はテーブル１６の中心軸と同じであり、貫通孔１８ａの内径は貫通孔１６ａ，１７ａに比べて小さく、前述した通路部材２８の内径と同じである。したがって、スピンドルモータ２７の出力軸２７ａから出射されたＸ線は、貫通孔１６ａ，１７ａ，１８ａを介するとともに、切欠き部壁５０ｃに設けた円形孔５０ｃ１を介して外部下方に位置する測定対象物ＯＢに向かって出射される。この場合、通路部材２８の内径及び貫通孔１８ａの内径は小さいので、通路部材２８を介して貫通孔２７ｂ，２７ａ１，１６ａ，１７ａ内に入射したＸ線はやや拡散しているが、貫通孔１８ａから出射されるＸ線は貫通孔２７ａ１の軸線に平行な平行光となり、円形孔５０ｃ１から出射される。また、この円形孔５０ｃ１の内径は、測定対象物ＯＢからの回折光をイメージングプレート１５に導くために大きい。
【００３５】
イメージングプレート１５は、フィードモータ２２によって駆動されて、移動ステージ２１、スピンドルモータ２７及びテーブル１６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。前述のように、この回折環撮像位置において、Ｘ線出射器１０から出射されたＸ線がステージ６１上の測定対象物ＯＢに照射されるようになっている。また、イメージングプレート１５は、スピンドルモータ２７によって駆動されて回転しながら、フィードモータ２２によって駆動されて、移動ステージ２１、スピンドルモータ２７及びテーブル１６と共に、撮像した回折環を読み取る回折環読取り領域内、及び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１５の移動においては、イメージングプレート１５の中心軸が、Ｘ線出射器１０から出射されたＸ線の光軸とイメージングプレート１５の回転基準位置のラインが含まれる平面内（Ｘ線の光軸とこの光軸と交差する傾斜角０のときのステージ６１の表面の法線とが含まれる平面内）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。
【００３６】
レーザ検出装置３０は、回折環を撮像したイメージングプレート１５にレーザ光を照射して、イメージングプレート１５から入射した光の強度を検出する。レーザ検出装置３０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１５からフィードモータ２２側に充分離れている。すなわち、イメージングプレート１５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３０によって遮られないようになっている。レーザ検出装置３０は、レーザ光源３１と、コリメートレンズ３２、反射鏡３３、ダイクロイックミラー３４、及び対物レンズ３６を備えている。
【００３７】
レーザ光源３１は、レーザ駆動回路７７によって制御されて、イメージングプレート１５に照射するレーザ光を出射する。レーザ駆動回路７７は、コントローラ９１によって制御され、レーザ光源３１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７７は、後述するフォトディテクタ４２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３１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１５に照射されるレーザ光の強度が一定に維持される。
【００３８】
コリメートレンズ３２は、レーザ光源３１から出射されたレーザ光を平行光に変換する。反射鏡３３は、コリメートレンズ３２にて平行光に変換されたレーザ光を、ダイクロイックミラー３４に向けて反射する。ダイクロイックミラー３４は、反射鏡３３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。対物レンズ３６は、ダイクロイックミラー３４から入射したレーザ光をイメージングプレート１５の表面に集光させる。この対物レンズ３６から出射されるレーザ光の光軸は、Ｘ線出射器１０から出射されたＸ線の光軸とイメージングプレート１５の回転基準位置のラインとが含まれる平面内（Ｘ線の光軸とこの光軸に交差する傾斜角０のときのステージ６１の表面の法線とが含まれる平面内）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２１の移動方向に対して垂直な方向である。
【００３９】
対物レンズ３６には、フォーカスアクチュエータ３７が組み付けられている。フォーカスアクチュエータ３７は、対物レンズ３６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３６は、フォーカスアクチュエータ３７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。
【００４０】
対物レンズ３６によって集光されたレーザ光を、イメージングプレート１５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１５にレーザ光を照射すると、イメージングプレート１５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１５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３６を通過して、ダイクロイックミラー３４にて蛍光体から発せられた光の大部分は反射し、レーザ光の反射光の大部分は透過する。ダイクロイックミラー３４の反射方向には、集光レンズ３８、シリンドリカルレンズ３９及びフォトディテクタ４０が設けられている。集光レンズ３８は、ダイクロイックミラー３４から入射した光を、シリンドリカルレンズ３９に集光する。シリンドリカルレンズ３９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４０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７８に出力する。
【００４１】
増幅回路７８は、フォトディテクタ４０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、フォーカスエラー信号生成回路７９及びＳＵＭ信号生成回路８０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７９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７９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８１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１５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８１は、コントローラ９１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８２に出力する。ドライブ回路８２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３７を駆動して、対物レンズ３６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１５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８０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８３に出力する。ＳＵＭ信号の強度は、イメージングプレート１５にて反射し、ダイクロイックミラー３４で反射した微量の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１５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１５に入射した回折Ｘ線の強度に相当する。Ａ／Ｄ変換回路８３は、コントローラ９１によって制御され、ＳＵＭ信号生成回路８０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９１に出力する。
【００４４】
また、レーザ検出装置３０は、集光レンズ４１及びフォトディテクタ４２を備えている。集光レンズ４１は、レーザ光源３１から出射されたレーザ光の一部であって、ダイクロイックミラー３４を透過せずに反射したレーザ光をフォトディテクタ４２の受光面に集光する。フォトディテクタ４２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４２は、レーザ光源３１が出射したレーザ光の強度に相当する受光信号をレーザ駆動回路７７へ出力する。
【００４５】
また、対物レンズ３６に隣接して、ＬＥＤ光源４３が設けられている。ＬＥＤ光源４３は、ＬＥＤ駆動回路８４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１５に撮像された回折環を消去する。ＬＥＤ駆動回路８４は、コントローラ９１によって制御され、ＬＥＤ光源４３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。
【００４６】
また、Ｘ線回折測定装置は、ＬＥＤ光源４４を有する。ＬＥＤ光源４４は、図２乃至図４に示すように、Ｘ線出射器１０とテーブル駆動機構２０の上壁２６との間に配置されたプレート４５の一端部下面に固定されている。プレート４５は、その他端部上面にて、筐体５０内に固定されたモータ４６の出力軸４６ａに固着されており、モータ４６の回転により、テーブル駆動機構２０の上壁２６に平行な面内を回転する。テーブル駆動機構２０の上壁２６にはストッパ部材４７ａ，４７ｂが設けられており、ストッパ部材４７ａは、プレート４５を図４のＤ１方向に回転させたとき、ＬＥＤ光源４４がＸ線出射器１０の出射口１１及びテーブル駆動機構２０の上壁２６の貫通孔２６ａに対向する位置（Ａ位置）に静止するように、プレート４５の回転を規制する。一方、ストッパ部材４７ｂは、プレート４５を図４のＤ２方向に回転させたとき、プレート４５がＸ線出射器１０の出射口１１とテーブル駆動機構２０の上壁２６の貫通孔２６ａとの間を遮断しない位置（Ｂ位置）に静止するように、プレート４５の回転を規制する。言い換えれば、Ａ位置は、プレート４５が図２及び図３に示す状態にある位置であり、ＬＥＤ光源４４から出射されるＬＥＤ光がスピンドルモータ２７の貫通孔２７ａ１に設けた通路部材２８の通路に入射する位置である。Ｂ位置は、Ｘ線出射器１０から出射されるＸ線がプレート４５によって遮られない位置である。
【００４７】
ＬＥＤ光源４４は、コントローラ９１によって作動制御されるＬＥＤ駆動回路８５からの駆動信号によりＬＥＤ光を出射する。ＬＥＤ光は拡散する可視光であり、プレート４５がＡ位置にあるとき、その一部は、貫通孔２６ａ，２１ａ、通路部材２８の通路及び貫通孔２７ｂを介して、スピンドルモータ２７の出力軸２７ａの貫通孔２７ａ１に入射し、貫通孔１６ａ，１７ａ，１８ａ及び切欠き部壁５０ｃの円形孔５０ｃ１から出射される。このＬＥＤ光の場合も、通路部材２８の内径及び貫通孔１８ａの内径は小さいので、通路部材２８を介して貫通孔２７ｂ，２７ａ１，１６ａ，１７ａ内に入射したＸ線はやや拡散しているが、貫通孔１８ａから出射されるＬＥＤ光は貫通孔２７ａ１の軸線に平行な平行光となり、円形孔５０ｃ１から出射される。したがって、ＬＥＤ光源４４、通路部材２８、貫通孔１８ａなどが、可視光である平行光を測定対象物ＯＢに出射する本発明の可視光出射器を構成する。
【００４８】
モータ４６はエンコーダ２２ａ，２７ａと同様なエンコーダ４６ｂを備えており、エンコーダ４６ｂはモータ４６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回転制御回路８６に出力する。回転制御回路８６は、コントローラ９１から回転方向と回転開始の指示が入力されると、モータ４６に駆動信号を出力して、モータ４６を指示方向に回転させる。そして、エンコーダ４６ｂからのパルス列信号の入力が停止すると、駆動信号の出力を停止する。これにより、プレート４５を、上述したＡ位置及びＢ位置までそれぞれ回転させることができる。
【００４９】
筐体５０の切欠き部壁５０ｃには結像レンズ４８が設けられているとともに、筐体５０内部には撮像器４９が設けられている。撮像器４９は、多数の撮像素子をマトリクス状に配置したＣＣＤ受光器又はＣＭＯＳ受光器で構成され、各撮像素子で受光した光の強度に応じた大きさの受光信号（撮像信号）を撮像素子ごとにセンサ信号取出回路８７にそれぞれ出力する。これらの結像レンズ４８及び撮像器４９は、イメージングプレート１５に対して設定された位置にある測定対象物ＯＢにおけるＬＥＤ光の出射点（照射点）を中心とした領域の画像を撮像する。すなわち、結像レンズ４８及び撮像器４９は、測定対象物ＯＢを撮像するディジタルカメラとして機能する。このイメージングプレート１５に対して設定された位置とは、前記測定対象物ＯＢにおけるＸ線及びＬＥＤ光の出射点（照射点）からイメージングプレート１５までの垂直距離Ｌが、予め決められた所定距離Ｌｏとなる位置である。なお、この場合の結像レンズ４８及び撮像器４９による被写界深度は、前記出射点を中心とした前後の範囲で設定されている。センサ信号取出回路８７は、撮像器４９の各撮像素子からの受光信号（撮像信号）の強度データを、各撮像素子の位置（すなわち画素位置）が分かるデータと共にコントローラ９１に出力する。したがって、コントローラ９１には、測定対象物ＯＢにおけるＬＥＤ光の照射点Ｐ１（図６乃至図８参照）を含む、照射点Ｐ１近傍の画像を表す画像データが出力されることになる。
【００５０】
また、結像レンズ４８の光軸は、Ｘ線出射器１０から出射されるＸ線の光軸とイメージングプレート１５の回転基準位置のラインを含む平面に含まれるように調整されている。そして、この平面は、対象物セット装置６０の傾斜角０のときのステージ６１の表面に垂直になっている。また、結像レンズ４８の光軸と、測定対象物ＯＢに照射されるＸ線及びＬＥＤ光の光軸が交わる点は、イメージングプレート１５に対して設定された位置にある測定対象物ＯＢにおけるＸ線及びＬＥＤ光の出射点（照射点）である。さらに、設定された位置にある測定対象物ＯＢにおけるＸ線及びＬＥＤ光の出射点を通る、対象物セット装置６０の傾斜角０のときのステージ６１の表面の法線に対して、結像レンズ４８の光軸がなす角度は、Ｘ線出射器１０から出射されるＸ線及びＬＥＤ光源４４から出射されるＬＥＤ光の光軸が前記法線に対してなす角度（Ｘ線及びＬＥＤ光の入射角度ψ）に等しい。
【００５１】
したがって、測定対象物ＯＢがイメージングプレート１５に対して設定された位置にあり、表面が傾斜角０のステージ６１の上面と平行である状態で、ＬＥＤ光源４４からのＬＥＤ光を測定対象物ＯＢに照射した場合には、照射点Ｐ１を含む測定対象物ＯＢの画像が撮像器４９で撮像されることに加えて、測定対象物ＯＢにて反射したＬＥＤ光の受光点Ｐ２（図６乃至図８参照）も撮像器４９で照射点Ｐ１と同じ位置に撮像されることになる。すなわち、測定対象物ＯＢに照射されるＬＥＤ光は平行光であり、測定対象物ＯＢにおけるＬＥＤ光の照射点において、ＬＥＤ光は散乱光と、略平行光のまま反射する反射光を発生させる。そして、散乱光のうち結像レンズ４８に入射した光は撮像器４９の位置で結像して照射点Ｐ１の画像となり、結像レンズ４８に入射した反射光は結像レンズ４８により集光されて撮像器４９で受光され、受光点Ｐ２の画像となる。測定対象物ＯＢが設定された位置にあり、表面が傾斜角０のステージ６１の上面と平行であるとき、結像レンズ４８に入射する散乱光の光軸と反射光の光軸は、いずれも結像レンズ４８の光軸と一致するため、照射点Ｐ１の画像と受光点Ｐ２の画像は同じ位置になる。なお、撮像器４９は測定対象物ＯＢを撮像するもので、撮像器４９は結像レンズ４８の焦点位置よりも若干量だけ後方に位置するので、厳密には、撮像器４９によって受光される反射光は集光した後にやや拡散したものである。
【００５２】
コンピュータ装置９０は、コントローラ９１、入力装置９２及び表示装置９３からなる。コントローラ９１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各種プログラムを実行してＸ線回折測定装置の作動を制御する。入力装置９２は、コントローラ９１に接続されて、作業者により、各種パラメータ、作業指示などの入力のために利用される。表示装置９３は、表示画面上に撮像器４９によって撮像された照射点Ｐ１及び受光点Ｐ２を含む画像に加えて、ステージ６１上の測定対象物ＯＢの高さ及び傾斜角を適正に設定するためのマークも表示される。このマークに関しては、詳しく後述する。さらに、表示装置９３は、作業者に対して各種の設定状況、作動状況、測定結果なども視覚的に知らせる。高電圧電源９５は、Ｘ線出射器１０にＸ線出射のための高電圧及び電流を供給する。
【００５３】
以下に、上記のように構成したＸ線回折測定装置を含むＸ線回折測定システムを用いて、測定対象物ＯＢである鉄製の部材に対して複数のＸ線入射角度でＸ線を照射し、測定対象物ＯＢの残留応力を測定する具体的方法について説明する。この残留応力の測定は、電源を投入することによりＸ線回折測定システムの作動させた後、図５に示すように、Ｘ線入射角調整工程Ｓ１、回折環撮像工程Ｓ２、回折環読取り工程Ｓ３，回折環消去工程Ｓ４を１度実行した後、Ｘ線入射角調整工程（２回目以降）Ｓ１’、回折環撮像工程Ｓ２、回折環読取り工程Ｓ３，回折環消去工程Ｓ４を繰り返して実行し、Ｓ５で記憶したデータ数が充分と判断した後、残留応力計算工程Ｓ５を実行する。
【００５４】
まず、Ｘ線入射角調整工程Ｓ１について説明する。作業者は対象物セット装置６０のステージ６１に測定対象物ＯＢを置く。このとき目視で、後の工程で照射されるＸ線が測定対象物の測定位置近傍になり、残留応力の測定方向がＹ軸方向（図２参照）になるようににする。次に作業者は、入力装置９２を操作して、ステージ調整工程Ｓ１の開始をコントローラ９１に指示する。この指示に応答して、コントローラ９１は、フィードモータ制御回路７３を制御して、イメージングプレート１５を回折環撮像位置（図１及び図２の状態）に移動させる。また、コントローラ９１は、回転制御回路８６を制御し、モータ４６をストッパ部材４７ａによりプレート４５の回転が停止するまで図４のＤ１方向に回転させて、プレート４５をＡ位置まで回転させる。この状態では、ＬＥＤ光源４４がテーブル駆動機構２０の上壁２６に設けた貫通孔２６ａに対向して位置する。
【００５５】
その後、コントローラ９１は、ＬＥＤ駆動回路８５を制御して、ＬＥＤ光源４４を点灯させる。このＬＥＤ光源４４の点灯により、ＬＥＤ光源４４から出射されて拡散された可視光であるＬＥＤ光の一部は、貫通孔２６ａ、通路部材２８、貫通孔２７ｂ，２７ａ１，１６ａ，１７ａ，１８ａを介して固定具１８から出射される。この場合、通路部材２８及び貫通孔１８ａの内径は小さく、貫通孔１８ａから出射されるＸ線は貫通孔２７ａ１の軸線に平行な平行光である。この平行光であるＬＥＤ光は、筐体５０の切欠き部壁５０ｃに設けた円形孔５０ｃ１から外部へ出射され、測定対象物ＯＢに照射される。
【００５６】
次に、コントローラ９１は、センサ信号取出回路８７に撮像器４９からの撮像信号の入力を指示して、撮像器４９による撮像信号をセンサ信号取出回路８７からコントローラ９１に出力させる。コントローラ９１は、この撮像信号を表示装置９３に出力して、撮像器４９によって撮像されたＬＥＤ光の照射位置近傍の画像を表示装置９３に表示させる。この場合、表示装置９３に表示される画像には、前記ＬＥＤ光の照射位置近傍の画像の中に、測定対象物ＯＢにおけるＬＥＤ光の照射点Ｐ１の画像がある。また、測定対象物ＯＢの表面が傾斜角０のステージ６１の上面と平行に近い場合は、ＬＥＤ光の照射点で反射した反射光が結像レンズ４８により集光されて、撮像器４９が受光した受光点Ｐ２も画像として表示される。さらに、コントローラ９１は、撮像器４９によって撮像された照射点Ｐ１及び受光された受光点Ｐ２を含む、撮像器４９からの撮像信号によって表示される画像とは独立して、結像レンズ４８の光軸が撮像器４９と交差する位置に相当する撮影画像上の位置に十字マークを表示する。
【００５７】
この場合、十字マークのクロス点は表示装置９３の画面の中心に位置し、十字マークのＸ軸方向は画面の横方向に対応し、十字マークのＹ軸方向は画面の縦方向に対応する。そして、十字マークのクロス点は、測定対象物ＯＢにおけるＬＥＤ光の照射点からイメージングプレート１５までの距離Ｌが所定距離Ｌｏであるときに、照射点Ｐ１が撮像器４９に撮像される位置であると同時に、距離Ｌが所定距離Ｌｏであり、測定対象物ＯＢにおけるＬＥＤ光の照射点部分の領域が傾斜角０のときのステージ６１の表面に平行であるとき、測定対象物ＯＢでの反射光が結像レンズ４８により集光されて、撮像器４９に受光点Ｐ２として受光される位置である。また、十字マークのＹ軸方向がＬＥＤ光及びＸ線の照射方向であり、測定対象物ＯＢの表面に投影させた方向が残留応力の測定方向である。また、十字マークのＹ軸線は、Ｘ線の光軸と結像レンズ４８の光軸とを含む平面が、撮像器４９と交差するラインであり、ＬＥＤ光の照射点における測定対象物ＯＢの法線がＸ線の光軸と結像レンズ４８の光軸とを含む平面内にあるときに受光点Ｐ２が表示されるラインである。
【００５８】
作業者は、表示装置９３に表示される画像を見ながら、対象物セット装置６０の操作子６７ａ，６８ａを操作してステージ６１すなわち測定対象物ＯＢをＸ軸方向及びＹ軸方向にそれぞれ移動させて、画面上における照射点すなわちＬＥＤ光の照射位置を測定対象物ＯＢの測定箇所にする。また、測定対象物ＯＢをステージ６１上でＺ軸周りに回転させて、十字マークのＹ軸方向を測定対象物ＯＢの表面に投影させた方向が残留応力の測定方向になるようにする。また、操作子６３ａを操作して、ステージ６１すなわち測定対象物ＯＢをＺ軸方向（すなわち高さ方向）に移動させて、照射点Ｐ１が十字マークのクロス点と一致するようにして、測定対象物ＯＢにおける照射点からイメージングプレート１５までの垂直距離Ｌを所定距離Ｌｏにする。さらに、操作子６５ａ、６６ａを操作して、ステージ６１すなわち測定対象物ＯＢをＸ，Ｙ軸周りに回動させて（姿勢を変化させて）、受光点Ｐ２が十字マークのクロス点と一致するようにして、測定対象物ＯＢに対するＬＥＤ光（Ｘ線）の入射角度ψを所定角度ψｏにする。
【００５９】
この表示装置９３の画像を見ながらのステージ６１（測定対象物ＯＢ）のＸ軸方向位置、Ｙ軸方向位置、Ｚ軸方向位置（高さ）、Ｘ軸周りの傾斜角及びＹ軸周りの傾斜角の調整について、図６乃至図８を用いて説明すると、調整は以下の手順(１)〜(３)のように行われる。なお、図６(Ｂ)、図７(Ｂ)及び図８(Ｂ)は表示装置９３に表示される画像を示しており、この場合、測定対象物ＯＢが明確に分かるように、測定対象物ＯＢの輪郭が画像上に現れるようにしているが、測定対象物ＯＢにおける測定箇所及びＬＥＤ光の照射方向が視認できれば、測定対象物ＯＢにおける残留応力の測定箇所部分のみが画像上に現れるようにしてもよい。
【００６０】
(１)まず、図６(Ａ)(Ｂ)に示すように、操作子６７ａ，６８ａを操作してステージ６１をＸ軸方向及びＹ軸方向にそれぞれ移動させるとともに、測定対象物ＯＢをステージ６１上でステージ６１の平面内で回転させて、ＬＥＤ光の照射点Ｐ１すなわち測定対象物ＯＢに対するＬＥＤ光の照射点Ｐ１（照射位置）が測定対象物ＯＢの所定位置（測定箇所）になるとともに、測定対象物ＯＢに投影させた十字マークのＹ軸方向が所定方向（測定方向）になるようにしながら、操作子６３ａを操作してステージ６１をＺ軸方向（高さ方向）に移動させて、ＬＥＤ光の照射点Ｐ１が十字マークのクロス点に合致するように調整する。特に、ステージ６１のＸ軸方向及びＹ軸方向の移動調整により、照射点Ｐ１を測定対象物ＯＢの測定位置に設定しても、その後に、照射点Ｐ１が十字マークのクロス点に位置するように、ステージ６１のＺ軸方向への移動調整を行うと、照射点Ｐ１（照射位置）は測定対象物ＯＢのＹ軸方向に多少ずれるので、これらの位置調整を繰り返し行う必要がある。なお、図６(Ｂ)においては、ＬＥＤ光の照射点における測定対象物ＯＢの表面が傾斜角０におけるステージ６１の表面と平行でないため、反射光の受光点Ｐ２（図６(Ｂ)参照）は画像上に現れていないものとしている。
【００６１】
(２)次に、図７(Ａ)(Ｂ)に示すように、操作子６５ａ，６６ａを操作してステージ６１をＸ軸周り及びＹ軸周りにそれぞれ回動させて、平行光であるＬＥＤ光の反射光の受光点Ｐ２が画像の中心（十字マークのクロス点）になるように調整する。
【００６２】
(３)さらに、図８(Ａ)(Ｂ)に示すように、操作子６７ａ，６８ａ，６３ａ，６５ａ，６６ａを操作して、ステージ６１のＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の位置、並びにＸ軸周り及びＹ軸周りの傾斜角を微調整して、ＬＥＤ光の照射点Ｐ１（照射位置）が測定対象物ＯＢの所定位置（測定箇所）に位置し、ＬＥＤ光の照射点Ｐ１及び反射光の受光点Ｐ２が十字マークのクロス点に完全に一致するようにする。また、測定対象物ＯＢの残留応力の測定方向と画像の縦方向（Ｙ軸方向）とがずれたときは、測定対象物ＯＢの置き方を微調整する。
【００６３】
このような調整により、測定対象物ＯＢに照射されるＸ線は測定箇所になり、照射されるＸ線の測定対象物ＯＢの表面の投影方向が残留応力の測定方向になり、Ｘ線の照射点からイメージングプレート１５までの距離Ｌが所定距離Ｌｏになる。さらに、測定対象物ＯＢに対するＸ線の入射角度
ψは所定角度ψｏになる。調整が完了すると、作業者は入力装置９２を操作して操作子６５ａが示す回転角度（Ｘ軸周りの傾斜角度）Θｓを入力する。なお、対象物セット装置６０のＸ軸周りの回転軸は、Ｘ線出射器１０から出射されるＸ線の光軸とイメージングプレート１５の回転基準位置のラインを含む平面に対し垂直であり、この状態においてＸ線照射点における測定対象物ＯＢの表面は対象物セット装置６０のＸ軸周りの回転軸と平行になっている。よって、この後ＬＥＤ光の照射点を変えず、操作子６５ａを操作して測定対象物ＯＢをＸ軸周りに回転させ、操作子６５ａが示す角度をΘｍにしたときとき、Ｘ線の入射角度はψｏ＋（Θｍ−Θｓ）で求めることができる。
【００６４】
次に作業者は、入力装置９２を操作してコントローラ９１に調整終了を指示する。この指示に応答して、コントローラ９１は、ＬＥＤ駆動回路８５を制御してＬＥＤ光源４４を消灯させ、センサ信号取出回路８７を制御して撮像器４９から撮像信号の入力停止及び撮像信号のコントローラ９１への出力を停止させ、かつ回転制御回路８６を制御して、モータ４６をストッパ部材４７ｂによりプレート４５の回転が停止するまで図４のＤ２方向に回転させて、プレート４５をＢ位置まで回転させる。このプレート４５の回転により、Ｘ線出射器１０からのＸ線がテーブル駆動機構２０の上壁２６に設けた貫通孔２６ａに入射され得る状態となる。
【００６５】
次の回折環撮像工程Ｓ２において、作業者は入力装置９２を用いて、測定対象物ＯＢの材質（本実施例では、鉄）を入力し、残留応力の測定開始をコントローラ９１に指示する。これにより、コントローラ９１は、まずイメージングプレート１５が撮像位置にある状態で、スピンドルモータ制御回路７４を制御して、イメージングプレート１５を低速回転させ、エンコーダ２７ｃ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１５の回転を停止させる。これにより、後述する回折環読取り工程Ｓ３による回折環の読取り開始時における、イメージングプレート１５の回転角度が０度に設定される。
【００６６】
次に、コントローラ９１は、Ｘ線制御回路７１を制御してＸ線出射器１０にＸ線の出射を開始させ、所定時間の経過後に、Ｘ線制御回路７１を制御してＸ線出射器１０にＸ線の出射を停止させる。これにより、Ｘ線出射器１０から出射されたＸ線は、貫通孔２６ａ，２１ａ、通路部材２８、貫通孔２７ｂ，２７ａ１，１６ａ，１７ａ，１８ａ及び円形孔５０ｃ１を介して外部に出射され、測定対象物ＯＢの測定箇所に所定時間だけ照射される。この測定対象物ＯＢへのＸ線の所定時間の照射により、測定対象物ＯＢの測定箇所から回折Ｘ線が発生し、イメージングプレート１５には回折環が撮像される。なお、この場合におけるＸ線出射器１０から測定対象物ＯＢの表面に出射されるＸ線の光軸方向は前記ＬＥＤ光の場合と同じであり、Ｘ線の測定対象物ＯＢに対する入射角度ψは、上述したＬＥＤ光の場合と同様な所定角度ψｏである。
【００６７】
このような回折環撮像工程Ｓ２の後、コントローラ９１は、自動的に又は作業者による入力装置９２を用いた指示により、図５の回折環読取り工程Ｓ３を実行する。コントローラ９１は、フィードモータ制御回路７３を制御して、イメージングプレート１５を回折環読取り領域内の読取り開始位置へ移動させる。このイメージングプレート１５の読取り開始位置とは、対物レンズ３６の中心すなわちレーザ光の照射位置が回折環基準半径Ｒｏの円に対して若干だけ内側になるような位置である。この場合、位置検出回路７２から出力される位置信号は、移動ステージ２１が移動限界位置にある状態から移動ステージ２１が移動した移動距離ｘを表しており、移動ステージ２１すなわちテーブル１６（イメージングプレート１５）が移動限界位置にある状態で、テーブル１６（イメージングプレート１５）の中心から対物レンズ３６の中心位置までの距離は予め決められた所定値である。したがって、イメージングプレート１５の読取り開始位置への移動は、位置検出回路７２からの位置信号を用いて行われる。
【００６８】
回折環基準半径Ｒｏとは、測定対象物ＯＢの残留応力が「０」であるときに、測定対象物ＯＢに対するＸ線の照射によりイメージングプレート１５上に形成される回折環の半径であり、測定対象物ＯＢにおけるＸ線の回折角度Θｘ及びイメージングプレート１５から測定対象物ＯＢまでの距離Ｌに応じて決まる。そして、Ｘ線の回折角度Θｘは測定対象物ＯＢの材質で決まり、前記距離Ｌは前記Ｘ線入射角調整工程Ｓ１での調整で設定されて予め決められた所定距離Ｌｏである。したがって、測定対象物ＯＢの材質ごとに予め回折角Θｘを記憶しておけば、前記入力した測定対象物ＯＢの材質を用いることにより、コントローラ９１は回折環基準半径ＲｏをＲｏ＝Ｌ・ｔａｎ（２Θｘ）の演算によって自動的に計算する。なお、同一の材質の測定対象物ＯＢの残留応力を繰り返し測定する場合には、前記回折環基準半径Ｒｏを計算することなく、繰り返し利用できる。
【００６９】
次に、コントローラ９１は、スピンドルモータ制御回路７４に、イメージングプレート１５が所定の一定回転速度で回転するように、スピンドルモータ２７の回転を制御させる。また、レーザ駆動回路７７を制御してレーザ光源３１によるレーザ光のイメージングプレート１５に対する照射を開始させる。その後、コントローラ９１は、フォーカスサーボ回路８１にフォーカスサーボ制御の開始を指示して、フォーカスサーボ回路８１にフォーカスサーボ制御を開始させる。したがって、対物レンズ３６が、レーザ光の焦点がイメージングプレート１５の表面に合うように光軸方向に駆動制御される。
【００７０】
次に、コントローラ９１は、回転角度検出回路７５及びＡ／Ｄ変換回路８３を作動させて、回転角度検出回路７５からスピンドルモータ２７（イメージングプレート１５）の基準位置からの回転角度θｐを入力させ始めるとともに、Ａ／Ｄ変換回路８３からＳＵＭ信号の瞬時値のディジタルデータをコントローラ９１に出力させ始める。次に、コントローラ９１は、フィードモータ制御回路７３を制御してフィードモータ２２を回転させて、イメージングプレート１５を読取り開始位置から図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１５において、回折環基準半径Ｒｏの若干内側の位置から外側方向に一定速度で相対移動し始める。この若干内側の位置は、撮像した回折環の半径が回折環基準半径Ｒｏからずれる可能性のある位置よりもやや内側の位置である。これにより、レーザ光の照射位置は、相対的にイメージングプレート１５上を螺旋状に回転し始める。
【００７１】
その後、コントローラ９１は、イメージングプレート１５が所定の小さな角度だけ回転するごとに、ＳＵＭ信号の瞬時値のディジタルデータをＡ／Ｄ変換回路８３を介して入力するとともに、回転角度検出回路７５からの回転角度θｐ及び位置検出回路７２からの移動距離ｘを入力して、ＳＵＭ信号の瞬時値のディジタルデータを、基準位置からの回転角度θｐと、移動距離ｘに基づくイメージングプレート１５の中心からのレーザ光の照射位置の径方向距離ｒ（半径値ｒ）とに対応させて順次記憶する。この場合も、移動ステージ２１すなわちテーブル１６（イメージングプレート１５）が移動限界位置にある状態で、テーブル１６（イメージングプレート１５）の中心から対物レンズ３６の中心位置までの距離は予め決められた所定値であるので、前記半径値ｒは移動距離ｘを用いて計算される。これにより、螺旋状に回転するレーザ光の照射位置に関して、ＳＵＭ信号の瞬時値、回転角度θｐ及び半径値ｒを表すデータが所定回転角度ごとに順次記憶されて蓄積されていく。
【００７２】
ＳＵＭ信号の瞬時値、回転角度θｐ及び半径値ｒを表すデータの所定回転角度ごとの記憶動作と並行して、コントローラ９１は、選定した複数の回転角度ごとに、半径値ｒに対するＳＵＭ信号の瞬時値の変化曲線を作成し、変化曲線がピークを中心にして左右対称で得られた時点で、ＳＵＭ信号の瞬時値、回転角度θｐ及び半径値ｒを表すデータを所定回転角度ごとに検出し記憶する処理を終了する。なお、測定対象物ＯＢは微少量であるので回折環は全周形成されない可能性があり、選定した複数の回転角度の内、少なくとも１つの変化曲線がピークを中心にして左右対称になればよいとする。これにより、回折環の形状が検出されたことになる。
【００７３】
その後、コントローラ９１は、フォーカスサーボ回路８１によるフォーカスサーボ制御を停止させ、レーザ駆動回路７７によるレーザ光源３１のレーザ光の照射を停止させる。また、コントローラ９１は、Ａ／Ｄ変換回路８３及び回転角度検出回路７５の作動を停止させるとともに、フィードモータ制御回路７３によるフィードモータ２２の作動も停止させる。これにより、回折環読取り工程Ｓ３が終了される。なお、この状態では、位置検出回路７２の作動及びイメージングプレート１５の回転は、以前と同様のまま継続されている。
【００７４】
このような回折環読取り工程Ｓ３の後、コントローラ９１は、自動的に又は作業者による入力装置９２を用いた指示により、図５の回折環消去工程Ｓ４を実行する。この回折環消去工程においては、コントローラ９１は、フィードモータ制御回路７３を制御してイメージングプレート１５を回折環消去領域内の消去開始位置へ移動させる。このイメージングプレート１５の消去開始位置とは、ＬＥＤ光源４３から出力される可視光の中心が回折環基準半径Ｒｏの円に対して前記読取り開始位置の場合よりもさらに内側になるような位置である。この場合も、前記読取り開始位置の場合と同様に、イメージングプレート１５の移動は、位置検出回路７２からの位置信号を用いて行われる。
【００７５】
次に、コントローラ９１は、ＬＥＤ駆動回路８４を制御してＬＥＤ光源４３による可視光のイメージングプレート１５に対する照射を開始させるとともに、フィードモータ制御回路７３を制御して、イメージングプレート１５を前記消去開始位置から消去終了位置まで図１及び図２の右下方向に一定速度で移動させるように、フィードモータ２２を回転させる。消去終了位置とは、ＬＥＤ光源４３によるＬＥＤ光の中心が回折環基準半径Ｒｏよりも前記消去開始位置と同じ程度の距離だけ外側となる位置である。これにより、ＬＥＤ光源４３による可視光が、消去開始位置から消去終了位置まで、イメージングプレート１５上に螺旋状に照射され、前記回折Ｘ線によって形成された回折環が消去される。
【００７６】
次に、コントローラ９１は、フィードモータ制御回路７３を制御してイメージングプレート１５の移動を停止させるとともに、ＬＥＤ駆動回路８４を制御してＬＥＤ光源４３による可視光の照射を停止させる。また、コントローラ９１は、位置検出回路７２の作動を停止させるとともに、スピンドルモータ制御回路７４を制御してスピンドルモータ２７によるイメージングプレート１５の回転も停止させる。これにより、回折環消去工程Ｓ４が終了する。
【００７７】
このような回折環消去工程Ｓ４の後の判断工程Ｓ５にて、コントローラ９１は、表示装置９３により全てのＸ線入射角度ごとのデータが得られたか問うので、作業者は次のＸ線入射角度における測定を行う必要があるときは「Ｎｏ」を入力する。これにより、コントローラ９１はフィードモータ制御回路７３を制御して、イメージングプレート１５を回折環撮像位置（図１及び図２の状態）に移動させ、回転制御回路８６を制御し、モータ４６を図４のＤ１方向に回転させてプレート４５をＡ位置まで回転させ、ＬＥＤ光源４４を貫通孔２６ａに対向させる。さらに、ＬＥＤ駆動回路８５を制御してＬＥＤ光源４４を点灯させ、センサ信号取出回路８７に撮像器４９による撮像信号のコントローラ９１への出力を指示し、撮像信号を表示装置９３に出力して、撮像器４９によって撮像された画像を表示装置９３に表示させる。すなわち、初回のＸ線入射角調整工程Ｓ１のときと同じ状態にする。
【００７８】
２回目以降のＸ線入射角調整工程Ｓ１’にて、作業者は、表示装置９３に表示される画像を見ながら、対象物セット装置６０の操作子６８ａ，６３ａ，６５ａを操作して、測定対象物ＯＢにおけるＬＥＤ光の照射点Ｐ１の位置が変化せず、照射点Ｐ１が十字マークのクロス点と一致した状態のまま、操作子６５ａが示す角度を別の角度Θｍにする。これは、測定対象物ＯＢにおけるＸ線の照射点の位置を変化させず、Ｘ線の照射点からイメージングプレート１５までの距離Ｌを所定距離Ｌｏにしたまま、Ｘ線の入射角度を変化させる操作である。前述したように、初回のＸ線入射角調整工程Ｓ１のとき操作子６５ａが示す角度をΘｓとすると、Ｘ線の入射角度はψｏ＋（Θｍ−Θｓ）で求めることができる。作業者は初回の入射角度（入射角度の設定値）から変化させたい角度分だけΘｓに加算又は減算した角度付近になるよう操作子６５ａを操作し、調整完了したとき操作子６５ａが示す角度Θｍを入力装置９２からコントローラ９１に入力する。
【００７９】
次に作業者は、入力装置９２を操作してコントローラ９１に調整終了を指示して、初回の回折環撮像工程Ｓ２のときと同様、Ｘ線出射器１０からのＸ線が貫通孔２６ａに入射され得る状態にし、残留応力の測定開始をコントローラ９１に指示する。この後のＸ線回折測定装置の作動および作業者による入力装置９２からの入力は、前述した回折環撮像工程Ｓ２乃至回折環消去工程Ｓ４の説明と同じである。そして、判断工程Ｓ５にて、表示装置９３に表示される全てのＸ線入射角度ごとのデータが得られたかの問いに対して「Ｎｏ」を入力装置９２に入力する限り、２回目以降のＸ線入射角調整工程Ｓ１’乃至回折環消去工程Ｓ４が繰り返され、判断工程Ｓ５にて、「Ｙｅｓ」を入力するとコントローラ９１は残留応力計算工程Ｓ６を行う。
【００８０】
残留応力計算工程Ｓ６は、得られた回折環の形状データを用いてコントローラ９１が行うプログラムによる演算処理である。コントローラ９１は以下の（１）〜（５）順に演算処理を実行する。なお、演算処理の内、最後までデータが得られなくても演算可能なものは、前述したＸ線入射角調整工程Ｓ１’乃至回折環消去工程Ｓ４を行うときに並行して行うようにしてもよい
【００８１】
（１）回折環の回転角度αごとの半径値Ｒαを計算
回折環読取り工程Ｓ３で得られるデータは、ＳＵＭ信号の瞬時値、回転角度θｐ及び半径値ｒが１つになったデータのデータ群である。これらのデータを用いて、回転角度αごとに半径値ｒに対するＳＵＭ信号の瞬時値（回折Ｘ線の強度に相当する）の曲線を作成する。得られる曲線は正規分布のような曲線になるので、ピーク位置の半径値Ｒを検出する。これにより、回転角度αごとの半径値Ｒαが得られる。この処理は視覚的に示すと、図９に示す円を得るものであり、この円の形状が回折環の形状である。
【００８２】
（２）回転角度αごとの演算値ａ１を計算
この演算処理は背景技術に特許文献２として示した特開２００５−２４１３０８号公報の〔００２７〕〜〔００４１〕に詳細に説明されている。まず、回転角度αごとの半径値Ｒα、Ｘ線の照射点からイメージングプレート１５までの距離Ｌｏを以下の数１に代入することで、回転角度αごとの回折角２Θαを得る
（数１）
Ｒα＝−Ｌｏ・ｔａｎ２Θα
【００８３】
次に回転角度αごとの回折角２Θαと、無ひずみのときの回折角である２Θ０を以下の数２に代入することで、回転角度αごとのひずみεαを計算する。
（数２）
εα＝（１／２）・（２Θ０−２Θα）・ｃｏｔΘ０
【００８４】
次に回転角度αごとのひずみεαを、以下の数３に代入することで、回転角度αごとの演算値ａ１を計算する。この場合の回転角度αは０〜９０°の値を使用すると全てのデータを使用することになるので、ひずみεαの回転角度αは０〜９０°の範囲である。
（数３）
ａ１＝（１／２）・〔（εα−επ＋α）＋（ε−α−επ−α）〕
この処理は視覚的に示すと、図９に示す回折環の４つの箇所のひずみεαから演算値ａ１を得るものである。
【００８５】
（３）演算値ａ１の補正値ａ１’を計算
回転角度αごとの演算値ａ１は検出した回折環の形状ごとに得られ、回折環にはそれぞれのＸ線入射角度ψｍ（ｍ＝０，１，２・・・）がある。次に回転角度αごとの演算値ａ１とＸ線入射角度ψｍを以下の数４に代入して演算値ａ１の補正値ａ１’を計算する
（数４）
ａ１’＝ａ１・（ｓｉｎ２ψ０／ｓｉｎ２ψｍ）
【００８６】
補正値ａ１’を計算する意味を以下に説明する。ｃｏｓαとａ１とには、特開２００５−２４１３０８号公報の〔００４１〕に示されるように以下の関係がある。Ｓ２は定数であり、ηは無応力のときのブラッグ角の補角とみなしてよいので材料により定まる値であり、σＳ１１は残留圧縮応力である。
（数５）
ａ１＝〔−（Ｓ２／２）・ｓｉｎ２η・ｓｉｎ２ψｍ〕・σＳ１１・ｃｏｓα
【００８７】
よって、Ｘ線入射角度ψｍで回折環を形成すれば、ｃｏｓαとａ１の値は原点を通る傾き〔−（Ｓ２／２）・ｓｉｎ２η・ｓｉｎ２ψｍ〕・σＳ１１の関係になる。Ｘ線入射角度ψｍは回折環ごとに異なっているので、回折環ごとにｃｏｓαとａ１の傾きは異なる。しかし、数５の両辺に（ｓｉｎ２ψ０／ｓｉｎ２ψｍ）を掛けると、右辺のψｍはψ０になり、Ｘ線入射角度ψｍによらない値になる。すなわち、ｃｏｓαとａ１’の関係は検出した回折環によらず、傾き〔−（Ｓ２／２）・ｓｉｎ２η・ｓｉｎ２ψ０〕・σＳ１１の一定の関係になる。
【００８８】
（４）残留応力を計算
次に回転角度αからｃｏｓαを計算し、ｃｏｓαと補正値ａ１’を１つのデータ群にして、ｃｏｓαとａ１’から原点を通る回帰式ａ１’＝−Ａ・ｃｏｓαを最小２乗法により計算する。前述したようにｃｏｓαと補正値ａ１’はＸ線入射角度ψｍによらない一定の関係であるので、１つのデータ群にすることができる。そして、傾き−Ａを〔−（Ｓ２／２）・ｓｉｎ２η・ｓｉｎ２ψ０〕で除算することで残留圧縮応力σＳ１１を計算する。なお、傾き−Ａから計算する値は残留圧縮応力に相当する特性値であってもよい。
【００８９】
上記（２）から上記（４）までの演算処理を視覚的に示したものが図１０である。図１０は見やすくするため、それぞれのＸ線入射角度ψｍごとのデータ数は少なくしているが、実際はもっと多い。また、Ｘ線入射角度ψｍは３つの場合しかないが、もっと多くのＸ線入射角度ψｍにおいてデータを得ることができる。図１０に示すように、測定対象物が微少量である場合、それぞれのＸ線入射角度ψｍにおいて回折環全周の形状データが得られない可能性があり、ｃｏｓαとａ１の関係図にするとデータがない箇所がある可能性があるが、全てのＸ線入射角度ψｍのｃｏｓαとａ１のデータを演算値ａ１を補正値ａ１’にして１つのデータ群にすれば、全範囲に渡ってデータを得ることができる。これは、背景技術の特許文献３に示すように微少量の測定対象物を揺動させて回折環全周が撮像されるようにすることに相当するが、ｃｏｓαとａ１の関係をＸ線入射角度ψｍによらない関係にしたうえで１つのデータ群にしているので、測定対象物を揺動させて回折環を形成する場合よりも測定精度を向上させることができる。
【００９０】
なお、Ｘ線入射角度ψｍごとのｃｏｓαとａ１’の関係と、１つのデータ群にしたｃｏｓαとａ１’の関係を比較して、関係が異なっているものは１つのデータ群から除外するようにしてもよい。具体的には、Ｘ線入射角度ψｍごとに、１つのデータ群におけるｃｏｓαとａ１’の回帰線からの各ａ１’のずれＤｅｖを求め、ずれＤｅｖの平均値と標準偏差を算出して、予め定めた許容値より大きいものは除外するようにすればよい。ずれＤｅｖの平均値が許容値より大きいということは、ｃｏｓαとａ１’のデータが、１つのデータ群におけるｃｏｓαとａ１’の回帰線の片方に多く分布しているということである。また、ずれＤｅｖの標準偏差が許容値より大きいということは、ｃｏｓαとａ１’のデータの相関が悪いということである。なお、標準偏差の代わりに相関係数を用いるようにしてもよい。
【００９１】
コントローラ９１は残留応力の計算が終了すると、表示装置に９３に残留応力の計算結果を表示する。また、それぞれのＸ線入射角度ψｍごとの回折環、ｃｏｓαとａ１の関係図および１つのデータ群にしたときのｃｏｓαとａ１’の関係図を表示するようにしてもよい。作業者は結果を見ることで、測定対象物ＯＢの疲労度の評価や、ショットピーニングなどによる加工結果の評価等を行うことができる。
【００９２】
上記説明からも理解できるように、上記実施形態においては、対象物セット装置６０のステージ６１に置いた測定対象物ＯＢを、操作子６５ａを操作することでＸ線の測定対象物に対する入射角度を変化させて固定し、そのときのＸ線の入射角度を、設定したＸ線の入射角度と操作子６５ａが示す角度とにより検出している。そして、この後、Ｘ線出射器１０からのＸ線照射によりイメージングプレート１５に回折環を形成し、形成された回折環を、レーザ検出装置３０からのレーザ照射により形状を検出している。これにより、測定対象物ＯＢの同一箇所において複数のＸ線の入射角度に対応させて回折環の形状を検出し、コントローラ９１に回折環の形状データを記憶させることができる。そして、コントローラ９１は、演算処理により回折環の形状データに基づくデータを作成し、次いで作成したデータを回折環の形状データに対応するＸ線の入射角度と予め設定されたＸ線の入射角度とにより補正し、補正したデータを１つのデータ群にして測定対象物の特性値を計算している。すなわち、コントローラ９１は、Ｘ線の入射角度ごとの回折環の形状に基づくデータを、Ｘ線の入射角度が設定された入射角度のときのデータになるよう補正したうえで、データを１つのデータ群にして特性値を計算している。したがって、上記実施形態によれば、Ｘ線の入射角度ごとに回折環の形状が異なる影響を除去することができる。また、Ｘ線の入射角度を変化させるのでＸ線の入射角度が一定の場合より多くの回折面からの情報を得ることができる。これにより、測定対象物が微小量であっても残留応力又は残留応力に相当する特性値を精度よく求めることができる。
【００９３】
また、上記実施形態においては、回折環の形状データからｃｏｓα法により測定対象物の特性値を計算しており、コントローラ９１は、回折環の回転角度をαとしたときｃｏｓαと相対関係を有する演算値ａ１を複数計算して作成し、作成した演算値ａ１を、Ｘ線の入射角度ψｍと予め設定されたＸ線の入射角度ψ０との割合を乗算することで補正値ａ１’にし、ｃｏｓαと複数の補正値ａ１’との相対関係に基ずく値を特性値として計算している。すなわち、演算値ａ１を計算した後、演算値ａ１をＸ線の入射角度ψ０のときの補正値ａ１’に補正して、補正値ａ１’を１つのデータ群にして特性値を計算している。したがって、上記実施形態によれば、ｃｏｓα法により測定対象物の特性値を計算する場合、Ｘ線の入射角度ごとに回折環の形状が異なる影響を除去して特性値を計算することができる。
【００９４】
また、上記実施形態においては、対象物セット装置６０は、Ｘ線出射器１０から出射されるＸ線の光軸とイメージングプレート１５における回転基準位置のラインとを含む基準面に対し、垂直な回転軸周りに、操作子６５ａを操作することでステージ６１を回転してＸ線の入射角度を変化させるとともに、基準面に平行な回転軸周りに操作子６６ａを操作することで、基準面と測定対象物の表面が成す角度を変化させることができるようにしている。また、Ｘ線出射器１０から出射されるＸ線と光軸を同一にした平行光である可視光を測定対象物ＯＢに出射するＬＥＤ光源４４と、ＬＥＤ光源４４から出射されるＬＥＤ光の測定対象物での反射光を受光して受光位置を表示するとともに、受光位置とは独立して測定対象物ＯＢのＬＥＤ光の照射点における法線が基準面と平行になるためのライン（Ｙ軸線）と、ライン内の位置であってＬＥＤ光の測定対象物に対する入射角度が設定された入射角度ψ０になるための反射光の基準受光位置が表示する撮像器４９、センサ信号取出回路８７、コントローラ９１及び表示装置９３を備えている。そして、コントローラ９１は、ＬＥＤ光の反射光が基準受光位置に受光された状態における操作子６５ａが示す角度Θｓと角度Θｓ以外で操作子６５ａが示す角度Θｍと設定された入射角度ψ０とから、Ｘ線の入射角度を計算している。したがって、上記実施形態によれば、測定対象物ＯＢが複雑な形状をしていても、ＬＥＤ光源４４からＬＥＤ光を出射し、表示装置９３が表示する反射光の受光位置が基準受光位置になるよう操作子６５ａ，６６ａを操作すれば、Ｘ線の入射角度を設定値ψ０にすることができる。そして、この状態において操作子６５ａが示す角度Θｓを検出して記憶しておけば、後はＸ線の入射角度を変化させても、測定対象物ＯＢにおけるＬＥＤ光の照射点の位置が変化しないようにすれば、角度Θｓと操作子６５ａが示す角度ΘｍとＸ線の入射角度の設定値ψ０とからＸ線の入射角度を検出することができる。
【００９５】
また、上記実施形態においては、測定対象物ＯＢにて発生したＸ線の回折光を受光し、Ｘ線の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１５と、レーザ光を出射するレーザ光源３１及びレーザ光の照射点にて発生する光を受光するフォトディテクタ４０を有し、レーザ光をイメージングプレート１５の受光面に、テーブル移動機構２０による移動とスピンドルモータ２７による回転により走査しながら照射するとともに、レーザ光の照射によってイメージングプレート１５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３０と、Ｘ線出射器１０から対象とする測定対象物ＯＢに向けてＸ線を照射して、測定対象物ＯＢで回折したＸ線によってイメージングプレート１５に測定対象物ＯＢによる回折環を撮像する各種制御回路及びコントローラ９１のプログラムと、レーザ検出装置３０が出力する受光信号の強度をレーザ光の照射位置とともに検出して、イメージングプレート１５に形成された回折環の形状を検出する各種制御回路及びコントローラ９１のプログラムと、イメージングプレート１５に回折環を消去する光であるＬＥＤ光を、テーブル移動機構２０による移動とスピンドルモータ２７による回転により走査しながら照射する各種制御回路及びコントローラ９１のプログラムとを備えている。したがって、上記実施形態によれば、Ｘ線入射角度の調整、回折環の形成、回折環の形状検出および回折環の消去を繰り返すことで、複数のＸ線入射角度に対応する回折環の形状を短時間で得ることができる。そして、イメージングプレート１５に形成した回折環の位置ごとの回折Ｘ線の強度をレーザ光照射により発生する光の強度により検出するので、回折環の形状を精度よく検出することができる。
【００９６】
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。
【００９７】
（変形例）
上記実施形態においては、測定対象物ＯＢを対象物セット装置６０にセットし、対象物セット装置６０の操作子６５ａ，６６ａを操作してステージ６１の傾斜角度を変化させることで、Ｘ線の入射角度を変化させるようにした。しかし、測定対象物ＯＢが固定されていて取外しすることが不可能な場合は、測定対象物ＯＢを対象物セット装置６０にセットすることはできない。以下に示す実施形態（以下、変形例という）は、このような場合に対応するためのものであり、Ｘ線回折測定装置を測定対象物ＯＢの近傍まで運搬して設置し、Ｘ線回折測定装置の筐体５０の位置と姿勢を測定対象物ＯＢに対して変化させる。以下、上記実施形態と異なる点のみを説明する。
【００９８】
本発明の変形例に係るＸ線回折測定装置を含むＸ線回折測定システムの構成は図１１に示すものである。筐体５０の形状は取っ手５１がない点以外は、上記実施形態と同じである。また、筐体内部の構造は、上記実施形態と同じである。側面壁の１つには、支持アーム５５に接続される接続部（図示せず）が設けられており、接続部は図１１の紙面の垂直周り、すなわち、Ｘ線出射器１０から出射されるＸ線の光軸とイメージングプレート１５における回転基準位置のラインとを含む基準面に垂直な回転軸周りに回転可能になっている。支持アーム５５は、図示されていないアーム式移動装置の先端であり、アーム式移動装置を操作することにより、筐体５０を任意の位置と姿勢にすることができる。これにより、測定対象物ＯＢにおけるＸ線の照射点を一定にしたまま測定対象物ＯＢに対するＸ線の入射角度を調整することができる。
【００９９】
筐体５０には傾斜センサ５６が取り付けられており、筐体５０の側面壁に平行な設定方向と垂直な方向の２方向における傾斜角度（２方向に対する重力方向の角度）に相当する信号を、傾斜センサ信号取出回路８８へ出力する。なお、視点を変えると傾斜センサ５６は、支持アーム５５の筐体５０への接続部の回転軸に垂直な設定方向と前記回転軸方向に対する重力方向の角度に相当する信号を出力する。傾斜センサ信号取出回路８８は、コントローラ９１から指令が入力すると、傾斜センサ５６が出力する信号をデジタルデータにしてコントローラ９１へ出力する。これにより、作業者が入力装置９２から傾斜角度検出の指令を入力すると、コントローラ９１には２つの傾斜角度データが記憶される。これは、上記実施形態において、作業者が操作子６５ａが示す角度を入力することに相当する。なお、コントローラ９１が記憶した２つの傾斜角度からＸ線の入射角度の計算に使用するのは、筐体５０の側面壁に平行な設定方向（支持アーム５５の筐体５０への接続部の回転軸に垂直な設定方向）における傾斜角度である。
【０１００】
変形例に係るＸ線回折測定装置を含むＸ線回折測定システムのこれ以外の箇所の構成は、上記実施形態と同じである。そして、変形例に係るＸ線回折測定装置を含むＸ線回折測定システムを用いて測定対象物ＯＢの残留応力を測定する方法において、上記実施形態と異なっている点は２つのみである。１つは、対象物セット装置６０の操作子を操作して測定対象物ＯＢの位置と姿勢を調整する替わりに、筐体５０に接続されたアーム式移動装置を操作して筐体５０の位置と姿勢を調整してＸ線の入射角度を調整する点である。もう１つは、作業者が操作子６５ａが示す角度を入力装置９２から入力する替わりに、傾斜角度検出の指令を入力装置９２から入力する点である。これ以外は、すべて上記実施形態と同じである
【０１０１】
上記説明からも理解できるように、上記変形例においては、Ｘ線回折測定装置の筐体５０をアーム式移動装置に連結し、アーム式移動装置を操作することで筐体５０の位置と姿勢を調整している。そして、筐体５０にセットされた傾斜センサ５６および傾斜センサ信号取出回路８８により、支持アーム５５の筐体５０への接続部の回転軸に垂直な設定方向に対する重力方向の角度を検出している。したがって、上記変形例によれば、測定対象物ＯＢが固定されていて取り外しできない場合でも、Ｘ線回折測定装置を運搬して測定対象物ＯＢの近辺に設置し、測定対象物ＯＢにおける可視光の照射点を変化させずにＸ線回折測定装置の筐体５０の位置と姿勢を変化させれば、複数のＸ線入射角度における回折環を得ることができる。また、Ｘ線の入射角度を容易に精度よく検出することができる。
【０１０２】
さらに、本発明は上記実施形態および変形例以外にも種々の変更が可能である。上記変形例では、Ｘ線回折測定装置の筐体５０にセットされた傾斜センサ５６および傾斜センサ信号取出回路８８によりＸ線の入射角度の計算に必要な角度を検出した。しかし、アーム式移動装置において、アーム式移動装置とＸ線回折測定装置の筐体５０との接続部以外に、前記接続部の回転方向に回転を行う関節がなければ、これに代えて前記接続部の回転軸周りの回転角度を検出するようにしてもよい。
【０１０３】
また、上記実施形態では、対象物セット装置６０の操作子６５ａが示す角度を入力装置９２によりコントローラ９１に入力するようにしたが、これに代えて、操作子６５ａを電動式モータにし、モータ内のエンコーダが出力するパルス信号から角度を検出して、入力装置９２からの指令によりコントローラ９１に出力するようにしてもよい。また、上記変形例で筐体５０にセットした傾斜センサを対象物セット装置６０の第２プレート６５より上部にセットし、上記変形例のように傾斜センサよび傾斜センサ信号取出回路によりＸ線の入射角度の計算に必要な角度を、コントローラ９１に出力するようにしてもよい。
【０１０４】
また、上記実施形態では、測定対象物ＯＢ（ステージ６１）の位置と姿勢を変化させるとき、Ｘ線回折測定装置からＬＥＤ光を照射して表示装置９３の作動により表示される撮像画像を見ながら、測定対象物ＯＢのＬＥＤ光照射点の位置を変化させずに、測定対象物ＯＢ（ステージ６１）の姿勢（傾斜角度）を変化させた。しかし、測定対象物ＯＢの形状が略一定であり、測定対象物ＯＢをステージ６１にセットしたとき、対象物セット装置６０のＸ軸方向の回転軸が測定対象物ＯＢの表面に略一致させることができれば、これに代えて、予め操作子６５ａが示す角度とＸ線の入射角度との関係を得てコントローラに記憶しておき、Ｘ線入射角調整工程Ｓ１，Ｓ１’は、操作子６５ａを操作して傾斜角度を調整した後、操作子６５ａが示す角度を入力装置９２から入力するのみにしてもよい。これによれば、ＬＥＤ光の照射機構（ＬＥＤ光源４４、モータ４６及びプレート４５等）、撮像機構（結像レンズ４８、撮像器４９、センサ信号取出回路８７等）を不要にすることができる。また、この場合は前述のように操作子６５ａを電動式モータにするか、傾斜センサをセットすることで自動で角度がコントローラに入力するようにし、Ｘ線入射角調整工程Ｓ１，Ｓ１’乃至残留応力計算工程Ｓ６をすべてコントローラ９１が実行するプログラム処理で行うようにしてもよい。
【０１０５】
また、測定対象物ＯＢの形状が略一定でなくても厚さがほぼ一定であり、対象物セット装置６０のＸ軸方向の回転軸が測定対象物ＯＢの表面に略一致させることができれば、これに代えて、ＬＥＤ光の照射機構はそのままにし、撮像機構をなくして、Ｘ線回折測定装置の筐体５０の底部５０ａにＸ線出射器１０から出射されるＸ線の光軸とイメージングプレート１５における回転基準位置のラインとを含む基準面が、Ｘ線照射点における測定対象物ＯＢの法線と平行になるためのラインと、このライン内に可視光の反射光の受光点に対するＸ線入射角度の目盛を付けておくようにしてもよい。この場合は、目視によりＬＥＤ光の反射光の受光点がライン上になるよう測定対象物ＯＢ（ステージ６１）の姿勢を調整し、ＬＥＤ光の反射光の受光点が目盛のどこにくるかから、Ｘ線の入射角度を検出することができる。また、目盛を付けておく代わりにＸ線の入射角度が設定値になる基準点を付けておき、ＬＥＤ光の反射光の受光点が基準点になったときの操作子６５ａが示す角度と、その後における操作子６５ａが示す角度とから、上記実施形態と同じ計算方法によりＸ線の入射角度を計算するようにしてもよい。
【０１０６】
また、上記実施形態では、対象物セット装置６０により、ステージ６１（測定対象物ＯＢ）の傾斜角度を変化させてＸ線入射角度を調整し、上記変形例ではＸ線回折測定装置の筐体５０に連結させているアーム式移動装置を操作してＸ線回折測定装置の筐体５０の傾斜角度を変化させて、Ｘ線入射角度を調整したが、測定対象物ＯＢを載置するステージとＸ線回折測定装置の筐体の双方に傾斜角度を調整する機構を備えてもよい。
【０１０７】
また、上記実施形態および変形例では、プレート４５、モータ４６及びストッパ部材４７ａによりＬＥＤ光源４４をＸ線の光軸上に移動させて、ＬＥＤ光を測定対象物ＯＢに照射する構造にした。しかし、これに代えて、出射Ｘ線と光軸を同一にした可視の平行光を照射することができれば、どのような構造にしてもよい。例えば、ビームスプリッタを出射Ｘ線の光軸上に配置し、ＬＥＤ光をビームスプリッタで反射させて出射Ｘ線と光軸を同一にして照射するようにしてもよい。
【０１０８】
また、上記実施形態および変形例では、スピンドルモータ２７の貫通孔２７ｂに内径の小さな通路部材２８を設けるとともに、固定具１８の貫通孔１８ａの内径を小さくして、ＬＥＤ光源４４から出射されたＬＥＤ光から小さな断面径の平行光が得られるようにしたが、小さな断面径の可視の平行光が得られるならば、別の構造にしてもよい。例えば、通路部材２８の軸長を長くすることにより、ＬＥＤ光源４４からのＬＥＤ光から小さな断面径の平行光が得られるようにしてもよい。また、可視光であるレーザ光を出射するレーザ光源の近くにコリメートレンズとエキスパンダ―レンズを配置し、出射する小さな断面径のレーザ光の光軸をスピンドルモータ２７の出力軸２７ａの貫通孔２７ａ１の中心軸線と一致させるようにしてもよい。
【０１０９】
また、上記実施形態および変形例では、イメージングプレート１５に回折環を形成し、レーザ照射装置３０からのレーザ照射と光の強度検出により回折環の形状を検出し、ＬＥＤ光の照射により回折環の消去を行ったが、繰り返して回折環を形成してその形状を検出することができるならば、回折環の形成と形状検出はどのような方法を用いてもよい。例えば、イメージングプレート１５の代わりにイメージングプレート１５と同じ広さの平面を有するＸ線ＣＣＤを備え、Ｘ線出射器１０からのＸ線照射の際、Ｘ線ＣＣＤの各画素が出力する電気信号により回折環の形状を検出するようにしてもよい。また、イメージングプレート１５と同じ広さの平面を有するＸ線ＣＣＤの代わりに微小サイズのＸ線ＣＣＤを位置を検出しながら走査し、Ｘ線ＣＣＤの各画素が出力する電気信号とＸ線ＣＣＤの走査位置から回折環の形状を検出するようにしてもよい。
【０１１０】
また、上記実施形態および変形例では、回折環の形状データからｃｏｓα法により測定対象物の残留応力を計算する際、ｃｏｓαと相対関係を有する演算値ａ１をＸ線の入射角度により補正して補正値ａ１’にした後、ｃｏｓαと補正値ａ１’から残留応力を計算するようにしたが、ｃｏｓα法以外で回折環の形状データから測定対象物の特性値を計算する方法があるならば、その方法においても回折環の形状データから算出したデータにＸ線の入射角度による補正を行い、測定対象物の特性値を計算することができる。
【符号の説明】
【０１１１】
１０…Ｘ線出射器、１５…イメージングプレート、１５ａ，１６ａ，１７ａ，１８ａ，２１ａ，２６ａ，２７ａ１，２７ｂ…貫通孔、１６…テーブル、１８…固定具、２０…テーブル駆動機構、２１…移動ステージ、２２…フィードモータ、２３…スクリューロッド、２７…スピンドルモータ、２８…通路部材、３０…レーザ検出装置、３１…レーザ光源、３６…対物レンズ、４４…ＬＥＤ光源、４５…プレート、４６…モータ、４７ａ，４７ｂ…ストッパ部材、４８…結像レンズ、４９…撮像器、５０…筐体、５０ａ…底面壁、５０ｃ…切欠き部壁、５０ｄ…繋ぎ壁、５２…支持ロッド、５５…支持アーム、５６…傾斜センサ、６０…対象物セット装置、６１…ステージ、６３ａ，６５ａ，６６ａ，６７ａ，６８ａ…操作子、９０…コンピュータ装置、９１…コントローラ、９２…入力装置、９３…表示装置、９５…高電圧電源、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６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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