(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線を出射し、前記測定対象物のＸ線照射箇所にて発生した回折Ｘ線を、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撮像面にて受光し、前記撮像面に前記回折Ｘ線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た可視光により測定対象物で発生する散乱光の一部を結像レンズを介して受光器で受光し、受光強度を検出する受光手段であって、前記結像レンズの光軸は前記Ｘ線出射器から出射されるＸ線の光軸に対し設定された角度で、前記撮像面から設定された距離の位置で交差している受光手段と、
前記受光手段を前記Ｘ線出射器から出射されるＸ線の光軸周りに回転させる回転手段と、
前記回転手段による回転角度を検出する回転角度検出手段と、
前記回転手段により前記受光手段を回転させ、前記回転角度検出手段により検出される回転角度に対応させて前記受光手段により検出される受光強度を取得し、前記取得した回転角度に対応する受光強度を用いて前記回折環の欠落情報を演算する制御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、
前記撮像面を取り付けるテーブルを備え、
前記受光手段は、前記テーブルに取り付けられており、前記回転手段は、前記テーブルを前記Ｘ線出射器から出射されるＸ線の光軸回りに回転させ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、
前記受光手段は前記テーブルに、前記測定対象物のＸ線照射箇所から前記撮像面までの距離を予め設定されている距離にしたうえで、前記Ｘ線出射器からＸ線を測定対象物に照射した際、前記回折環が形成される位置に取り付けられており、前記テーブルに取り付けられた撮像面は、前記受光手段の部分が除去されていることを特徴とするＸ線回折測定装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３に記載のＸ線回折測定装置において、
前記制御手段により演算された回折環の欠落情報を表示する表示手段を備え、
前記制御手段は、前記可視光出射器から可視光を出射させたとき、前記回折環の欠落情報の演算を繰り返して実施し、
前記表示手段は、回折環の欠落情報をリアルタイムで表示することを特徴とするＸ線回折測定装置。
【請求項５】
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線を出射し、前記測定対象物のＸ線照射箇所にて発生した回折Ｘ線を、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撮像面にて受光し、前記撮像面に前記回折Ｘ線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Ｘ線出射器から出射されるＸ線の光軸周りに配置され、前記可視光出射器から出射された可視光により測定対象物で発生する散乱光の一部を結像レンズを介して受光器で受光し、受光強度を検出する複数の受光手段であって、前記結像レンズの光軸のそれぞれは、前記Ｘ線出射器から出射されるＸ線の光軸に対し同一の設定された角度で、前記撮像面から設定された距離の位置にて交差している複数の受光手段と、
前記複数の受光手段により検出された受光強度を用いて、前記回折環の欠落情報を演算する演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６】
請求項５に記載のＸ線回折測定装置において、
前記Ｘ線出射器、前記回折環形成検出手段、前記可視光出射器及び前記受光手段を含む筐体を備え、
前記筐体は、前記Ｘ線出射器から出射されるＸ線の光軸を中心とする開口又はＸ線透過可能な窓があり、
前記複数の受光手段は、前記開口又は窓の周囲に配置されていることを特徴とするＸ線回折測定装置。
【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、測定対象物で回折したＸ線により形成されるＸ線回折環の形状を検出するＸ線回折測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば特許文献１に示されるように、測定対象物に所定の入射角度で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を検出してｃｏｓα法による分析を行い、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。特許文献１に示されている装置は、Ｘ線出射器、イメージングプレート等の回折環撮像手段、レーザ検出装置及びレーザ走査機構等の回折環読取手段、並びにＬＥＤ照射器等の回折環消去手段等を１つの筐体内に備えている。そして、測定対象物にＸ線を照射して発生する回折Ｘ線により、回折環をイメージングプレートに撮像する撮像工程、イメージングプレートにレーザ検出装置からのレーザ光を走査しながら照射することで回折環の形状を検出する読取り工程、及び該回折環をＬＥＤ光の照射により消去する消去工程を連続して行えるようになっている。このＸ線回折測定装置を用いれば、短時間で測定対象物の残留応力を測定することができる。また、特許文献１に示されている装置は、Ｘ線出射器から出射されるＸ線と同じ光軸で平行なＬＥＤ光を照射する機能と、ＬＥＤ光照射点付近を撮像するカメラ機能とを備えており、測定対象物にＬＥＤ光を照射してカメラ機能で撮像を行い、測定対象物に対するＸ線回折測定装置の位置と姿勢を調整することができるようになっている。この調整により、Ｘ線照射点位置を希望する位置にし、Ｘ線照射点から回折環撮像手段までの距離及びＸ線の入射角度を設定値通りにしたうえで、Ｘ線回折測定ができる。
【０００３】
このようなＸ線回折測定装置により複雑な形状をしている測定対象物を測定する場合、図１１に示すように回折Ｘ線が測定対象物で妨害されることにより回折環に欠落部分が生じる場合がある。この問題に対応するため、回折環に欠落部分が生じないか確認した上で、Ｘ線回折測定を行うことができるＸ線回折測定システムとして、特許文献２に示されるシステムがある。このＸ線回折測定システムはＸ線回折測定装置と３次元形状測定装置を備えており、測定対象物の３次元形状を測定して３次元画像上でＸ線回折測定する箇所を指定すると、その箇所にＸ線が照射されたときの回折環の欠落状況を演算処理で求めることができるようになっている。また、測定対象物の姿勢（測定対象物に対するＸ線の照射方向）を変化させるごとの、回折環の欠落状況を演算処理で求めることができるようになっており、回折環に欠落部分が生じる場合は、欠落部分が生じないよう測定対象物の姿勢を調整することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−９８６７７号公報
【特許文献２】特開２０１４−２３８２９５号公報
【発明の概要】
【０００５】
しかしながら、特許文献２に示されるＸ線回折測定システムは、測定対象物を３次元形状測定装置に対向させて３次元形状測定を行い、３次元画像上でＸ線照射点を指定して回折環の形状を確認した後、測定対象物をＸ線回折測定装置に対向させてＸ線回折測定を行うため、測定結果が得られるまでに時間がかかり、測定効率が悪いという問題がある。また、３次元形状測定装置を備えるため、装置全体のコストがＵＰするという問題もある。
【０００６】
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、複雑な形状をしている測定対象物をＸ線回折測定する場合、測定効率が悪くならず、装置のコストＵＰを極力抑えたうえで、Ｘ線回折測定の前に回折環に欠落部分が生じないか確認することができるＸ線回折測定装置を提供することにある。
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、対象とする測定対象物に向けて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線を出射し、測定対象物のＸ線照射箇所にて発生した回折Ｘ線を、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撮像面にて受光し、撮像面に回折Ｘ線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た可視光により測定対象物で発生する散乱光の一部を結像レンズを介して受光器で受光し、受光強度を検出する受光手段であって、結像レンズの光軸はＸ線出射器から出射されるＸ線の光軸に対し設定された角度で、撮像面から設定された距離の位置で交差している受光手段と、受光手段をＸ線出射器から出射されるＸ線の光軸周りに回転させる回転手段と、回転手段による回転角度を検出する回転角度検出手段と、回転手段により受光手段を回転させ、回転角度検出手段により検出される回転角度に対応させて受光手段により検出される受光強度を取得し、取得した回転角度に対応する受光強度を用いて回折環の欠落情報を演算する制御手段とを備えたことにある。
【０００８】
これによれば、Ｘ線出射器から測定対象物に向けてＸ線を出射して回折環を形成する前に、可視光出射器から可視光を測定対象物に出射し、受光手段を回転手段により１回転させて、回転角度ごとの受光強度を得るのみで、回折環の欠落情報を得ることができる。すなわち、測定効率が悪くならず、装置のコストＵＰを極力抑えたうえで、回折環に欠落部分が生じないか確認することができる。この場合、結像レンズの光軸がＸ線出射器から出射されるＸ線の光軸と交差する位置である、撮像面から設定された距離の位置とは、測定対象物に向けてＸ線を出射して回折環を形成する際にＸ線の照射点となるようにする位置からＸ線の出射方向側にある位置である。また、結像レンズの光軸がＸ線出射器から出射されるＸ線の光軸と交差する角度である、設定された角度とは、回折環を形成する回折Ｘ線が該Ｘ線の光軸と交差する角度以上の角度である。設定された距離を撮像面からＸ線照射点となるようにする位置までの距離にすれば、回折環の欠落情報を得た後、Ｘ線回折測定装置を動かさずにＸ線回折測定を行うことができる。また、設定された距離を撮像面からＸ線照射点となるようにする位置より遠い位置までの距離にすれば、回折環の欠落情報を得た後、Ｘ線回折測定装置の位置をＸ線出射方向側に移動させる必要があるが、受光手段を出射Ｘ線の光軸より遠い位置に配置することができる。設定された角度を回折環を形成する回折Ｘ線が該Ｘ線の光軸と交差する角度と等しくすれば、受光手段は、回折環を形成する回折Ｘ線と同じ光路の散乱光を受光することができ、回折環の欠落情報を演算することができる。また、設定された角度を回折環を形成する回折Ｘ線が該Ｘ線の光軸と交差する角度より大きくすれば、受光手段は、該Ｘ線の光軸に対し回折環を形成する回折Ｘ線より外側にある光路の散乱光を受光することができ、実際より厳し目に回折環の欠落情報を演算することができる。
【０００９】
また、この場合、撮像面を取り付けるテーブルを備え、受光手段は、テーブルに取り付けられており、回転手段は、テーブルをＸ線出射器から出射されるＸ線の光軸回りに回転させるようにしてやるとよい。これによれば、Ｘ線回折測定装置が、先行技術文献に示されるように撮像面であるイメージングプレートがテーブルに取り付けられ、回折環を撮像した後、テーブルを回転させながら移動させてレーザ検出装置により回折環を読み取る装置であれば、既に可視光出射器、回転手段及び回転角度検出手段は備えられているので、装置のコストＵＰを抑えることができる。
【００１０】
また、受光手段をテーブルに取り付ける場合、受光手段は、測定対象物のＸ線照射点から撮像面までの距離を予め設定されている距離にしたうえで、Ｘ線出射器からＸ線を測定対象物に照射した際、回折環が形成される位置に取り付けられており、テーブルに取り付けられた撮像面は、受光手段の部分が除去されているようにするとよい。これによれば、受光手段は、回折環を形成する回折Ｘ線と同じ光路の散乱光を受光することができ、回折環の欠落情報を精度よく演算することができる。また、回折環の欠落情報を得た後、Ｘ線回折測定装置を動かさずにＸ線回折測定を行うことができる。なお、撮像面において除去される箇所は回折環を撮像することができないが、全体の１部であるので、回折環の形状を基に計算される残留応力の測定精度には殆ど影響しない。
【００１１】
また、本発明の他の特徴は、制御手段により演算された回折環の欠落情報を表示する表示手段を備え、制御手段は、可視光出射器から可視光を出射させたとき、回折環の欠落情報の演算を繰り返して実施し、表示手段は、回折環の欠落情報をリアルタイムで表示するようにしたことにある。これによれば、表示装置を見ながら測定対象物に対するＸ線回折測定装置の位置と姿勢の調整を行い、回折環に欠落が発生しない位置と姿勢を決めることができるので、測定対象物が極度に複雑な形状のときでも短時間で調整を行うことができる。
【００１２】
また、本発明の他の特徴は、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線を出射し、測定対象物のＸ線照射箇所にて発生した回折Ｘ線を、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撮像面にて受光し、撮像面に回折Ｘ線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、Ｘ線出射器から出射されるＸ線の光軸周りに配置され、可視光出射器から出射された可視光により測定対象物で発生する散乱光の一部を結像レンズを介して受光器で受光し、受光強度を検出する複数の受光手段であって、結像レンズの光軸のそれぞれは、Ｘ線出射器から出射されるＸ線の光軸に対し同一の設定された角度で、撮像面から設定された距離の位置にて交差している複数の受光手段と、複数の受光手段により検出された受光強度を用いて、回折環の欠落情報を演算する演算手段とを備えたことにある。
【００１３】
これによれば、Ｘ線出射器から測定対象物に向けてＸ線を出射して回折環を形成する前に、可視光出射器から可視光を測定対象物に出射し、複数の受光手段におけるそれぞれの受光強度を得るのみで、回折環の欠落情報を得ることができる。すなわち、測定効率が悪くならず、装置のコストＵＰを極力抑えたうえで、回折環に欠落部分が生じないか確認することができる。また、この場合は回転手段や回転角度検出手段が不要であるので、Ｘ線回折測定装置が回折環形成検出手段としてＸ線ＣＣＤ等の半導体素子を用いた装置であれば、装置をコンパクトのままにすることができる。なお、この場合も、結像レンズの光軸がＸ線出射器から出射されるＸ線の光軸と交差する位置および交差する角度における、撮像面から設定された距離、及び設定された角度は、上述した説明と同一である。
【００１４】
また、この場合、Ｘ線出射器、回折環形成検出手段、可視光出射器及び受光手段を含む筐体を備え、筐体は、Ｘ線出射器から出射されるＸ線の光軸を中心とする開口又はＸ線透過可能な窓があり、複数の受光手段は、開口又は窓の周囲に配置されているようにするとよい。これによれば、Ｘ線回折測定装置の構造が複雑にならないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に用いる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】図２のＸ線回折測定装置におけるイメージングプレート周囲の拡大図である。
【図６】図１のＸ線回折測定システムのコントローラが実行する、回折環の欠落の有無を判定するプログラムのフロー図である。
【図７】変形例のＸ線回折測定装置におけるイメージングプレート周囲の拡大図である。
【図８】別の変形例のＸ線回折測定装置におけるイメージングプレート周囲の拡大図である。
【図９】回折環の回転角度と強度との関係を示す図である。
【図１０】図９の関係が生じる理由を説明する図である。
【図１１】測定対象物の形状により回折環に欠落部分が発生する様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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５を用いて説明する。なお、このＸ線回折測定システムが、先行技術文献の特許文献１に示されているＸ線回折測定システムと異なっている点は、Ｘ線回折測定を行う前に回折環の欠落を判定するためのユニット、回路及びプログラムを備える点、対象物セット装置６０に複雑な形状の測定対象物の位置と姿勢を調整しやすくするアーム機構を備える点、及びＸ線回折測定装置が先行技術文献の特許文献２に示されているようにアーム式移動装置に連結されている点であり、それ以外の構成は同一である。よって、特許文献１に示されているＸ線回折測定システムで既に説明されている箇所は、簡略的に説明するにとどめる。
【００１７】
このＸ線回折測定システムは、対象物セット装置６０に測定対象物ＯＢをセットしてＸ線回折測定を行い、測定対象物ＯＢの残留応力を測定するものである。Ｘ線回折測定装置はアーム式移動装置により、測定対象物ＯＢに対して位置と姿勢を調整できる。また、対象物セット装置６０は、アーム機構、３軸方向の移動機構、及び２軸周りの傾斜機構を備え、これらの機構によっても、Ｘ線回折測定装置の測定対象物ＯＢに対する位置と姿勢を調整できる。このＸ線回折測定システムにより測定対象物ＯＢのＸ線回折測定をするときは、まず、測定対象物ＯＢに対するＸ線回折測定装置の位置と姿勢を調整することで、測定対象物ＯＢにおけるＸ線照射点、測定対象物ＯＢに対するＸ線の照射方向、及び該Ｘ線照射点から回折環が形成されるイメージングプレート１５までの距離を設定値にする。次いで回折環の欠落の有無を判定し、欠落がない、又は欠落が許容以下であることを確認する。そして、測定対象物ＯＢへＸ線を照射してＸ線回折測定を行う、という順に作業を行う。なお、本実施形態では、測定対象物ＯＢは鉄製のギヤである。
【００１８】
Ｘ線回折測定装置は、筐体５０内に、Ｘ線出射器１０、イメージングプレート１５を取り付けるテーブル１６、テーブル１６を回転及び移動させるテーブル駆動機構２０及び回折環を検出するレーザ検出装置３０等を備えている。そして、Ｘ線回折測定システムは、このＸ線回折測定装置とともに、アーム式移動装置（図示しない）、コンピュータ装置９０、高電圧電源９５、及び対象物セット装置６０を備える。筐体５０内には、上述した装置および機構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。
【００１９】
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。側面壁の１つには、支持アーム５１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１及び図２の紙面の垂直周りに回転可能になっている。支持アーム５１は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（Ｘ線回折測定装置）を任意の位置と姿勢にすることができる。
【００２０】
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、ステージ６１を、図１及び図２の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。ステージ６１の上面の角近傍にはアーム機構６９の一端が固定されており、アーム機構６９のもう一端は正方形状の面を有する固定プレートＰＬに固定されており、固定プレートＰＬのアーム機構６９が固定された面の反対側の面は磁石からできている。よって、図１及び図２に示すように、測定対象物ＯＢが鉄やステンレスからなるものであれば、固定プレートＰＬの面に吸着させることにより、測定対象物ＯＢを対象物セット装置６０にセットすることができる。アーム機構６９は複数の関節を有しており、固定プレートＰＬ、即ちセットした測定対象物ＯＢの位置と姿勢をおおまかに調整することができる。また、対象物セット装置６０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。
【００２１】
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。即ち、対象物セット装置６０は、アーム機構６９により測定対象物ＯＢの位置と姿勢をおおまかに調整でき、操作子６３ａ，６５ａ〜６８ａにより測定対象物ＯＢの位置と姿勢を微調整できるようになっている。
【００２２】
Ｘ線出射器１０は、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線を図示下方向に出射する。本実施形態では、Ｘ線出射器１０は、電子をぶつけるターゲットがクロムであるＸ線管である。このＸ線出射器１０は波長が２．２９１ÅのＣｒＫα線を最も強度が高い特性Ｘ線として出射する。Ｘ線制御回路７１は、コントローラ９１から指令が入力すると、Ｘ線出射器１０から一定強度の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。
【００２３】
テーブル駆動機構２０は、筐体５０に固定され、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、テーブル駆動機構２０における対向する１対の板状のガイド２５，２５により挟まれていて、テーブル駆動機構２０に固定されたフィードモータ２２、スクリューロッド２３及び軸受部２４により、出射Ｘ線の光軸が含まれる筐体５０の側面壁に平行な平面内であって、出射Ｘ線の光軸に垂直な方向に移動する。フィードモータ２２内には、エンコーダ２２ａが組み込まれており、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。
【００２４】
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、移動ステージ２１をフィードモータ２２側へ移動させるようフィードモータ２２に駆動信号を出力し、位置検出回路７２は、ステージ２１が移動限界位置に達して、エンコーダ２２ａからパルス列信号が入力されなくなると、駆動信号停止を意味する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、これにより駆動信号の出力を停止する。この移動限界位置が移動ステージ２１の原点位置となり、位置検出回路７２は、以後、移動ステージ２１が移動するごとにエンコーダ２２ａからのパルス列信号をカウントし、移動方向によりカウント値を加算または減算して移動限界位置からの移動距離ｘを位置信号として出力する。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の移動先位置を入力すると、位置検出回路７２から入力する位置信号が入力した移動先位置に等しくなるまで、フィードモータ２２を正転又は逆転駆動する。  また、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の移動速度を入力すると、エンコーダ２２ａから入力したパルス列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、計算した移動速度が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。
【００２５】
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おり、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、出射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。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スピンドルモータ２７が組み付けられており、スピンドルモータ２７の出力軸２７ａは円筒状で断面円形の貫通孔２７ａ１を有する。スピンドルモータ２７の出力軸２７ａの反対側には、貫通孔２７ｂが設けられ、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。また、スピンドルモータ２７の出力軸２７ａにはスリップリング２９が取り付けられており、後述する受光装置５５からの配線が接続されている。スリップリング２９は市販されているものであり、回転しているものと固定されているものの間の通電を可能にするものである。よって、スピンドルモータ２７の回転により受光装置５５が回転しても、受光装置５５が出力する信号はスリップリング２９を介して後述する受光強度検出回路８８に入力される。
【００２６】
また、スピンドルモータ２７内にはエンコーダ２７ｃが組み込まれ、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。
【００２７】
スピンドルモータ制御回路７４は、コントローラ９１から回転速度を入力すると、エンコーダ２７ｃから入力するパルス列信号の単位時間当たりのパルス数から計算される回転速度が、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２７に出力する。回転角度検出回路７５は、エンコーダ２７ｃから入力するパルス列信号のパルス数をカウントし、そのカウント値から回転角度θｐを計算してコントローラ９１に出力する。また、回転角度検出回路７５は、エンコーダ２７ｃからインデックス信号を入力すると、カウント値をリセットして「０」にする。これが回転角度０°の位置である。なお、イメージングプレート１５の回転角度０°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。この位置はイメージングプレート１５の各半径位置においてあるためラインである。
【００２８】
テーブル１６は、円形状であり、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は、下面中央部から下方へ突出した突出部１７を有し、突出部１７の外周面には、ねじ山が形成されている。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。
【００２９】
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１８ａの内径は通路部材２８の内径と同じである。すなわち、出射Ｘ線は、貫通孔２６ａ，２１ａ，通路部材２８，貫通孔２７ｂ，２７ａ１，１６ａ，１７ａ，１８ａを介して出射され、通路部材２８の内径及び貫通孔１８ａの内径は小さいので、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、筐体５０の円形孔５０ｃ１から出射される。
【００３０】
イメージングプレート１５は、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、回折環撮像位置へ移動し、また、後述する撮像した回折環を読み取る回折環読取り領域、及び回折環を消去する回折環消去領域へ移動する。この移動において、イメージングプレート１５の中心軸は、出射Ｘ線の光軸とイメージングプレート１５における回転角度０°の位置（ライン）とが成す平面内に保たれた状態で、出射Ｘ線の光軸に垂直な方向に移動する。
【００３１】
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、イメージングプレート１５が発光した光の強度を検出する。レーザ検出装置３０は、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側に充分離れており、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、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等を備えた光ヘッドであり、光ディスクの記録再生に用いられるものと同様な構成である。  レーザ駆動回路７７は、コントローラ９１から指令が入力すると、フォトディテクタ４２から入力する信号の強度が所定の強度になるようレーザ光源３１に駆動信号を出力し。レーザ光源３１からは一定強度のレーザ光が出射される。フォトディテクタ４２は後述するダイクロイックミラー３４で微量が反射し、集光レンズ４１を介して受光したレーザ光の強度に相当する強度の信号を出力するが、ダイクロイックミラー３４での反射の割合は一定であるので、出射したレーザ光の強度に相当する強度の信号を出力すると見なせる。コリメートレンズ３２はレーザ光を平行光にし、反射鏡３３はレーザ光を、ダイクロイックミラー３４に向けて反射し、ダイクロイックミラー３４は、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、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。対物レンズ３６には、フォーカスアクチュエータ３７が組み付けられており。後述するフォーカスサーボにより、レーザ光の焦点は常にイメージングプレート１５の表面に合致する。
【００３２】
集光されたレーザ光が、イメージングプレート１５の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、回折環撮像時における回折Ｘ線の強度に応じた光が発生する。この輝尽発光により発生した光はレーザ光の波長よりも波長が短く、レーザ光の反射光と共に対物レンズ３６を通過するが、ダイクロイックミラー３４にて大部分が反射し、レーザ光の反射光は大部分が透過する。ダイクロイックミラー３４で反射した光は、集光レンズ３８、シリンドリカルレンズ３９を介してフォトディテクタ４０に入射する。フォトディテクタ４０は、４つの同一正方形状の受光素子からなる４分割受光素子からなり、４つの受光信号（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）を増幅回路７８に出力する。なお、シリンドリカルレンズ３９は非点収差を生じさせるためにある。
【００３３】
増幅回路７８は、入力した４つの受光信号（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）を増幅して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。フォーカスエラー信号生成回路７９は、非点収差法におけるフォーカスエラー信号を生成してフォーカスサーボ回路８１へ出力する。フォーカスサーボ回路８１は、コントローラ９１により指令が入力すると作動開始し、入力した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、入力した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、これにより、レーザ光の焦点は常にイメージングプレート１５の表面に合致する。
【００３４】
ＳＵＭ信号生成回路８０は、入力した４つの受光信号を合算してＳＵＭ信号を生成し、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にて反射する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、撮像された回折環における回折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から指令が入力すると、入力する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９１に出力する。
【００３５】
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から指令を入力すると、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。
【００３６】
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、上壁２６に平行な面内を回転する。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）で静止するように、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）で静止するように、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。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るが、プレート４５がＡ位置にあるとき、その一部は、出射Ｘ線と同様の経路で貫通孔１８ａから出射するので、出射Ｘ線と同様、貫通孔２７ａ１の軸線に平行な平行光になる。
【００３７】
モータ４６はエンコーダ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令が入力されると、モータ４６に駆動信号を出力し、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。
【００３８】
筐体５０の切欠き部壁５０ｃには結像レンズ４８が設けられ、筐体５０内部には撮像器４９が設けられている。撮像器４９は、ＣＣＤ受光器又はＣＭＯＳ受光器で構成され、各撮像素子ごとの受光強度に相当する強度の信号をセンサ信号取出回路８７に出力する。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光の照射点を中心とした領域の画像を撮像するデジタルカメラとして機能する。イメージングプレート１５に対して設定された位置とは、測定対象物ＯＢにおけるＸ線及びＬＥＤ光の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となる位置である。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、前記照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の各撮像素子ごとの信号強度データを、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。
【００３９】
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とともに、こ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光の照射点であるように調整されている。さらに、Ｘ線及びＬＥＤ光の測定対象物ＯＢに対する入射角度が設定値であるとき、結像レンズ４８の光軸と測定対象物ＯＢのＸ線及びＬＥＤ光の照射点における法線方向とが成す角度は前記入射角度に等しい角度であるようにされている。したがって、測定対象物ＯＢにおけるＸ線及びＬＥＤ光の照射点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、ＬＥＤ光が測定対象物ＯＢに設定された入射角度で照射された場合には、撮影画像におけるＬＥＤ光の照射点と測定対象物ＯＢで反射したＬＥＤ光の受光点は同じ位置に生じる。測定対象物ＯＢに照射されるＬＥＤ光は平行光であるので、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が、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、受光点の画像となる。そして、ＬＥＤ光の照射点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、ＬＥＤ光が測定対象物ＯＢに設定された入射角度で照射されたとき、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、照射点の画像と受光点の画像は同じ位置になる。  
【００４０】
また、図５に示すように、テーブル１６には受光装置５５がその先端がテーブル１６の面より僅かに突出するように取り付けられている。受光装置５５は、円筒状の筐体の両端に結像レンズ５６とフォトディテクタ５７がそれぞれ取り付けられたものであり、測定対象物ＯＢにＬＥＤ光が照射されたとき、ＬＥＤ光照射点で生じる散乱光の一部を受光し、受光強度を検出するためのものである。結像レンズ５６の光軸はＸ線出射器１０から出射されるＸ線の光軸（ＬＥＤ光の光軸）と交差し、この交差する位置は、結像レンズ４８の光軸が該Ｘ線の光軸（ＬＥＤ光の光軸）と交差する位置と同じである。また、結像レンズ５６の光軸が該Ｘ線の光軸（ＬＥＤ光の光軸）と交差する角度は、該Ｘ線の光軸（ＬＥＤ光の光軸）とイメージングプレート１５に回折環を形成する回折Ｘ線が成す角度と等しく、本実施形態ではＸ線出射器１０は２．２９１ÅのＣｒＫα線を特性Ｘ線として出射し、測定対象物ＯＢの材質は鉄であるので２３．６度の値である。すなわち、図５に示すように、受光装置５５は、Ｘ線の照射点がイメージングプレート１５に対して設定された距離にあるとき、回折環が形成される半径位置に結像レンズ５６の光軸がＸ線の照射点と交差するように取り付けられている。また、取り付けられている円周方向位置は、上述した回転角度０のラインの位置である。イメージングプレート１５には回折環が形成される位置を中心として、受光装置５５の先端よりやや大きめの穴が開けられており、イメージングプレート１５をテーブル１６に取り付ける際、この穴が受光装置５５の先端に嵌まるよう取り付けるようになっている。イメージングプレート１５の穴が開けられている部分には回折環が撮像されないが、回折環全体の一部であるので残留応力の測定精度には影響しない。
【００４１】
フォトディテクタ５７は、Ｘ線の照射点がイメージングプレート１５に対して設定された距離にあるとき、結像レンズ５６によりＸ線の照射点の像が形成される位置に取り付けられている。フォトディテクタ５７は、円形の枠体の中心に微小面積のものが取り付けられ、この枠体が円筒状の筐体に取り付けられているので、フォトディテクタ５７は、結像レンズ５６の光軸（円筒状の筐体の中心軸）と略平行で結像レンズ５６に入射した光のみを受光する。すなわち、Ｘ線の照射点（ＬＥＤ光の照射点）がイメージングプレート１５に対して設定された距離にあるとき、フォトディテクタ５７が受光する光はほとんどＬＥＤ光の散乱光である。そして、フォトディテクタ５７はスリップリング２９と信号線がつながっており、受光した光の強度に相当する強度の信号をスリップリング２９を介して受光強度検出回路８８に出力する。受光強度検出回路８８は、コントローラ９１から指令が入力すると、設定された時間間隔で、フォトディテクタ５７が出力する受光強度に相当する強度の信号の瞬時値をデジタルデータにし、コントローラ９１に出力する。
【００４２】
受光装置５５はスピンドルモータ２７によりテーブル１６を回転させると、Ｘ線出射器１０から出射されるＸ線の光軸（ＬＥＤ光の光軸）周りに回転するが、このとき結像レンズ５６の光軸が該Ｘ線の光軸（ＬＥＤ光の光軸）と交差する位置及び交差する角度は変化しない。すなわち、テーブル１６を回転させると、受光装置５５は回折環を形成する回折Ｘ線と同じ光路の散乱光を回折環全周に渡って検出することになる。よって、回折環を形成する回折Ｘ線が測定対象物ＯＢで妨害されるときは、回折Ｘ線と同じ光路の散乱光も妨害されることになり、それぞれの回転角度ごとの散乱光の受光強度を検出すれば、回折環の欠落情報を得ることができる。
【００４３】
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及び受光点を含む画像に加えて、測定対象物ＯＢの測定箇所に対するＸ線回折測定装置（筐体５０）の位置と姿勢を適正に設定するためのマークも表示される。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。
【００４４】
次に、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に対するＸ線回折測定装置の位置と姿勢を調整したうえで、測定対象物ＯＢのＸ線回折測定を行う具体的方法について説明する。作業者は、測定対象物ＯＢを対象物セット装置６０のプレートＰＬに吸着させ、アーム式移動装置を動かしてＸ線回折測定装置（筐体５０）を測定対象物ＯＢの近くまで移動させ、電源を投入してＸ線回折測定システムを作動させる。この後、Ｘ線回折測定は、位置姿勢調整工程Ｓ１、回折環欠落判定工程Ｓ２、回折環撮像工程Ｓ３、回折環読取り工程Ｓ４，回折環消去工程Ｓ５及び残留応力計算工程Ｓ６の順に行われるが、先行技術文献の特許文献１で既に詳細に説明されている箇所は、簡略的に説明するにとどめる。
【００４５】
位置姿勢調整工程Ｓ１は、測定対象物ＯＢに対するＸ線回折測定装置（筐体５０）の位置と姿勢を調整する工程である。作業者は、まず、アーム式移動装置及び対象物セット装置６０のアーム機構６９と５つの操作子６３ａ，６５ａ，６６ａ，６７ａ，６８ａのいくつかを操作し、Ｘ線回折測定装置（筐体５０）に対する測定対象物ＯＢの位置と姿勢を調整することで、おおよそで測定対象物ＯＢにおけるＸ線の照射点を目的とする測定位置にし、Ｘ線の入射方向、Ｘ線の入射角度、及びＸ線の照射点からイメージングプレート１５までの距離を設定距離になるようにする。次に作業者は、入力装置９２から位置姿勢の調整を行うことを入力する。この入力により、コントローラ９１は、各回路に指令を出力し、イメージングプレート１５を回折環撮像位置（図１乃至図３の状態）に移動させ、モータ４６を駆動させてプレート４５をＡ位置まで回転させ、ＬＥＤ光源４４を点灯させる。これにより平行光であるＬＥＤ光が筐体５０の円形孔５０ｃ１から外部へ出射され、測定対象物ＯＢの目的とする測定位置付近に照射される。さらに、コントローラ９１は、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、この撮像信号から作成したＬＥＤ光の照射位置近傍の画像を表示装置９３に表示させる。このとき、表示される画像には、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、十字マークが表示される。
【００４６】
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、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が設定値であるときに、照射点が撮像される位置であると同時に、距離Ｌが設定値であり、ＬＥＤ光が測定対象物ＯＢに設定された入射角度で入射されるとき、受光点が撮像される位置である。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、この方向を測定対象物ＯＢに投影させた方向が残留垂直応力の測定方向である。
【００４７】
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のアーム機構６９と５つの操作子６３ａ，６５ａ，６６ａ，６７ａ，６８ａを操作し、測定対象物ＯＢに対するＸ線回折測定装置（筐体５０）の位置と姿勢を調整し、画面上におけるＬＥＤ光の照射点が測定対象物ＯＢの目的とする測定位置になるとともに、十字マークのクロス点と合致し、受光点が十字マークのクロス点と合致するようにする。これによりＸ線出射器１０から出射されるＸ線は測定対象物ＯＢの目的とする測定位置に照射され、Ｘ線の照射点からイメージングプレート１５までの距離は設定値になり、測定対象物ＯＢに対するＸ線の入射角度は設定値になる。もし、測定対象物ＯＢの凹凸による妨害によりＬＥＤ光の照射点と受光点の２つを十字マークのクロス点と合致させることができないときは、ＬＥＤ光の照射点のみを十字マークのクロス点と合致させるようにする。このときは、測定対象物ＯＢに対するＸ線の入射角度は設定値にならないので、後述する回折環読取り工程Ｓ４で検出した回折環からＸ線の入射角度を計算する。この計算については、後述する残留応力計算工程Ｓ６で詳細に説明する。
【００４８】
次の回折環欠落判定工程Ｓ２において、作業者は、入力装置９２から回折環欠落判定を行うことを入力する。この入力により、コントローラ９１は、図６に示すフローのプログラムをスタートさせる。以下、図６のフローに沿って説明する。まずステップＳ１２にて、変数ｎと変数ｍを０にする。変数ｎは受光強度検出回路８８から入力した散乱光の強度に相当するデータに割り当てられる変数であり、変数ｍは該データが設定値以上である場合（散乱光の強度が設定強度以上である場合）に１づつ増加する変数である。次にステップＳ１４にて、受光強度検出回路８８に作動開始指令を出力し、ステップＳ１６にて、回転角度検出回路７５に作動開始指令を出力する。これにより、コントローラ９１には、受光強度検出回路８８と回転角度検出回路７５に設定された時間間隔で、散乱光の強度に相当するデータとテーブル１６の回転角度データが入力する。次にステップ１８にて、スピンドルモータ制御回路７４に作動開始指令と回転速度を出力する。これによりスピンドルモータ２７はコントローラ９１に設定されている回転速度で回転を開始し、受光装置５５も出射Ｘ線の光軸周りに回転する。次にステップＳ２０にて、エンコーダ２７Ｃからインデックス信号が入力するのを待ち、インデックス信号が入力するとＹｅｓと判定してステップＳ２２へ行く。ステップＳ２２にて、受光強度検出回路８８から入力しているデジタルデータ（受光強度）を取り込み、メモリに記憶する。次にステップＳ２４にて、取り込んだデジタルデータ（受光強度）が設定値以上である場合はＹｅｓと判定して、ステップＳ２６にてＲ（ｎ）に１を入力し、ｍをインクリメントする。また、取り込んだデジタルデータ（受光強度）が設定値より小さい場合はＮｏ判定して、ステップＳ２８にてＲ（ｎ）に０を入力する。
【００４９】
次にステップＳ３０にてｎをインクリメントし、ステップＳ３２にて次にデジタルデータ（受光強度）を取り込む回転角度であるｎ・ΔΘが３６０°以上でないか否か判定する。ΔΘは予め設定されている、デジタルデータ（受光強度）を取り込む回転角度の微小間隔である。データの取り込みを開始した時点では、ｎ・ΔΘは微小値であるので、Ｎｏと判定してステップＳ３４へ行き、ステップＳ３４にて回転角度検出回路７５から入力しているデジタルデータ（回転角度）を取り込み、ステップＳ３６にて取り込んだデジタルデータとｎ・ΔΘとの差が許容値以内になるまでＮｏと判定して、ステップＳ３４とステップＳ３６を繰り返す。これは、取り込んだデジタルデータ（回転角度）がほぼｎ・ΔΘになるまで待つことである。取り込んだデジタルデータ（回転角度）がほぼｎ・ΔΘになるとＹｅｓと判定してステップＳ２２に戻り、受光強度検出回路８８から入力しているデジタルデータ（受光強度）を取り込み、メモリに記憶する。このようにしてステップＳ２２乃至ステップＳ３６の処理が繰り返され、回転角度０°，ΔΘ，２・ΔΘ・・・に対応させて、受光強度が所定値以上のときはＲ（ｎ）に「１」が入力され、所定値未満のときは「０」が入力される。これは回折環が形成される箇所は「１」を、形成されない箇所は「０」を記憶する処理である。また、受光強度が所定値以上であるとｍがインクリメントされることで、受光強度が所定値以上であるデータ数がカウントされる。
【００５０】
そして、ステップＳ２２乃至ステップＳ３６の処理が繰り返され、ステップＳ３０にてｎがインクリメントされていくと、ｎ・ΔΘは３６０°以上になり、すなわち受光装置５５が１回転し、ステップＳ３２にてＹｅｓと判定され、ステップＳ３８に行く。ステップＳ３８にて、スピンドルモータ制御回路７４、受光強度検出回路８８及び回転角度検出回路７５に作動停止指令を出力してスピンドルモータ２７の回転の停止と、受光強度と回転角度のデジタルデータの出力を停止させる。次にステップＳ４０にて、回転角度ごとに記憶されている「１」又は「０」を用いて回折環画像を表示装置９３に表示させる。これは、「１」である箇所は円周上のドットに色をつけ、「０」である箇所は色をつけない処理である。これにより、作業者は、表示装置９３を見れば回折環に欠落が発生するか否かを判断することができる。次にステップＳ４２にて、全データ数（ｎ＋１）に対する受光強度が所定値以上であるデータ数ｍの割合が許容値以上か否かを判定し、許容値以上であればＹｅｓと判定してステップＳ４４にて表示装置９３に「回折環欠落無し」を表示する。また、許容値未満であればＮｏと判定してステップＳ４６にて表示装置９３に「回折環欠落有り」を表示する。作業者は、表示装置９３に表示されるこの表示を見ても、回折環に欠落が発生するか否かを判断することができる。このときの許容値は１に近い値である。そして、プログラムはステップＳ４８にて終了する。
【００５１】
作業者は、回折環に欠落がある場合は、回折環画像の欠落箇所から欠落が発生する原因となる測定対象物ＯＢの凹凸箇所を見きわめ、対象物セット装置６０のアーム機構６９と５つの操作子６３ａ，６５ａ，６６ａ，６７ａ，６８ａを操作して、回折環に欠落発生しないよう、測定対象物ＯＢに対するＸ線回折測定装置（筐体５０）の位置と姿勢を調整する。この調整は、ＬＥＤ光の反射光の受光点は無視し、ＬＥＤ光の照射点が測定対象物ＯＢの目的とする位置かつ十字マークのクロス点と合致させたまま、ＬＥＤ光の入射方向を変える調整である。このときも、測定対象物ＯＢに対するＸ線の入射角度は設定値にならないので、後述する回折環読取り工程Ｓ４で検出した回折環からＸ線の入射角度を計算する。作業者は、調整が終了すると、再度上述した回折環欠落判定工程Ｓ２を行い、回折環の欠落の有無を確認する。作業者は、回折環に欠落がある場合は、位置姿勢調整工程Ｓ１と回折環欠落判定工程Ｓ２を何回でも実行することができるが、回折環画像の欠落箇所が極一部で残留応力の測定精度は悪くならないと判断すれば、回折環画像に欠落箇所があっても、次の回折環撮像工程Ｓ３を行うことができる。
【００５２】
作業者は、次の回折環撮像工程Ｓ３を行ってもよいと判断すれば、入力装置９２から位置姿勢の調整終了を入力する。これにより、コントローラ９１は、各回路に指令を出力し、ＬＥＤ光源４４を消灯させ、撮像信号の出力を停止させ、モータ４６を駆動させてプレート４５をＢ位置まで回転させる。これにより、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の貫通孔２６ａに入射され得る状態となる。
【００５３】
次の回折環撮像工程Ｓ３において、作業者は入力装置９２から測定対象物ＯＢの材質（本実施形態では、鉄）を入力し、測定開始を入力する。なお、上述した測定対象物ＯＢに対するＸ線回折測定装置（筐体５０）の位置と姿勢の調整において、Ｘ線（ＬＥＤ光）の入射角度を設定値にできなかった場合（ＬＥＤ光の受光点を撮影画像のクロス点に合わせなかった場合）は、「Ｘ線入射角度計算」を入力する。これは、上述したように後述する回折環読取り工程Ｓ４で検出した回折環からＸ線の入射角度を計算するためである。これにより、コントローラ９１は、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、回折環の読取り時において回転角度０°となる状態で、イメージングプレート１５に回折環が撮像されるようになる。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る。これにより、測定対象物ＯＢにおけるＸ線照射点で発生した回折Ｘ線により、イメージングプレート１５に回折環が撮像されていく。そして、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。
【００５４】
次にコントローラ９１は、自動または作業者の入力により回折環読取り工程Ｓ４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。読取り開始位置とは、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。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、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２Θｘ（Θｘはブラッグ角）及びＸ線照射点からイメージングプレート１５までの距離ＬからＲｏ＝Ｌ・ｔａｎ（２Θｘ）の計算式で計算される。そして、Ｘ線の回折角度２Θｘは測定対象物ＯＢの材質で決まり、距離Ｌは設定値に調整されているので、測定対象物ＯＢの材質ごとに予め回折角２Θｘを記憶しておけば、測定対象物ＯＢの材質を入力することで回折環基準半径Ｒｏは計算できる。
【００５５】
次に、コントローラ９１は、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を所定の回転速度で回転させ、レーザ駆動回路７７を制御してレーザ検出装置３０からレーザ光をイメージングプレート１５に照射させ、フォーカスサーボ回路８１を制御してフォーカスサーボを開始させる。さらに、回転角度検出回路７５を制御して、スピンドルモータ２７（イメージングプレート１５）の回転角度θｐの出力を開始させ、Ａ／Ｄ変換回路８３を制御して、ＳＵＭ信号の瞬時値Ｉのデータ出力を開始させ、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、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。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、Ａ／Ｄ変換回路８３が出力するＳＵＭ信号の瞬時値Ｉのデータと、回転角度検出回路７５が出力する回転角度θｐのデータと位置検出回路７２が出力する移動距離ｘのデータとを入力し、それぞれのデータを対応させて記憶する。なお、移動距離ｘはレーザ光照射位置の径方向距離ｒ（半径値ｒ）に変換したうえで記憶する。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Ｉ、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いく。
【００５６】
ＳＵＭ信号の瞬時値Ｉ、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、回転角度θｐごとに半径値ｒに対するＳＵＭ信号の瞬時値Ｉの曲線を作成し、曲線のピークに対応した半径値ｒαとＳＵＭ信号強度値Ｉαを記憶する。これは回折環の回転角度αごとに半径方向における回折Ｘ線の強度分布を求め、回折Ｘ線の強度がピークとなる箇所の半径値ｒαと回折Ｘ線の強度に相当する強度Ｉαを求める処理である。そして、すべての回転角度θｐ（回転角度α）において半径値ｒαと強度Ｉαを取得し、検出するＳＵＭ信号の瞬時値Ｉが強度Ｉαに対して充分小さくなった時点で、データの記憶を終了する。これにより、回折環における回折Ｘ線の強度に相当する強度の分布が瞬時値Ｉ、回転角度θｐ及び半径値ｒのデータ群で、および回折環の形状が回転角度αごとの半径値ｒαで検出されたことになる。その後、コントローラ９１は、各回路に指令を出力し、フォーカスサーボを停止させ、レーザ光の照射を停止させ、Ａ／Ｄ変換回路８３と回転角度検出回路７５の作動を停止させ、フィードモータ２２の作動を停止させる。なおイメージングプレート１５の回転は、継続されている。
【００５７】
次にコントローラ９１は、自動または作業者の入力により回折環消去工程Ｓ５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ＬＥＤ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位置である。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ＬＥＤ光をイメージングプレート１５に対して照射させ、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が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するよう、フィードモータ２２を回転させる。消去終了位置とは、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光がイメージングプレート１５上に螺旋状に照射され、撮像された回折環が消去される。
【００５８】
イメージングプレート１５が消去終了位置になると、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、ＬＥＤ駆動回路８４を制御してＬＥＤ光の照射を停止させ、位置検出回路７２の作動を停止させ、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（イメージングプレート１５）の回転を停止させる。
【００５９】
次にコントローラ９１は、自動または作業者の入力により残留応力計算工程Ｓ６を実行する。これは、回折環の形状である回転角度αごとの半径値ｒαのデータと、Ｘ線照射点からイメージングプレート１５までの距離ＬおよびＸ線の入射角ψを用いて、ｃｏｓα法を用いた演算により残留応力を計算する演算処理である。この演算は公知技術であり、例えば特開２００５−２４１３０８号公報の〔００２６〕〜〔００４４〕に詳細に説明されているので、説明は省略する。なお、上述したように、測定対象物ＯＢに対するＸ線回折測定装置（筐体５０）の位置と姿勢の調整において、Ｘ線（ＬＥＤ光）の入射角ψを設定値にできなかった場合（ＬＥＤ光の受光点を撮影画像のクロス点に合わせなかった場合）は、残留応力を計算する前に、Ｘ線の入射角ψを計算する必要がある。以下にその計算方法を説明する。
【００６０】
Ｘ線の入射角度は、回転角度αに対する強度Ｉαの関係から後述する演算値を求め、予め記憶されている演算値とＸ線の入射角ψとの関係テーブル又は関係曲線から求めることができる。この計算の説明を行う前に、回折環の円周方向に対する回折Ｘ線の強度とＸ線の入射角ψとの関係を説明する。図９は、回折環の円周方向に対する回折Ｘ線の強度変化（回転角度αと強度Ｉαとの関係）をＸ線の入射角ψが０°、２０°、４５°の場合で示したものである。回転角度０°（３６０°）付近が強度が最も大きく、回転角度１８０°付近が強度が最も小さくなっており、Ｘ線の入射角ψが小さくなるほど、この強度の差の度合は小さくなっている。その理由は以下のように考えられる。測定対象物ＯＢに入射したＸ線は、微小ではあるが測定対象物ＯＢの表面からある程度の深さまで浸透し回折する。そして、回折したＸ線は測定対象物ＯＢ中を進む距離が長いほど強度は弱くなる。図１０は、測定対象物ＯＢにおけるＸ線の回折を、回折する深さを誇張して示したものであるが、図１０（ａ）に示されるように、回転角度０°（３６０°）の位置が回折したＸ線が測定対象物中ＯＢ中を進む距離が最も短く、回転角度１８０°の位置が回折したＸ線が測定対象物中を進む距離が最も長い。そして、図１０（ａ）〜（ｃ）に示されるように、Ｘ線の入射角ψが小さくなるほど（Ｘ線の光軸と測定対象物表面の成す角度が大きくなるほど）、回転角度０°と１８０°における回折Ｘ線が測定対象物ＯＢ中を進む距離の差は小さくなる。これにより、回折環には図９に示すような円周方向に対する強度変化が生じ、この強度変化の度合はＸ線の入射角ψが小さくなる程小さくなる。
【００６１】
従って、測定対象物ＯＢの材質ごとに、既知の入射角ψでＸ線を照射して撮像した回折環の回折環の円周方向に対する強度変化を得ることを複数のＸ線の入射角ψにて行い、得られた強度変化から強度変化の度合を表す演算値を算出し、この演算値をＸ線の入射角ψに対応させた関係テーブル又は関係曲線を記憶しておけば、測定において撮像した回折環からＸ線の入射角ψを求めることができる。すなわち、上述のように得られた回転角度αに対する強度Ｉαの関係から強度変化の度合を表す演算値を計算し、この演算値を記憶させてある関係テーブル又は関係曲線に当てはめれば、Ｘ線の入射角ψを求めることができる。強度変化の度合を表す演算値としては、以下のいずれかを用いるとよい。又は、以下の複数の演算値を用いて関係テーブル又は関係曲線を複数作成し、それぞれから求められたＸ線の入射角度を平均するようにしてもよい。
・強度変化曲線をスムージング処理した後の強度Ｉαのピーク値とボトム値の差を平均の強度で除算した値（変動範囲の割合）
・強度変化曲線における強度Ｉαの平均の強度からの差の絶対値を加算してデータ数で除算し、さらに平均の強度で除算した値（平均偏差の割合）
・強度変化曲線における強度Ｉαの平均の強度からの差の二乗を加算してデータ数で除算し、その正の平方根値を求め、さらに平均の強度で除算した値（標準偏差の割合）
なお、回折環を形成していないときのＳＵＭ信号の瞬時値Ｉの平均値を得ておき、この値を強度Ｉαから減算した値を強度Ｉαとして計算を行った演算値を用いると、微量ではあるがバックグランドの影響を除外でき、さらにＸ線の入射角ψの検出精度を良くすることができる。
【００６２】
上述した計算により、Ｘ線の入射角ψを計算することはできるが、さらに、回転角度αごとの強度Ｉα（回折環の円周方向に対する強度変化）を用いて、Ｘ線の光軸とＸ線の照射点における測定対象物の法線とを含む平面が、撮像された回折環と交差する箇所の回転角度を求める。これは、Ｘ線の光軸と回転角度０°のラインを含む平面に対して、Ｘ線の光軸と測定対象物の法線を含む平面が成す角度を求めることである。測定対象物の法線がＸ線の光軸と仮の回転角度０°のラインを含む平面に含まれていれば、回折環の円周方向に対する強度変化の曲線は図９が示すように、回転角度０°（３６０°）がピーク点、回転角度１８０°がボトム点になる。しかし、ＬＥＤ光の受光点を撮影画像のクロス点に合わせる調整を行っていないので、Ｘ線の光軸と回転角度０°のラインを含む平面に対して測定対象物の法線が成す角度はある数値になり、ピーク点、ボトム点は、回転角度０°（３６０°）、回転角度１８０°の位置からずれる。そして、ピーク点、ボトム点になる回転角度の０°（３６０°）、１８０°からのずれ量は、Ｘ線の光軸と回転角度０°のラインを含む平面に対して、Ｘ線の光軸と測定対象物の法線を含む平面が成す角度であり、Ｘ線の光軸と測定対象物の法線を含む平面が撮像された回折環と交差する箇所の、回転角度０°、１８０°からのずれ量である。
【００６３】
このずれをそのままにして残留応力を計算すると、残留応力の精度が悪くなる。よって、回転角度αを、ピーク点、ボトム点になる回転角度を回転角度０°（３６０°）、１８０°にした回転角度にする補正を行ったうえで残留応力を計算する。回折環の円周方向に対する強度変化の曲線におけるピーク点、ボトム点の、回転角度の０°（３６０°）、１８０°からのずれ量は次のように計算する。回転角度αごとの強度Ｉαのデータを用いてスムージング処理を行った強度Ｉα’を求め、強度Ｉα’から強度Ｉα’の最小値を減算して強度Ｉα’の最大値と最小値の差で除算し、数値が０〜１までの値Ｉα”になるようにする（すなわち、規格化した値にする）。次にＩ＝ｃｏｓ（α＋Θｄ）のΘｄに０近傍の値を定め、Ｉ＝ｃｏｓ（α＋Θｄ）に回転角度αを当てはめたときの、Ｉα”のＩからのずれの２乗を、すべての回転角度αごとの強度Ｉα”に対して計算して加算し、データ数で除算して数値σ２を得る。この計算をΘｄを変化させるごとに行い、σ２が最も小さくなるΘｄを求める。これは視覚的には、回折環の円周方向に対する強度変化の曲線に対し、ｃｏｓαの曲線を重ね、ｃｏｓαの曲線を横方向に移動させて回折環の円周方向に対する強度変化の曲線に最も合致するときの移動量Θｄを求める処理である。得られたΘｄが、回折環の円周方向に対する強度変化の曲線におけるピーク点、ボトム点の回転角度の０°（３６０°）、１８０°からのずれ量Θｄである。回転角度αの補正は、前述のようにして得られたずれ量Θｄを回転角度αに加算し、正規の回転角度０°に基づいた回転角度αにする。後は、通常のｃｏｓα法を用いた演算により残留応力を計算すればよい。
【００６４】
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。なお、残留応力以外に、Ｘ線照射点からイメージングプレート１５までの距離Ｌ、Ｘ線の入射角ψ等の測定条件、回折環の形状曲線（回転角度αごとの半径値ｒαから得られる曲線）、回折環の強度分布画像（瞬時値Ｉαを明度に換算し、瞬時値Ｉαに対応する明度、回転角度θｐ及び半径値ｒのデータ群から作成される画像）等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。
【００６５】
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、対象とする測定対象物ＯＢに向けてＸ線を出射するＸ線出射器１０と、Ｘ線出射器１０から測定対象物ＯＢに向けてＸ線を出射し、測定対象物ＯＢのＸ線照射箇所にて発生した回折Ｘ線を、Ｘ線出射器１０から出射されるＸ線の光軸に対して垂直に交差するイメージングプレート１５にて受光し、イメージングプレート１５に回折Ｘ線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レーザ検出装置３０、テーブル駆動機構２０及び各種回路とを備えたＸ線回折測定装置を含むＸ線回折測定システムにおいて、Ｘ線出射器１０からＸ線が出射されていない状態で、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ＬＥＤ光を測定対象物ＯＢに出射するＬＥＤ光源４４及び貫通孔２６ａ，通路部材２８，貫通孔２７ｂ等の通路からなるＬＥＤ光出射器と、ＬＥＤ光出射器から出射されたＬＥＤ光により測定対象物ＯＢで発生する散乱光の一部を結像レンズ５６を介してフォトディテクタ５７で受光し、受光強度を検出する受光装置５５であって、結像レンズ５６の光軸はＸ線出射器１０から出射されるＸ線の光軸に対し設定された角度で、イメージングプレート１５から設定された距離の位置で交差している受光装置５５と、受光装置５５をＸ線出射器１０から出射されるＸ線の光軸周りに回転させるスピンドルモータ２７と、スピンドルモータ２７による回転角度を検出するエンコーダ２７ａ及び回転角度検出回路７５と、スピンドルモータ２７により受光装置５５を回転させ、エンコーダ２７ａ及び回転角度検出回路７５により検出される回転角度に対応させて、受光装置５５により検出される受光強度を取得し、取得した回転角度に対応する受光強度を用いて回折環の欠落情報を演算するコントローラ９１のプログラムとを備えたＸ線回折測定システムとしている。
【００６６】
これによれば、Ｘ線出射器１０から測定対象物ＯＢに向けてＸ線を出射して回折環を形成する前に、ＬＥＤ光源４４及びＬＥＤ光の通路からなるＬＥＤ光出射器から可視光を測定対象物に出射し、受光装置５５をスピンドルモータ２７により１回転させて、回転角度ごとの受光強度を得るのみで、回折環の欠落情報を得ることができる。すなわち、測定効率が悪くならず、装置のコストＵＰを極力抑えたうえで、回折環に欠落部分が生じないか確認することができる。この場合、結像レンズ５６の光軸がＸ線出射器１０から出射されるＸ線の光軸と交差する位置である、イメージングプレート１５から設定された距離の位置とは、測定対象物ＯＢに向けてＸ線を出射して回折環を形成する際にＸ線の照射点となるようにする位置である。また、結像レンズ５６の光軸がＸ線出射器１０から出射されるＸ線の光軸と交差する角度である、設定された角度とは、回折環を形成する回折Ｘ線が該Ｘ線の光軸と交差する角度である。
【００６７】
また、上記実施形態においては、イメージングプレート１５を取り付けるテーブル１６を備え、受光装置５５は、テーブル１６に取り付けられており、スピンドルモータ２７は、テーブル１６をＸ線出射器１０から出射されるＸ線の光軸回りに回転させるようにしている。これによれば、Ｘ線回折測定装置を含むＸ線回折測定システムが、先行技術文献に示されるようにイメージングプレート１５がテーブル１６に取り付けられ、回折環を撮像した後、テーブル１６を回転させてレーザ検出装置３０により回折環を読み取る装置であれば、既にＬＥＤ光源４４及びＬＥＤ光の通路からなるＬＥＤ光出射器、スピンドルモータ２７、エンコーダ２７ａ及び回転角度検出回路７５は備えられているので、装置のコストＵＰを抑えることができる。
【００６８】
また、上記実施形態においては、受光装置５５はテーブル１６に、測定対象物ＯＢのＸ線照射点からイメージングプレート１５までの距離を予め設定されている距離にしたうえで、Ｘ線出射器１０からＸ線を測定対象物ＯＢに照射した際、回折環が形成される位置に取り付けられており、テーブル１６に取り付けられたイメージングプレート１５は、受光装置５５の部分が除去されている。これによれば、受光装置５５は、回折環を形成する回折Ｘ線と同じ光路の散乱光を受光することができ、回折環の欠落情報を精度よく演算することができる。また、イメージングプレート１５において除去される箇所は回折環を撮像することができないが、全体の１部であるので、回折環の形状を基に計算される残留応力の測定精度には殆ど影響しない。
【００６９】
（変形例１）
上記実施形態は、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。上記実施形態においては、受光装置５５はテーブル１６に、Ｘ線照射点からイメージングプレート１５までの距離が設定距離であるときに回折環が形成される位置であるとした。しかし、そのようにすると、テーブル１６に取り付けるイメージングプレート１５は受光装置５５の部分を除去し、回折環の一部を撮像することができなくなる。また、テーブル１６に取り付けるイメージングプレート１５の所定部分を正確に除去するという作業も必要になる。これに対し、回折環の欠落情報を厳し目に判定することになるが、回折環すべてを撮像することが可能で、イメージングプレート１５の一部を除去する必要をなくしたものが図７に示す変形例である。この変形例においては、受光装置５５はテーブル１６の外周の縁部分に取り付けられているので、イメージングプレート１５は除去する箇所がないため回折環はすべてが撮像される。また、この変形例においても、受光装置５５の結像レンズ５６の光軸はＸ線出射器１０が出射するＸ線の光軸と交差し、交差する位置はＸ線照射点とする箇所、すなわちイメージングプレート１５までの距離が設定距離である位置である。よって、受光装置５５が受光するＬＥＤ光の散乱光は、回折環を形成する回折Ｘ線の光路より外側の光路のものであり、回折環の欠落判定は厳し目になる。すなわち、回折環に欠落がない場合でも回折環に欠落があると判定されるケースがある。しかし、この変形例にはイメージングプレート１５の一部を除去する必要がなく回折環すべてを撮像することができるというメリットに加えて、通常の回折環の外側に生じる強度の弱い回折環の欠落の有無も判定できるというメリットもある。なお、この変形例においては、受光装置５５の取り付け位置が異なるのみで、それ以外の上記実施形態における説明はすべて適用することができる。
【００７０】
また、受光装置５５の取り付け位置を、上記実施形態と上記変形例の中間の半径位置とする変形例も考えられる。この変形例において、受光装置５５の取り付け位置を、Ｘ線照射点からイメージングプレート１５までの距離が設定距離であるときに回折環が形成される半径位置よりやや外側の半径位置とすれば、回折環すべてを撮像することができ、回折環の欠落判定は実質的な影響がほとんどない程度に厳し目になるだけである。
【００７１】
（変形例２）
上記実施形態は、さらに別の変更が可能である。上記実施形態は、受光装置５５をテーブル１６に取り付け、テーブル１６の回転により受光装置５５もＸ線出射器１０が出射するＸ線の光軸の周りに回転するようにした。しかし、ＬＥＤ光の散乱光強度を回転角度ごとに得ることができれば回折環の欠落の有無の判定は可能であるので、受光装置５５を回転させずに、複数の受光装置５５を複数の回転角度に相当する位置に取り付けるようにしてもよい。この場合は、図８に示す変形例のようにＸ線回折測定装置の筐体５０の円形孔５０ｃ１の周囲に複数の受光装置５５を取り付けるようにするとよい。図８は断面図であるが、受光装置５５は円形孔５０ｃ１の周囲に６つ以上同じ回転角度間隔で取り付けられている。この場合、複数の受光装置５５のそれぞれの結像レンズ５６の光軸はすべて、Ｘ線出射器１０が出射するＸ線の光軸と交差し、交差する位置はＸ線照射点とする箇所、すなわちイメージングプレート１５までの距離が設定距離である位置である。なお、この場合も、回折環を形成する回折Ｘ線の光路より外側の光路のものであり、回折環の欠落判定は厳し目になる。また、この場合、受光装置５５が回転される替わりに複数の受光装置５５が取り付けられることにより、上記実施形態において変更される点は、スリップリング２９が不要になる点、複数の受光装置５５からの信号を段階的に切り替えて受光強度検出回路８５に入力させる信号切替回路を設ける点、及びコントローラ９１が実行する図６に示すフローのプログラムのステップＳ１６乃至ステップＳ３６を、信号切替回路を制御して複数の受光装置５５のそれぞれの受光強度のデジタルデータを取得する処理にする点である。それ以外の上記実施形態における説明はすべて適用することができる。
【００７２】
なお、図８に示す変形例は、イメージングプレート１５に回折環を撮像し、イメージングプレート１５を回転させてレーザ検出装置３０にて回折環の形状を検出するＸ線回折測定装置に適用した例であるが受光装置５５を回転させる必要はないので、回折環を検出するＸ線回折測定装置で回転機構が不要なＸ線回折測定装置に適用すれば、そのまま装置をコンパクトにすることができるというメリットがある。回転機構が不要なＸ線回折測定装置とは、例えば、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等の半導体素子を備え、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における回折Ｘ線の強度分布を検出する装置である。また、微小サイズのＸ線ＣＣＤ等の半導体素子を位置を検出しながら２方向に走査し、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、回折環における回折Ｘ線の強度分布を検出する装置でもよい。また、Ｘ線ＣＣＤ等の半導体素子に替えてシンチレータから出た蛍光を、光電子増倍管（ＰＭＴ）で検出するシンチレーションカウンタを用いる装置でもよい。
【００７３】
上記変形例２からも理解できるように、上記変形例２においては、Ｘ線出射器１０から出射されるＸ線の光軸周りに配置され、ＬＥＤ光源４４及びＬＥＤ光の通路からなるＬＥＤ光出射器から出射されたＬＥＤ光により測定対象物ＯＢで発生する散乱光の一部を結像レンズ５６を介してフォトディテクタ５７で受光し、受光強度を検出する複数の受光装置５５であって、結像レンズ５６の光軸のそれぞれは、Ｘ線出射器１０から出射されるＸ線の光軸に対し同一の設定された角度で、回折環の撮像面から設定された距離の位置にて交差している複数の受光装置５５と、複数の受光装置５５により検出された受光強度を用いて、回折環の欠落情報を演算するコントローラ９１のプログラムとを備えている。
【００７４】
これによれば、Ｘ線出射器１０から測定対象物ＯＢに向けてＸ線を出射して回折環を形成する前に、ＬＥＤ光源４４及びＬＥＤ光の通路からなるＬＥＤ光出射器からＬＥＤ光を測定対象物ＯＢに出射し、複数の受光装置５５におけるそれぞれの受光強度を得るのみで、回折環の欠落情報を得ることができる。すなわち、上記変形例２によっても測定効率が悪くならず、装置のコストＵＰを極力抑えたうえで、回折環に欠落部分が生じないか確認することができる。また、この場合は回転手段や回転角度検出手段が不要であるので、Ｘ線回折測定装置が回折環の形状を検出する手段としてＸ線ＣＣＤ等の半導体素子を用いた装置であれば、装置をコンパクトのままにすることができる。
【００７５】
また、上記変形例２においては、複数の受光装置５５は、Ｘ線回折測定装置の筐体５０のＸ線が通過する孔である円形孔５０ｃ１の周囲に配置されている。これによれば、Ｘ線回折測定装置の構造が複雑にならないようにすることができる。
【００７６】
さらに、本発明の実施にあたっては、上記実施形態および変形例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。
【００７７】
上記実施形態および変形例では、位置姿勢調整工程Ｓ１が終了した後、入力装置９２から回折環欠落判定を行うことを入力することで、回折環欠落判定工程Ｓ２を行うようにしたが、位置姿勢調整工程Ｓ１と回折環欠落判定工程Ｓ２を同時に行うようにし、回折環欠落判定工程Ｓ２は繰り返して行うようにしてもよい。この場合、入力装置９２から位置姿勢の調整を行うことを入力すると、上記実施形態のようにＬＥＤ光源４４からのＬＥＤ光の出射と、ＬＥＤ光の照射位置近傍の画像の表示装置９３への表示を行うとともに、図６に示すフローのプログラムをスタートさせる。さらに、図６に示すフローのプログラムは、ステップＳ３８をなくし、ステップＳ４４又はステップＳ４６の後、入力装置９２から位置姿勢の調整終了が入力していないときはステップＳ１２に戻るようにする。また、ステップＳ４４又はステップＳ４６の後、入力装置９２から位置姿勢の調整終了が入力しているときは、ステップＳ３８を行い、プログラムを終了するようにする。これにより、表示装置９３には回折環の画像と回折環欠落判定結果が繰り返して表示される。すなわち、回折環欠落情報がリアルタイムで表示される。よって、作業者は、上記実施形態のようにＬＥＤ光の照射位置近傍の画像を見ながら、測定対象物ＯＢに対するＸ線回折測定装置（筐体５０）の位置と姿勢を調整するとともに、回折環に欠落がないか確認することができる。これによれば、測定対象物ＯＢの形状が極度に複雑で、回折環に欠落が発生しない測定対象物ＯＢに対するＸ線回折測定装置（筐体５０）の位置と姿勢を定めるのが困難な場合でも、短時間で調整を行うことができる。
【００７８】
また、上記実施形態および変形例では、受光装置５５を結像レンズ５６とフォトディテクタ５７を円筒状筐体に取り付けた構造にしたが、フォトディテクタ５６が、Ｘ線出射器１０から出射されるＸ線の光軸に対し、設定された角度で発生する可視光の散乱光のみを結像レンズ５６を介して受光するようになっていれば、筐体はどのような形状であってもよい。例えば、角柱状の筐体に取り付けられたものでもよいし、中心軸に沿った断面が台形状の筐体に取り付けられたものでもよい。また、フォトディテクタ５６が、該散乱光のみを結像レンズ５６を介して受光するようになっていれば、結像レンズ５６とフォトディテクタ５７は共通の筐体に取り付けられていなくてもよい。
【００７９】
また、上記実施形態および変形例では、コントローラ９１に残留応力を計算する演算プログラムを備えた。しかし、Ｘ線回折測定に時間がかかってもよい場合は、Ｘ線回折測定システムは回折環の形状を得るまでにし、別のコンピュータ装置に回折環のデータを入力して、同様の演算プログラムにより同様の処理を行うようにしてもよい。この場合、別のコンピュータ装置に回折環のデータを入力する方法としては、記録媒体を介する方法、ネット回線等を使用して転送する方法等、様々な方法が考えられる。また、計算の一部または全部を人為的に行ってもよい。
【００８０】
また、上記実施形態および変形例では、Ｘ線回折測定装置の筐体５０をアーム式移動装置に連結させ、また対象物セット６０にアーム機構６９と３方向の移動機構と２方向周りの回転機構を備えるようにしたが、測定対象物ＯＢに対するＸ線回折測定装置の筐体５０の位置、姿勢を調整することができれば、どのような構成にしてもよい。例えば、測定対象物ＯＢの大きさが大きく変わらなければ、Ｘ線回折測定装置の筐体５０は固定し、対象物セット装置６０のみで位置、姿勢を調整するようにしてもよい。また、測定対象物ＯＢの大きさがほぼ一定であれば、対象物セット装置６０からアーム機構６９を除き、測定対象物ＯＢをステージ６１上に載置するようにしてもよい。
【００８１】
また、上記実施形態および変形例では、結像レンズ４８、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からなる撮像システムを備える構成にしたが、ＬＥＤ光照射点からイメージングプレート１５までの距離を設定距離にできれば、撮像システムに替えて別のシステムを備えてもよい。別のシステムとは、例えば、もう１つ別の平行なＬＥＤ光を別の方向から照射し、このＬＥＤ光を出射Ｘ線の光軸のイメージングプレート１５までの距離が設定距離である位置で交差するようにするシステムである。この場合は、２つのＬＥＤ光の照射点が１つになるよう、測定対象物ＯＢに対するＸ線回折装置（筐体５０）の位置と姿勢を調整すればよい。また、測定対象物に対するＸ線の入射角は、上述したように検出した回折環から計算すればよい。
【００８２】
また、上記実施形態および変形例１では、検出した回転角度がｎ・ΔΘになるごとに受光装置５５が検出した散乱光の強度のデジタルデータを取り込むようにしたが、回転角度に対応させて散乱光の強度を取り込むことができれば、デジタルデータの取り込み方はどのように行ってもよい。例えば、微少な時間間隔で回転角度のデジタルデータと散乱光の強度のデジタルデータを取り込むようにしてもよい。
【００８３】
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。
【００８４】
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ーレンズを配置し、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。
【００８５】
また、上記変形例１および変形例２では、結像レンズ５６の光軸が、イメージングプレート１５までの距離が設定距離になる箇所、すなわちＸ線照射点になるようにする箇所で、Ｘ線出射器１０から出射されるＸ線の光軸と交差するようにした。しかし、Ｘ線回折測定装置（筐体５０）を出射Ｘ線の光軸方向に移動させる機構を設けることができれば、結像レンズ５６の光軸が出射Ｘ線の光軸に、回折環を形成する回折Ｘ線が出射Ｘ線の光軸と成す角度と等しい角度で交差するようにしてもよい。この場合は、回折環の欠落の有無を判定する段階では、ＬＥＤ光照射点からイメージングプレート１５までの距離を、設定値より大きい値に設定する必要がある。このため、回折環の欠落の有無を判定した後、Ｘ線回折測定装置（筐体５０）を出射Ｘ線の光軸方向に移動させて、該距離を設定値に調整し直す必要があり、測定効率はやや落ちる。しかし、回折環を形成する回折Ｘ線と同じ光路のＬＥＤ光を検出することができるので、回折環の欠落の有無を精度よく判定することができる。
【００８６】
また、上記変形例２では、Ｘ線出射器１０から出射されたＸ線は筐体５０の開口５０ｃ１から外側に出射されるようにしたが、開口５０ｃ１はＸ線透過率の高い材質でできた窓に替えてもよい。Ｘ線透過率の高い材質としては、例えば、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）などがある。
【符号の説明】
【００８７】
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、２９…スリップリング、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、５１…支持アーム、５５…受光装置、５６…結像レンズ、５７…フォトディテクタ、６０…対象物セット装置、６１…ステージ、６３ａ，６５ａ，６６ａ，６７ａ，６８ａ…操作子、６９…アーム機構、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、ＰＬ…固定プレート
【要約】
【課題】  複雑な形状の測定対象物ＯＢをＸ線回折測定する前に、回折環に欠落部分が生じないか確認する。
【解決手段】  Ｘ線と光軸を同一にした平行な可視光を測定対称物ＯＢに照射する可視光出射器と、回折環が形成される位置でテーブル１６に取り付けられ、測定対象物ＯＢで発生する散乱光の一部を結像レンズ５６を介してフォトディテクタ５７で受光し、受光強度を検出する受光装置５５とを備える。Ｘ線回折測定を行う前に可視光を測定対称物ＯＢに照射し、スピンドルモータ２７を回転させて、回転角度に対応させて受光装置５５が検出する受光強度を取得する。受光強度が設定値より小さい回転角度は回折環に欠落が発生するとして、回折環の欠落情報を演算する。
【選択図】図５【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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