(57)【要約】【課題】  測定対象物を平面揺動させながらＸ線を照射して回折環を形成するとき、測定対象物の表面が平面でなくても、精度のよい回折環を形成することができるようにする。【解決手段】  測定対象物ＯＢをステージ移動機構６０により移動させながら出射Ｘ線と光軸が同じＬＥＤ光を照射し、移動位置の検出と、カメラの撮影画像データを処理してＬＥＤ光の照射点からイメージングプレートまでの距離を計算することとを、同じタイミングで行う。得られたデータを処理して測定対象物ＯＢの表面プロファイルを計算し、測定対象物ＯＢを平面揺動させながらＸ線を照射して回折環を形成するとき、取得された表面プロファイルに基づいて、位置変化機構１２０によりＸ線回折測定装置の筐体５０の位置を変化させ、Ｘ線照射点からイメージングプレートまでの距離を一定にする。【選択図】図３
2018063134.tif 000002
【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線が照射された際、前記測定対象物にて発生した回折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回折環形成手段と、
前記Ｘ線出射器と前記回折環形成手段とを内部に配置した筐体と、
前記測定対象物を、前記筐体と相対的に前記測定対象物の表面に略平行な１方向に移動させる移動手段とを備えたＸ線回折測定装置において、
前記移動手段による移動の位置を検出する移動位置検出手段と、
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、
前記可視光の照射点を含む領域の測定対象物の画像を結像する結像レンズ、及び前記結像レンズによって結像された画像を撮像する撮像器を有し、前記撮像された画像を表す撮像信号を出力するカメラと、
前記カメラから出力される撮像信号を入力して前記撮像器上における前記可視光の照射点の位置を検出し、前記検出した位置及び予め記憶されている前記撮像器上の位置と前記撮像面までの距離との関係を用いて、前記可視光の照射点から前記撮像面までの距離を検出する距離測定手段と、
前記筐体を前記測定対象物と相対的に、前記移動手段による移動方向に交差する方向であって、前記移動手段による移動方向と前記Ｘ線出射器から出射されるＸ線の光軸とに平行な平面に略平行な方向において位置を変化させる筐体位置変化手段と、
前記移動手段により前記測定対象物を移動させながら前記可視光出射器から可視光を出射させ、前記移動位置検出手段により移動位置を検出することと前記距離測定手段により前記可視光の照射点から前記撮像面までの距離を検出することとを繰り返し同じタイミングで行い、取得された複数の移動位置データと距離データを処理して、前記測定対象物の前記移動手段による移動方向における表面プロファイルを取得する表面プロファイル取得手段と、
前記移動手段により前記測定対象物を移動させながら前記Ｘ線出射器からＸ線を出射させて前記回折環形成手段により回折環を形成させると同時に、前記移動位置検出手段により移動位置を検出し、前記検出した移動位置と前記表面プロファイル取得手段により取得された表面プロファイルに基づいて、Ｘ線照射点から前記撮像面までの距離が一定になるよう、前記筐体位置変化手段により前記筐体の位置を変化させる回折環形成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、
前記筐体を前記測定対象物と相対的に、前記移動手段による移動方向と前記Ｘ線出射器から出射されるＸ線の光軸とに平行な平面に略垂直な回転軸であって、前記Ｘ線出射器から出射されるＸ線の光軸と交差する回転軸周りに傾斜角を変化させるＹ軸周り傾斜角変化手段を備え、
前記回折環形成制御手段は、前記検出した移動位置と前記取得された表面プロファイルに基づいて、前記筐体位置変化手段により前記筐体の位置を変化させるとともに、前記測定対象物におけるＸ線入射角が一定になるよう、前記Ｙ軸周り傾斜角変化手段により前記筐体の傾斜角を変化させることも行うことを特徴とする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、
前記表面プロファイル取得手段が前記測定対象物の表面プロファイルを取得する際に行う前記移動手段による前記測定対象物の移動が、設定された方向に設定された距離だけ行われるようにし、前記表面プロファイル取得手段が表面プロファイルを取得した直後に、前記回折環形成制御手段が前記移動手段により前記測定対象物を移動させながら前記回折環形成手段により回折環を形成することを、前記測定対象物の移動が前記設定された方向の逆方向に、前記設定された距離以下の距離で行うようにする測定制御手段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２に記載のＸ線回折測定装置において、
前記可視光出射器から出射される可視光の光軸を、前記測定対象物と相対的に、前記Ｙ軸周り傾斜角変化手段の回転軸に略平行な方向に移動させる可視光光軸移動手段と、
前記筐体を前記測定対象物と相対的に、前記移動手段による移動方向と前記Ｘ線出射器から出射されるＸ線の光軸とに平行な平面に略平行な回転軸であって、前記Ｘ線出射器から出射されるＸ線の光軸と交差する回転軸周りに傾斜角を変化させるＸ軸周り傾斜角変化手段と、
前記表面プロファイル取得手段が前記測定対象物の表面プロファイルを取得する際に行う前記移動手段による前記測定対象物の移動を、設定された方向に設定された距離だけ行われる第１の移動と、前記第１の移動の後、前記可視光光軸移動手段による１０ｍｍ以内の設定された距離の移動を行った上で前記設定された方向の逆方向に前記設定された距離だけ行われる第２の移動とにして、前記表面プロファイル取得手段が２つの表面プロファイルを取得するようにするプロファイル取得制御手段とを備え、
前記回折環形成制御手段は、前記検出した移動位置と前記取得された２つの表面プロファイルに基づいて、前記筐体位置変化手段及び前記Ｙ軸周り傾斜角変化手段により前記筐体の位置及び傾斜角を変化させるとともに、前記Ｘ線出射器から出射されるＸ線の光軸と前記測定対象物のＸ線照射点部分の法線とに平行な平面が、前記Ｙ軸周り傾斜角変化手段の回転軸と略垂直になるよう、前記Ｘ軸周り傾斜角変化手段により前記筐体の傾斜角を変化させ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線が照射された際、前記測定対象物にて発生した回折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回折環形成手段と、
前記Ｘ線出射器と前記回折環形成手段とを内部に配置した筐体と、
前記測定対象物を前記筐体と相対的に前記測定対象物の表面に略平行な１方向に移動させる測定対象物移動手段とを備えたＸ線回折測定装置において、
前記移動手段による移動の位置を検出する測定対象物移動位置検出手段と、
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、
前記可視光の照射点を含む領域の測定対象物の画像を結像する結像レンズ、及び前記結像レンズによって結像された画像を撮像する撮像器を有し、前記撮像された画像を表す撮像信号を出力するカメラと、
前記カメラから出力される撮像信号を入力して前記撮像器上における前記可視光の照射点の位置を検出し、前記検出した位置と予め記憶されている前記撮像器上の位置と前記撮像面までの距離との関係とを用いて、前記可視光の照射点から前記撮像面までの距離を検出する距離測定手段と、
前記可視光出射器から出射される可視光の光軸を前記測定対象物と相対的に、前記Ｙ軸周り傾斜角変化手段の回転軸に略平行な方向に移動させる可視光光軸移動手段と、
前記可視光光軸移動手段による移動の位置を検出する光軸移動位置検出手段と、
前記筐体を前記測定対象物と相対的に、前記測定対象物移動手段による移動方向に交差する方向であって、前記測定対象物移動手段による移動方向と前記Ｘ線出射器から出射されるＸ線の光軸とに平行な平面に略平行な方向において位置を変化させる筐体位置変化手段と、
前記筐体を前記測定対象物と相対的に、前記測定対象物移動手段による移動方向と前記Ｘ線出射器から出射されるＸ線の光軸とに平行な平面に略垂直な回転軸であって、前記Ｘ線出射器から出射されるＸ線の光軸と交差する回転軸周りに傾斜角を変化させるＹ軸周り傾斜角変化手段と、
前記筐体を前記測定対象物と相対的に、前記測定対象物移動手段による移動方向と前記Ｘ線出射器から出射されるＸ線の光軸とに平行な平面に略平行な回転軸であって、前記Ｘ線出射器から出射されるＸ線の光軸と交差する回転軸周りに傾斜角を変化させるＸ軸周り傾斜角変化手段と、
前記測定対象物移動手段により前記測定対象物を移動させるとともに、前記可視光光軸移動手段により可視光光軸位置を往復移動させながら、前記可視光出射器から可視光を出射させ、前記測定対象物移動位置検出手段と前記光軸移動位置検出手段とにより２つの移動位置をそれぞれ検出することと、前記距離測定手段により前記可視光の照射点から前記撮像面までの距離を検出することとを繰り返し同じタイミングで行い、取得された複数の移動位置データと距離データを処理して、前記測定対象物の３次元における表面プロファイルを取得する表面プロファイル取得手段と、
前記測定対象物移動手段により前記測定対象物を移動させながら前記Ｘ線出射器からＸ線を出射させて前記回折環形成手段により回折環を形成させると同時に、前記測定対象物移動位置検出手段により移動位置を検出し、前記検出した移動位置と前記表面プロファイル取得手段により取得された表面プロファイルに基づいて、Ｘ線照射点から前記撮像面までの距離及び前記測定対象物におけるＸ線入射角が一定になるよう、前記筐体位置変化手段と前記Ｙ軸周り傾斜角変化手段により前記筐体の位置と傾斜角を変化させるとともに、前記Ｘ線出射器から出射されるＸ線の光軸と前記測定対象物のＸ線照射点部分の法線とに平行な平面が、前記Ｙ軸周り傾斜角変化手段の回転軸と略垂直になるよう、前記Ｘ軸周り傾斜角変化手段により前記筐体の傾斜角を変化させる回折環形成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６】
請求項４又は請求項５に記載のＸ線回折測定装置において、
前記回折環形成手段はイメージングプレートに回折環を撮像する手段であり、
前記イメージングプレートに撮像された回折環の形状を前記イメージングプレートにレーザ光を走査しながら照射することにより検出する回折環検出手段と、
前記イメージングプレートと連結されたユニットを前記Ｙ軸周り傾斜角変化手段の回転軸に略平行な方向に移動させるイメージングプレート移動手段であって、前記イメージングプレートを、少なくとも回折環を撮像する位置から撮像された回折環の形状を前記回折環検出手段により検出する位置までの範囲内で移動させるイメージングプレート移動手段を備え、
前記可視光出射器は前記イメージングプレートと連結されたユニットと一体になっており、
前記可視光光軸移動手段は、前記イメージングプレート移動手段により前記可視光出射器を移動させる手段であ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線により回折環を形成する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線出射器及び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。また、Ｘ線出射器から出射されるＸ線と同一光軸の平行なＬＥＤ光を照射し、照射箇所をカメラ撮影する機能を備えており、測定対象物の該筐体に対する位置と姿勢を変化させ、カメラの撮影画像上におけるＬＥＤ光の照射点が適切な位置になるよう調整することで、Ｘ線照射点からイメージングプレートまでの距離を設定値通りにすることができるようになっている。そして、測定対象物の位置と姿勢を調整した後、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。
【０００３】
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かったり、結晶粒が大きかったりすると明瞭な回折環が検出されない場合がある。具体的には、検出される回折環が不連続になったり、回折環の半径方向のＸ線強度分布が正規分布状にならない場合がある。このような場合でも、例えば以下の非特許文献１に示されているように、Ｘ線照射点に対して測定対象物を一定の方向に移動（以下、平面揺動という）させながらＸ線照射を行って回折環を撮像するようにすると、通常の方法では明瞭な回折環が得られない場合であっても、明瞭な回折環を得ることができる。この方法を特許文献１に示されている装置に適用するには、対象物セット装置のステージを移動させる１つの操作子を電動式にし、ステージを移動させながら回折環を撮像するようにすればよい。また、このような平面揺動における測定対象物の移動方向を残留垂直応力を測定したい方向と合致させると、平均化された残留垂直応力を測定することができ、測定精度を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−９８６７７号公報
【非特許文献１】佐々木俊彦、広瀬幸雄、安川昇一 「イメージングプレートを用いた粗大結晶粒材料のＸ線マクロ応力測定」、日本機械学界論文集（Ａ編），６３，ｐｐ．５３３−５４１，（１９９７）
【発明の概要】
【０００５】
しかしながら、測定対象物によっては表面が完全な平面でない場合があり、そのような測定対象物において平面揺動させながら回折環を形成（撮像）すると、Ｘ線照射点ごとにＸ線照射点から回折環撮像面までの距離及びＸ線の入射角が変化してしまい、精度のよい回折環を形成することができず、精度のよいＸ線回折測定を行うことができないという問題がある。
【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、Ｘ線照射点に対して測定対象物を平面揺動させながら測定対象物にＸ線を照射し、測定対象物で回折したＸ線により撮像面に回折環を形成するＸ線回折測定装置において、測定対象物の表面が平面でなくても、Ｘ線照射点ごとのＸ線照射点から回折環撮像面までの距離及びＸ線の入射角を一定にして、精度のよい回折環を形成することができる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線が照射された際、測定対象物にて発生した回折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回折環形成手段と、Ｘ線出射器と回折環形成手段とを内部に配置した筐体と、測定対象物を、筐体と相対的に測定対象物の表面に略平行な１方向に移動させる移動手段とを備えたＸ線回折測定装置において、移動手段による移動の位置を検出する移動位置検出手段と、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、可視光の照射点を含む領域の測定対象物の画像を結像する結像レンズ、及び結像レンズによって結像された画像を撮像する撮像器を有し、撮像された画像を表す撮像信号を出力するカメラと、カメラから出力される撮像信号を入力して撮像器上における可視光の照射点の位置を検出し、検出した位置及び予め記憶されている撮像器上の位置と撮像面までの距離との関係を用いて、可視光の照射点から撮像面までの距離を検出する距離測定手段と、筐体を測定対象物と相対的に、移動手段による移動方向に交差する方向であって、移動手段による移動方向とＸ線出射器から出射されるＸ線の光軸とに平行な平面に略平行な方向において位置を変化させる筐体位置変化手段と、移動手段により測定対象物を移動させながら可視光出射器から可視光を出射させ、移動位置検出手段により移動位置を検出することと距離測定手段により可視光の照射点から撮像面までの距離を検出することとを繰り返し同じタイミングで行い、取得された複数の移動位置データと距離データを処理して、測定対象物の移動手段による移動方向における表面プロファイルを取得する表面プロファイル取得手段と、移動手段により測定対象物を移動させながらＸ線出射器からＸ線を出射させて回折環形成手段により回折環を形成させると同時に、移動位置検出手段により移動位置を検出し、検出した移動位置と表面プロファイル取得手段により取得された表面プロファイルに基づいて、Ｘ線照射点から撮像面までの距離が一定になるよう、筐体位置変化手段により筐体の位置を変化させる回折環形成制御手段とを備えるようにしたことにある。
【０００８】
これによれば、まず表面プロファイル取得手段が、移動手段により測定対象物を移動させ、移動方向における測定対象物の表面プロファイルを取得する。そして、回折環形成制御手段が表面プロファイルを取得した測定対象物の箇所を移動手段により移動（平面揺動）させながら回折環形成手段により撮像面に回折環を形成させるとき、移動位置検出手段が検出した移動位置と先に取得された表面プロファイルに基づいて、Ｘ線照射点から撮像面までの距離が一定になるよう、筐体位置変化手段により筐体の位置を変化させる。これにより、測定対象物の表面が平面でなくても、Ｘ線照射点ごとのＸ線照射点から回折環撮像面までの距離を一定にして、精度のよい回折環を形成することができる。
【０００９】
また、本発明の他の特徴は、筐体を測定対象物と相対的に、移動手段による移動方向とＸ線出射器から出射されるＸ線の光軸とに平行な平面に略垂直な回転軸であって、Ｘ線出射器から出射されるＸ線の光軸と交差する回転軸周りに傾斜角を変化させるＹ軸周り傾斜角変化手段を備え、回折環形成制御手段は、検出した移動位置と取得された表面プロファイルに基づいて、筐体位置変化手段により筐体の位置を変化させるとともに、測定対象物におけるＸ線入射角が一定になるようＹ軸周り傾斜角変化手段により筐体の傾斜角を変化させることも行うようにしたことにある。
【００１０】
これによれば、回折環形成手段により撮像面に回折環を形成させるとき、Ｘ線照射点から回折環撮像面までの距離に加え測定対象物におけるＸ線の入射角も一定にすることができ、さらに精度のよい回折環を形成することができる。
【００１１】
また、本発明の他の特徴は、表面プロファイル取得手段が測定対象物の表面プロファイルを取得する際に行う移動手段による測定対象物の移動が、設定された方向に設定された距離だけ行われるようにし、表面プロファイル取得手段が表面プロファイルを取得した直後に、回折環形成制御手段が移動手段により測定対象物を移動させながら回折環形成手段により回折環を形成することを、測定対象物の移動が設定された方向の逆方向に、設定された距離以下の距離で行うようにする測定制御手段を備えたことにある。
【００１２】
これによれば、表面プロファイル取得手段による測定対象物の表面プロファイルの取得と、回折環形成制御手段による測定対象物を平面揺動させながらの回折環形成を、移動手段により測定対象物を往復移動させる間に行うことができるので、測定効率をよくすることができる。
【００１３】
また、本発明の他の特徴は、可視光出射器から出射される可視光の光軸を、測定対象物と相対的に、Ｙ軸周り傾斜角変化手段の回転軸に略平行な方向に移動させる可視光光軸移動手段と、筐体を測定対象物と相対的に、移動手段による移動方向とＸ線出射器から出射されるＸ線の光軸とに平行な平面に略平行な回転軸であって、Ｘ線出射器から出射されるＸ線の光軸と交差する回転軸周りに傾斜角を変化させるＸ軸周り傾斜角変化手段と、表面プロファイル取得手段が測定対象物の表面プロファイルを取得する際に行う移動手段による測定対象物の移動を、設定された方向に設定された距離だけ行われる第１の移動と、第１の移動の後、可視光光軸移動手段による１０ｍｍ以内の設定された距離の移動を行った上で設定された方向の逆方向に設定された距離だけ行われる第２の移動とにして、表面プロファイル取得手段が２つの表面プロファイルを取得するようにするプロファイル取得制御手段とを備え、回折環形成制御手段は、検出した移動位置と取得された２つの表面プロファイルに基づいて、筐体位置変化手段及びＹ軸周り傾斜角変化手段により筐体の位置及び傾斜角を変化させるとともに、Ｘ線出射器から出射されるＸ線の光軸と測定対象物のＸ線照射点部分の法線とに平行な平面が、Ｙ軸周り傾斜角変化手段の回転軸と略垂直になるよう、Ｘ軸周り傾斜角変化手段により筐体の傾斜角を変化させるようにしたことにある。
【００１４】
これによれば、回折環形成制御手段が回折環形成手段により撮像面に回折環を形成させるとき、Ｘ線照射点から回折環撮像面までの距離と測定対象物におけるＸ線の入射角を一定にすることに加え、Ｘ線出射器から出射されるＸ線の光軸と測定対象物のＸ線照射点部分の法線とに平行な平面が、Ｙ軸周り傾斜角変化手段の回転軸と略垂直になるようにする。これは、Ｘ線出射器から出射されるＸ線の光軸と測定対象物のＸ線照射点における法線とを含む平面が撮像面と交差するラインが、定まった位置になるようにすることである。これにより、さらに精度のよい回折環を形成することができる。
【００１５】
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線が照射された際、測定対象物にて発生した回折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回折環形成手段と、Ｘ線出射器と回折環形成手段とを内部に配置した筐体と、測定対象物を筐体と相対的に測定対象物の表面に略平行な１方向に移動させる測定対象物移動手段とを備えたＸ線回折測定装置において、移動手段による移動の位置を検出する測定対象物移動位置検出手段と、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、可視光の照射点を含む領域の測定対象物の画像を結像する結像レンズ、及び結像レンズによって結像された画像を撮像する撮像器を有し、撮像された画像を表す撮像信号を出力するカメラと、カメラから出力される撮像信号を入力して撮像器上における可視光の照射点の位置を検出し、検出した位置と予め記憶されている撮像器上の位置と撮像面までの距離との関係とを用いて、可視光の照射点から撮像面までの距離を検出する距離測定手段と、可視光出射器から出射される可視光の光軸を測定対象物と相対的に、Ｙ軸周り傾斜角変化手段の回転軸に略平行な方向に移動させる可視光光軸移動手段と、可視光光軸移動手段による移動の位置を検出する光軸移動位置検出手段と、筐体を測定対象物と相対的に、測定対象物移動手段による移動方向に交差する方向であって、測定対象物移動手段による移動方向とＸ線出射器から出射されるＸ線の光軸とに平行な平面に略平行な方向において位置を変化させる筐体位置変化手段と、筐体を測定対象物と相対的に、測定対象物移動手段による移動方向とＸ線出射器から出射されるＸ線の光軸とに平行な平面に略垂直な回転軸であって、Ｘ線出射器から出射されるＸ線の光軸と交差する回転軸周りに傾斜角を変化させるＹ軸周り傾斜角変化手段と、筐体を測定対象物と相対的に、測定対象物移動手段による移動方向とＸ線出射器から出射されるＸ線の光軸とに平行な平面に略平行な回転軸であって、Ｘ線出射器から出射されるＸ線の光軸と交差する回転軸周りに傾斜角を変化させるＸ軸周り傾斜角変化手段と、測定対象物移動手段により測定対象物を移動させるとともに、可視光光軸移動手段により可視光光軸位置を往復移動させながら、可視光出射器から可視光を出射させ、測定対象物移動位置検出手段と光軸移動位置検出手段とにより２つの移動位置をそれぞれ検出することと、距離測定手段により可視光の照射点から撮像面までの距離を検出することとを繰り返し同じタイミングで行い、取得された複数の移動位置データと距離データを処理して、測定対象物の３次元における表面プロファイルを取得する表面プロファイル取得手段と、測定対象物移動手段により測定対象物を移動させながらＸ線出射器からＸ線を出射させて回折環形成手段により回折環を形成させると同時に、測定対象物移動位置検出手段により移動位置を検出し、検出した移動位置と表面プロファイル取得手段により取得された表面プロファイルに基づいて、Ｘ線照射点から撮像面までの距離及び測定対象物におけるＸ線入射角が一定になるよう、筐体位置変化手段とＹ軸周り傾斜角変化手段により筐体の位置と傾斜角を変化させるとともに、Ｘ線出射器から出射されるＸ線の光軸と測定対象物のＸ線照射点部分の法線とに平行な平面が、Ｙ軸周り傾斜角変化手段の回転軸と略垂直になるよう、Ｘ軸周り傾斜角変化手段により筐体の傾斜角を変化させる回折環形成制御手段とを備えたことにある。
【００１６】
これによれば、表面プロファイル取得手段が測定対象物の３次元における表面プロファイルを取得することができるので、回折環形成制御手段が、Ｘ線出射器から出射されるＸ線の光軸と測定対象物のＸ線照射点部分の法線とに平行な平面が、Ｙ軸周り傾斜角変化手段の回転軸と略垂直になるようにすることをさらに精度よく行うことができ、さらに精度のよい回折環を形成することができる。
【００１７】
また、本発明の他の特徴は、回折環形成手段はイメージングプレートに回折環を撮像する手段であり、イメージングプレートに撮像された回折環の形状をイメージングプレートにレーザ光を走査しながら照射することにより検出する回折環検出手段と、イメージングプレートと連結されたユニットをＹ軸周り傾斜角変化手段の回転軸に略平行な方向に移動させるイメージングプレート移動手段であって、イメージングプレートを、少なくとも回折環を撮像する位置から撮像された回折環の形状を回折環検出手段により検出する位置までの範囲内で移動させるイメージングプレート移動手段を備え、可視光出射器はイメージングプレートと連結されたユニットと一体になっており、可視光光軸移動手段は、イメージングプレート移動手段により可視光出射器を移動させる手段であるようにしたことにある。
【００１８】
これによれば、イメージングプレート移動手段を可視光光軸移動手段にすることができるので、可視光光軸移動手段を新たに設ける必要がなく、Ｘ線回折測定装置のコストを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係る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。
【図２】図１のＸ線回折測定装置、傾斜角変化機構及び位置変化機構の拡大図である。
【図３】図１のＸ線回折測定システムをＸ線回折測定装置の正面から見た時の外観図である。
【図４】図１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５】図４のプレート部分の拡大斜視図である。
【図６】図１のＸ線回折測定システムを用いて測定対象物を平面揺動させながら回折環を撮像する際に、コントローラが実行するプログラムのフロー図である。
【図７】取得された移動位置データと距離データから測定対象物の表面プロファイルを計算し、位置と傾斜角を制御するデータを計算する方法を視覚的に示した図である。
【図８】変形例１における、図１のＸ線回折測定システムを用いて測定対象物を平面揺動させながら回折環を撮像する際に、コントローラが実行するプログラムのフロー図である。
【図９】取得された２つの表面プロファイルから、表面とＹ軸方向とが成す角度Θｘｎ’を求める方法を視覚的に示した図である。
【図１０】変形例２における、図１のＸ線回折測定システムを用いて測定対象物を平面揺動させながら回折環を撮像する際に、コントローラが実行するプログラムのフロー図である。
【図１１】コントローラが図１０のプログラムを実行する際に実行する別のプログラムのフロー図である。
【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。図１は、Ｘ線回折測定システムの全体概略図であり、図２はＸ線回折測定システムにおけるＸ線回折測定装置、傾斜角変化機構及び位置変化機構の拡大図であり、図３はＸ線回折測定システムをＸ線回折測定装置の正面から見た時の外観図である。また、図４と図５はＸ線回折測定装置の一部の拡大図である。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線回折測定装置の筐体５０が傾斜角変化機構１１０に連結され、傾斜角変化機構１１０が位置変化機構１２０に連結されている点、Ｘ線回折測定装置の筐体５０の側面壁が上側面壁、中側面壁、下側面壁の３つの平面壁から形成されている点、Ｘ線回折測定装置の筐体５０の前面壁、後面壁を測定対象物ＯＢの表面と垂直にし、中側面壁を測定対象物ＯＢの表面と所定の角度を成すようにしてＸ線を出射する点、Ｘ線を出射して回折環を撮像する前にステージ移動機構６０により測定対象物ＯＢを移動させ、平面揺動のラインにおける測定対象物ＯＢの表面プロファイルを取得する点、及びＸ線を出射して回折環を撮像する際、ステージ移動機構６０により測定対象物ＯＢを移動させ（平面揺動させ）、傾斜角変化機構１１０と位置変化機構１２０により筐体５０の位置と傾斜角を変化させる点である。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。
【００２１】
図１及び図２に示すように、このＸ線回折測定システムは、ステージ移動機構６０のステージ６１に測定対象物ＯＢをセットし、ステージ移動機構６０によりステージ６１を移動させることで測定対象物ＯＢを平面揺動させながらＸ線を照射して回折環を撮像するものである。傾斜角変化機構１１０はＸ線回折測定装置の筐体５０の異なる２軸周りにおける傾斜角を変化させ、測定対象物ＯＢに対するＸ線の照射方向を変化させるものである。また、位置変化機構１２０はＸ線回折測定装置の筐体５０の位置を高さ方向に変化させ、測定対象物ＯＢのＸ線照射点から回折環を撮像するイメージングプレート１５までの距離を変化させるものである。なお、図１及び図２においては、傾斜角変化機構１１０及び位置変化機構１２０とＸ線回折測定装置の筐体５０は連結状態のみを示しており、本来の配置関係は図３に示すようになっている。Ｘ線回折測定は様々な金属において行うことができるが、本実施形態では測定対象物ＯＢは鉄製の部材とする。
【００２２】
図１乃至図３に示すように、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、傾斜角変化機構１１０、位置変化機構１２０、固定台１３０、ステージ移動機構６０、コンピュータ装置１００及び高電圧電源１０５を備える。筐体５０内には、上述した装置及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点鎖線で囲われた各種回路は、筐体５０内の２点鎖線内に納められている。
【００２３】
Ｘ線回折測定装置の筐体５０は、図２の断面で見ると直方体の前方の一部を切り取ったような形状であるが、図３の正面から見た外観図が示すように上面と下面の間に３つの側面が存在し、八角柱を横にし、前方の一部を切り取ったような形状である。以後、筐体５０の上面を上面壁５０ｆ、下面を底面壁５０ａ、図３の正面側を向く面を前面壁５０ｂ、前面壁５０ｂの反対側の面を後面壁５０ｅという。また、上面壁５０ｆと底面壁５０ａの間にある３つの側面を上側面壁５０ｇ３、中側面壁５０ｇ２、下側面壁５０ｇ１という。そして、Ｘ線回折測定装置の筐体５０には、正面から見て右側と左側の中側面壁５０ｇ２、下側面壁５０ｇ１が交差するライン２つに合わせて、前面壁５０ｂから切り取ったときに形成される面があり、この面を切欠き部壁５０ｃという。切欠き部壁５０ｃは底面壁５０ａに平行な上面と垂直な横面とがある。また、筐体５０には、切欠き部壁５０ｃの上面の途中から中側面壁５０ｇ２に垂直で底面壁５０ａと所定の角度を成すように前面壁５０ｂ側に向けて切り取ったときに形成される面があり、この面を繋ぎ壁５０ｄという。繋ぎ壁５０ｄが底面壁５０ａと成す角度は例えば３０〜４５度であり、本実施形態では３０度にされている。中側面壁５０ｇ２と下側面壁５０ｇ１が成す角度及び中側面壁５０ｇ２と上側面壁５０ｇ３が成す角度も例えば３０〜４５度であり、本実施形態では中側面壁５０ｇ２と下側面壁５０ｇ１が成す角度は４５度、中側面壁５０ｇ２と上側面壁５０ｇ３が成す角度は３０度にされている。中側面壁５０ｇ２と上側面壁５０ｇ３が所定の角度を成すことにより、後述するＸ軸周り駆動ステージ１１５と平板連結体１１８に対し上面壁５０ｆが所定の角度を成すように、筐体５０を傾斜角変化機構１１０に連結させることができる。
【００２４】
以降の説明において、上面壁５０ｆ、底面壁５０ａ、上側面壁５０ｇ３、中側面壁５０ｇ２及び下側面壁５０ｇ１に平行な方向をＹ軸方向、固定台１３０を設置する平面及びステージ移動機構６０のステージ６１の上面においてＹ軸方向に垂直な方向をＸ軸方向、及びＸ軸方向、Ｙ軸方向に垂直な方向をＺ軸方向とする。この方向は図２及び図３に座標軸で示されている方向である。なお、ステージ移動機構６０によるステージ６１の移動方向はＸ軸方向に一致しており、傾斜角変化機構１１０による筐体５０の傾斜角変化の回転軸の１つはＹ軸方向に平行であり、位置変化機構１２０による筐体５０の移動方向はＺ軸方向に一致している。
【００２５】
傾斜角変化機構１１０は、２つのゴニオステージを重ね上面を下側に向けたステージ機構部、及びステージ機構部の上面とＸ線回折測定装置の筐体５０とを連結させる連結体部からなる。ステージ機構部の上側のゴニオステージは固定ステージ１１１とＹ軸周り駆動ステージ１１２とモータ１１３から構成され、モータ１１３が回転駆動することにより固定ステージ１１１に対しＹ軸周り駆動ステージ１１２が成す角度が変化する。すなわち、Ｙ軸周り駆動ステージ１１２はＹ軸方向に平行な回転軸を中心に設定された範囲だけ回転することができる。そして、モータ１１３が正回転または逆回転することにより、Ｘ線回折測定装置の筐体５０はＹ軸方向に平行な回転軸周りに傾斜角が変化する。以後、この傾斜角変化をＹ軸周り傾斜角変化という。ステージ機構部の下側のゴニオステージは固定ステージ１１４とＸ軸周り駆動ステージ１１５とモータ１１６から構成され、モータ１１６が回転駆動することにより固定ステージ１１４に対しＸ軸周り駆動ステージ１１５が成す角度が変化する。すなわち、Ｘ軸周り駆動ステージ１１５は、ＸＺ平面に平行でＸ軸方向と所定の角度を成す回転軸を中心に設定された範囲だけ回転することができる。そして、モータ１１６が正回転または逆回転することにより、Ｘ線回折測定装置の筐体５０はＸＺ平面に平行でＸ軸方向と所定の角度を成す回転軸周りに傾斜角が変化する。以後、この傾斜角変化をＸ軸周り傾斜角変化という。なお、Ｘ軸周り駆動ステージ１１５の回転軸は、Ｙ軸周り駆動ステージ１１２が駆動するとＹ軸方向周りに変化するが、Ｙ軸周り駆動ステージ１１２が駆動していないとき（固定ステージ１１１に対する回転角度０度のとき）、Ｘ軸周り駆動ステージ１１５の回転軸がＸ軸方向と成す角度は例えば１０〜２０度であり、本実施形態では１５度にされている。言い換えれば、Ｙ軸周り駆動ステージ１１２が駆動していないとき、Ｘ軸周り駆動ステージ１１５の上面がＸＹ平面（固定台１３０を水平な面に置けば水平面）と成す角度は例えば１０〜２０度であり、本実施形態では１５度にされている。また、Ｙ軸周り駆動ステージ１１２の回転軸とＸ軸周り駆動ステージ１１５の回転軸は１点で交差するようになっている。この点はＸ線回折測定装置から出射するＸ線の光軸上の点であって、後述するイメージングプレート１５までの距離が設定値Ｌになる点になるよう、Ｘ軸周り駆動ステージ１１５の上面とＸ線回折測定装置の筐体５０とが連結体部により連結されている。なお、上述したように、Ｘ軸周り駆動ステージ１１５の回転軸はＸ軸と平行ではなく、Ｘ軸方向と例えば１０〜２０度、本実施形態では１５度の角度を成しているが、Ｘ軸方向に近い回転軸であるためＸ軸周り、としている。
【００２６】
傾斜角変化機構１１０の連結体部は、平板連結体１１８、角度付連結体１１７及び側面壁連結体１１９から構成されている。平板連結体１１８は長方形状の平板であり、Ｘ線回折測定装置の正面側から見ると左側がＸ軸周り駆動ステージ１１５の上面にネジ止めにより固定され、右側が角度付連結体１１７をネジ止めにより固定している。角度付連結体１１７はＸ線回折測定装置の正面側から見ると右側が直角で左側が所定の角度にされた台形状の２枚の平板であり、左側の側面が平板連結体１１８にネジ止めにより固定され、左側の側面が側面壁連結体１１９をネジ止めにより固定している。正面側から見て角度付連結体１１７の左側の角度は例えば４０〜６０度であり、本実施形態では４５度になっている。なお、２つの角度付連結体１１７は同じ大きさであり、図３では奥側の角度付連結体１１７は前側の角度付連結体１１７に隠れて見えなくなっている。側面壁連結体１１９は長方形状の平板であり、Ｘ線回折測定装置の正面側から見ると上側が角度付連結体１１７にネジ止めにより固定され、下側がＸ線回折測定装置の筐体５０の中側面壁５０ｇ２をネジ止めにより固定している。この連結により、Ｘ線回折測定装置の筐体５０の中側面壁５０ｇ２がＸＹ平面と交差するラインはＹ軸方向と平行で、中側面壁５０ｇ２がＸＹ平面と成す角度は上述した各角度から４０〜７０度になる。なお、本実施形態では中側面壁５０ｇ２がＸＹ平面と成す角度は上述した各角度から６０度になる。また、この連結により、傾斜角変化機構１１０のステージ機構部のＸ軸方向周り回転とＹ軸方向周り回転が、Ｘ線回折測定装置の筐体５０のＸ軸周り傾斜角変化とＹ軸周り傾斜角変化になる。そして、位置変化機構１２０により筐体５０の位置を変化させ、測定対象物ＯＢのＸ線照射点を後述するイメージングプレート１５までの距離が設定値Ｌになる点にすれば、Ｙ軸周り駆動ステージ１１２の回転軸とＸ軸周り駆動ステージ１１５の回転軸が交差する点がＸ線照射点に合致する。よって、位置変化機構１２０により筐体５０の位置をＸ線照射点が上記の位置になるよう変化させれば、傾斜角変化機構１１０によりＸ軸周り傾斜角変化及びＹ軸周り傾斜角変化を行っても、Ｘ線照射点の位置は変化しないようにすることができる。
【００２７】
傾斜角変化機構１１０のステージ機構部のモータ１１３は、Ｙ軸周り傾斜モータ制御回路９０から入力する駆動信号により回転駆動する。Ｙ軸周り傾斜モータ制御回路９０は、コンピュータ装置１００を構成するコントローラ１０１から傾斜角度が入力すると、後述するＹ軸周り傾斜角度検出回路９１から入力した傾斜角度がコントローラ１０１から入力した傾斜角度と一致するまで、モータ１１３を正回転または逆回転させる駆動信号出力する。コントローラ１０１からＹ軸周り傾斜モータ制御回路９０へ出力する傾斜角度は、作業者が入力装置１０２から入力する値による場合と、コントローラ１０１が後述するプログラムを実行して計算される値による場合がある。この点は後程詳細に説明する。また、Ｙ軸周り傾斜モータ制御回路９０は、コントローラ１０１から傾斜方向と傾斜速度が入力すると、モータ１１３のエンコーダ１１３ａから入力するパルス列信号の単位時間あたりのパルス数が、コントローラ１０１から入力した傾斜速度に相当する単位時間あたりのパルス数に一致するよう、モータ１１３に正回転または逆回転のための駆動信号を出力する。コントローラ１０１からＹ軸周り傾斜モータ制御回路９０へ出力する傾斜速度は予めコントローラ１０１に記憶されており、作業者が入力装置１０２から傾斜方向を入力することにより、傾斜方向とともに出力がされる。
【００２８】
Ｙ軸周り傾斜角度検出回路９１は、モータ１１３のエンコーダ１１３ａから入力するパルス列信号のパルス数をカウントし、モータ１１３の回転方向に応じてカウントアップまたはカウントダウンさせて積算カウント値とし、積算カウント値から傾斜角度を計算してＹ軸周り傾斜モータ制御回路９０とコントローラ１０１に出力する。エンコーダ１１３ａはモータ１１３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出力する。このパルス列信号には位相がπ／２ずれた２つの信号があり、どちらの信号の位相が進んでいるかにより回転方向を判別することができ、これによりカウントアップとカウントダウンを選定することができる。後述するエンコーダが出力する信号を入力する別の回路においても、カウントアップとカウントダウンの選定は同一である。傾斜角度が０となる位置は、Ｘ線回折測定装置の正面側から見て固定ステージ１１１とＹ軸周り駆動ステージ１１２の左右の側面が１つの平面内にある位置であり、言い換えるとＹ軸周り駆動ステージ１１２が正側と負側の駆動限界位置の中間にある位置である。
【００２９】
Ｙ軸周り傾斜角度検出回路９１が傾斜角度０の位置で積算カウント値を０に設定するのは、Ｘ線回折測定装置に電源を投入したとき、コントローラ１０１からの指令により次の作動がされることにより行われる。電源の投入時において、コントローラ１０１はＹ軸周り傾斜モータ制御回路９０とＹ軸周り傾斜角度検出回路９１に傾斜角度０の設定を指令する信号を出力し、この指令が入力すると、Ｙ軸周り傾斜モータ制御回路９０はＹ軸周り駆動ステージ１１２が図３において左周りに回転する駆動信号を出力し、Ｙ軸周り傾斜角度検出回路９１は、エンコーダ１１３ａから入力するパルス列信号のパルス数をカウントする。そして、Ｙ軸周り傾斜角度検出回路９１は、パルス列信号のパルス数がカウントされなくなると、積算カウント値をリセットして０にし、駆動限界位置を意味する信号をＹ軸周り傾斜モータ制御回路９０に出力する。Ｙ軸周り傾斜モータ制御回路９０は駆動限界位置を意味する信号が入力すると、モータ１１３の回転方向を逆にする駆動信号を出力し、Ｙ軸周り傾斜角度検出回路９１から入力する傾斜角度が予め記憶されている傾斜角度になったとき駆動信号の出力を停止する。そして、Ｙ軸周り傾斜角度検出回路９１はパルス列信号のパルス数がカウントされなくなると、再び積算カウント値をリセットして０にする。
【００３０】
傾斜角変化機構１１０のステージ機構部のモータ１１６のＸ軸周り傾斜モータ制御回路８８及びＸ軸周り傾斜角度検出回路８９による制御は、上述したモータ１１３のＹ軸周り傾斜モータ制御回路９０及びＹ軸周り傾斜角度検出回路９１による制御と同一である。すなわち、Ｘ軸周り傾斜モータ制御回路８８は、コントローラ１０１から傾斜角度が入力すると、Ｙ軸周り傾斜角度検出回路９１から入力する回転角度がコントローラ１０１から入力した傾斜角度になるまでモータ１１６を回転させる制御を行う。また、Ｘ軸周り傾斜モータ制御回路８８は、コントローラ１０１から傾斜方向と傾斜速度が入力すると、エンコーダ１１６ａから入力するパルス列信号の単位時間あたりのパルス数が、コントローラ１０１から入力した傾斜速度に相当する単位時間あたりのパルス数に一致するよう、モータ１１３に正回転または逆回転のための駆動信号を出力する。また、Ｘ軸周りの傾斜角度が０となる位置は、Ｘ線回折測定装置の正面側から見て固定ステージ１１４とＸ軸周り駆動ステージ１１５の前後の側面が１つの平面内にある位置であり、Ｘ軸周り駆動ステージ１１５が正側と負側の駆動限界位置の中間にある位置である。そして、Ｘ軸周り傾斜角度検出回路８９が傾斜角度０の位置で積算カウント値を０に設定するのは、上述したＹ軸周り傾斜角度検出回路９１の場合と同様、Ｘ線回折測定装置に電源を投入したときコントローラ１０１からの指令により行われる。
【００３１】
傾斜角変化機構１１０のステージ機構部の固定ステージ１１１は、Ｙ軸周り駆動ステージ１１２と迎合する側の反対側が三角状連結体１２６の下面にネジ止めにより固定されており、三角状連結体１２６の上面は位置変化機構１２０の高さ方向移動ステージ１２５の表面にネジ止めにより固定されている。三角状連結体１２６は、直角三角形の上面と下面を有する角柱であり、Ｘ線回折測定装置の正面側から見て、直角三角形が逆さになるよう高さ方向移動ステージ１２５に固定されている。位置変化機構１２０は、楔型状の横方向移動ステージ１２４と楔型状の高さ方向移動ステージ１２５とが斜面で迎合する構造になっており、横方向移動ステージ１２４の水平面は固定プレート１２１と迎合していて、モータ１２３が回転駆動することにより固定プレート１２１に対してＸ軸方向に移動する。モータ１２３は固定ブロック１２２に固定され、固定ブロック１２２は固定プレート１２１に固定されることで、モータ１２３は固定プレート１２１と一体になっている。横方向移動ステージ１２４がＸ軸方向に移動すると斜面が迎合している高さ方向移動ステージ１２５はＺ軸方向に移動する。そして、高さ方向移動ステージ１２５がＺ軸方向に移動することで、傾斜角変化機構１１０及びＸ線回折測定装置の筐体５０もＺ軸方向に移動する。
【００３２】
位置変化機構１２０の固定プレート１２１は、固定台１３０の平板１３１にネジ止めにより固定されている。固定台１３０は４つの支柱１３２と平板１３１を有するテーブル状の構造のものであり、手で持って運搬することができ、傾斜角調整機構１１０と位置変化機構１２０に連結されたＸ線回折測定装置を希望する場所に運搬することができる。
【００３３】
位置変化機構１２０のモータ１２３は、Ｚ軸方向移動モータ制御回路９２から入力する駆動信号により回転駆動する。Ｚ軸方向移動モータ制御回路９２は、コンピュータ装置１００を構成するコントローラ１０１から移動位置が入力すると、後述するＺ軸方向移動位置検出回路９３から入力した移動位置がコントローラ１０１から入力した移動位置と一致するまで、モータ１１３を正回転または逆回転させる駆動信号を出力する。コントローラ１０１からＺ軸方向移動モータ制御回路９２へ出力する移動位置は、作業者が入力装置１０２から入力する値による場合と、コントローラ１０１が後述するプログラムを実行して計算される値による場合がある。この点は後程詳細に説明する。また、Ｚ軸方向移動モータ制御回路９２は、コントローラ１０１から移動方向と移動速度が入力すると、モータ１２３のエンコーダ１２３ａから入力するパルス列信号の単位時間あたりのパルス数が、コントローラ１０１から入力した移動速度に相当する単位時間あたりのパルス数に一致するよう、モータ１２３に正回転または逆回転のための駆動信号を出力する。コントローラ１０１からＺ軸方向移動モータ制御回路９２へ出力する移動速度は予めコントローラ１０１に記憶されており、作業者が入力装置１０２から移動方向を入力することにより、移動方向とともに出力がされる。
【００３４】
Ｚ軸方向移動位置検出回路９３は、モータ１２３のエンコーダ１２３ａから入力するパルス列信号のパルス数をカウントし、モータ１２３の回転方向に応じてカウントアップまたはカウントダウンさせて積算カウント値とし、積算カウント値から移動位置を計算してＺ軸方向移動モータ制御回路９２とコントローラ１０１に出力する。エンコーダ１２３ａはエンコーダ１１３ａと同様、位相がπ／２ずれた２つのパルス列信号を出力するので回転方向を判別することができ、これによりカウントアップとカウントダウンを選定することができる。移動位置が０となるときは、図３において横方向移動ステージ１２４が右側の駆動限界位置にあるときであり、高さ方向移動ステージ１２５が最も高い位置にあるときである。すなわち、傾斜角変化機構１１０及びＸ線回折測定装置の筐体５０が最も高い位置にあるときである。
【００３５】
Ｚ軸方向移動位置検出回路９３が移動位置０の位置で積算カウント値を０に設定するのは、Ｘ線回折測定装置に電源を投入したときコントローラ１０１からの指令により次の作動がされることにより行われる。電源の投入時において、コントローラ１０１はＺ軸方向移動モータ制御回路９２とＺ軸方向移動位置検出回路９３に移動位置０の設定を指令する信号を出力し、この指令が入力すると、Ｚ軸方向移動モータ制御回路９２は横方向移動ステージ１２４が図３において右方向に移動する駆動信号を出力し、Ｚ軸方向移動位置検出回路９３は、エンコーダ１２３ａから入力するパルス列信号のパルス数をカウントする。そして、Ｚ軸方向移動位置検出回路９３は、パルス列信号のパルス数がカウントされなくなると、積算カウント値をリセットして０にし、駆動限界位置を意味する信号をＺ軸方向移動モータ制御回路９２に出力する。Ｚ軸方向移動モータ制御回路９２は駆動限界位置を意味する信号が入力すると、モータ１２３への駆動信号を停止する。
【００３６】
ステージ移動機構６０は、ステージ６１、枠体６２、モータ６３、スクリューロッド６４及び軸受部６５から構成され、モータ６３の回転駆動によりステージ６１を図３の横方向、すなわちＸ軸方向に移動するものである。ステージ６１は枠体６２に挟まれていてＸ軸方向にのみ移動が可能になっており、中央にＸ軸方向に雌ネジが切られた孔があって、雄ネジが切られているスクリューロッド６４と迎合している。そして、モータ６３が正回転または逆回転するとスクリューロッド６４が正回転または逆回転し、ステージ６１が図３の右方向または左方向に移動する。
【００３７】
ステージ移動機構６０のモータ６３は、Ｘ軸方向移動モータ制御回路９４から入力する駆動信号により回転駆動する。Ｘ軸方向移動モータ制御回路９４は、コンピュータ装置１００を構成するコントローラ１０１から移動位置が入力すると、後述するＸ軸方向移動位置検出回路９５から入力した移動位置がコントローラ１０１から入力した移動位置と一致するまで、モータ６３を正回転または逆回転させる駆動信号を出力する。コントローラ１０１からＸ軸方向移動モータ制御回路９４へ出力する移動位置は、作業者が入力装置１０２から入力する値による。また、Ｘ軸方向移動モータ制御回路９４は、コントローラ１０１から移動方向と移動速度が入力すると、モータ６３のエンコーダ６３ａから入力するパルス列信号の単位時間あたりのパルス数が、コントローラ１０１から入力した移動速度に相当する単位時間あたりのパルス数に一致するよう、モータ６３に正回転または逆回転のための駆動信号を出力する。コントローラ１０１からＸ軸方向移動モータ制御回路９４へ出力する移動速度は予めコントローラ１０１に記憶されており、作業者が入力装置１０２から移動方向を入力することにより、およびコントローラ１０１が後述するプログラムを実行することにより移動方向とともに出力がされる。この点は後程詳細に説明する。
【００３８】
Ｘ軸方向移動位置検出回路９５は、モータ６３のエンコーダ６３ａから入力するパルス列信号のパルス数をカウントし、モータ６３の回転方向に応じてカウントアップまたはカウントダウンさせて積算カウント値とし、積算カウント値から移動位置を計算してＸ軸方向移動モータ制御回路９４とコントローラ１０１に出力する。エンコーダ６３ａはエンコーダ１１３ａ，１２３ａと同様、位相がπ／２ずれた２つのパルス列信号を出力するので回転方向を判別することができ、これによりカウントアップとカウントダウンを選定することができる。移動位置が０となるときは、図３においてステージ６１が左側の駆動限界位置にあるときである。
【００３９】
Ｘ軸方向移動位置検出回路９５が移動位置０の位置で積算カウント値を０に設定するのは、Ｘ線回折測定装置に電源を投入したときコントローラ１０１からの指令により次の作動がされることにより行われる。電源の投入時において、コントローラ１０１はＸ軸方向移動モータ制御回路９４とＸ軸方向移動位置検出回路９５に移動位置０の設定を指令する信号を出力し、この指令が入力すると、Ｘ軸方向移動モータ制御回路９４はステージ６１が図３において左方向に移動する駆動信号を出力し、Ｘ軸方向移動位置検出回路９５は、エンコーダ６３ａから入力するパルス列信号のパルス数をカウントする。そして、Ｘ軸方向移動位置検出回路９５は、パルス列信号のパルス数がカウントされなくなると、積算カウント値をリセットして０にし、駆動限界位置を意味する信号をＸ軸方向移動モータ制御回路９４に出力する。Ｘ軸方向移動モータ制御回路９４は駆動限界位置を意味する信号が入力すると、モータ６３への駆動信号を停止する。
【００４０】
Ｘ線出射器１０は、図１乃至図２に示すように筐体５０内の上部にて図示左右方向、すなわちＹ軸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。正確には図３に示すように、Ｙ軸周り傾斜角、Ｘ軸周り傾斜角とも０であるとき、ＸＺ平面に平行で、Ｚ軸と例えば２０〜５０度、本実施形態では３０度の角度を成す方向に出射する。すなわち、Ｙ軸周り傾斜角、Ｘ軸周り傾斜角とも０であるとき、ＸＹ平面に３０度の入射角で入射するよう出射する。別の言い方をすると、Ｘ線はＸ線回折測定装置の筐体５０の上面壁５０ｆ、底面壁５０ａ及び切欠き部壁５０ｃの上面に垂直で、中側面壁５０ｇ２、前面壁５０ｂ、後面壁５０ｅ及び切欠き部壁５０ｃの横面に平行な方向に出射される。Ｘ線制御回路７１は、コントローラ１０１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。
【００４１】
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Ｙ軸方向に移動する。別の言い方をすると、出射Ｘ線の光軸が含まれる筐体５０の中側面壁５０ｇ２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。
【００４２】
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１０１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、移動ステージ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１０１から移動ステージ２１の移動位置を入力すると、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１０１から移動ステージ２１の移動方向と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に駆動信号を出力する。
【００４３】
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、図２及び図４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４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。
【００４４】
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１０１及び回転角度検出回路７５に出力する。
【００４５】
スピンドルモータ制御回路７４は、コントローラ１０１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１０１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の各半径位置ごとにあるためラインであり、以後このラインを回転基準位置のラインという。そして、回転基準位置のラインはＹ軸と平行である。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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における回転基準位置のラインとが含まれる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。上述したように、この方向はＹ軸方向である。
【００４９】
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１０１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。
【００５０】
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。
【００５１】
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１０１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。
【００５２】
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変換器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変換器８３は、コントローラ１０１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１０１に出力する。
【００５３】
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１０１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。
【００５４】
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、図４及び図５に示すように、移動ステージ２１とテーブル駆動機構２０の上壁２６の下面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、移動ステージ２１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の下面に平行な面内を回転する。移動ステージ２１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５のＤ１方向に回転させたとき、ＬＥＤ光源４４が上壁２６の貫通孔２６ａ及び移動ステージ２１の貫通孔２１ａ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５のＤ２方向に回転させたとき、プレート４５が上壁２６の貫通孔２６ａと移動ステージ２１の貫通孔２１ａ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４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１０１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。
【００５５】
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１０１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。
【００５６】
筐体５０の切欠き部壁５０ｃの横面には結像レンズ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までの垂直距離が、予め決められた設定値Ｌ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、該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１０１に出力する。
【００５７】
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までの垂直距離が設定値Ｌとなる点であるように調整されている。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る。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るとき、結像レンズ４８に入射する散乱光の光軸は結像レンズ４８の光軸と一致するため、照射点の画像は結像レンズ４８の光軸が撮臓器４９と交差する所定の位置に生じる。よって、撮影画像におけるＬＥＤ光の照射点が撮影画像上の所定の位置に生じるよう、位置変化機構１２０によりＸ線回折測定装置の筐体５０の位置を調整すれば、Ｘ線及びＬＥＤ光の照射点からイメージングプレート１５までの距離を設定値Ｌにすることができる。以下、Ｘ線及びＬＥＤ光の照射点からイメージングプレート１５までの距離を、照射点−ＩＰ間距離という。
【００５８】
また、撮影画像におけるＬＥＤ光の照射点の縦方向の位置と、照射点−ＩＰ間距離とには三角測量の原理から１：１の関係があり、コントローラ１０１のメモリにはこの関係が予め記憶されている。よって、コントローラ１０１にセンサ信号取出回路８７から撮影画像データが入力し、コントローラ１０１が撮影画像データを処理すれば、照射点−ＩＰ間距離を算出することができる。撮影画像におけるＬＥＤ光の照射点の縦方向位置と照射点−ＩＰ間距離との関係は、鉄等の粉末を糊塗した（残留応力０の）測定対象物ＯＢでＬＥＤ光の照射点の縦方向位置を取得し、続いて後述するようにＸ線を照射して回折環を形成し回折環の半径を測定すれば、回折環の半径から照射点−ＩＰ間距離を計算することができるので得ることができる。
【００５９】
また、上述した平板連結体１１８は、その下面にＸ線及びＬＥＤ光の照射点における測定対象物ＯＢの法線がＺ軸方向と平行であるとき、ＬＥＤ光照射点で発生した反射光が受光するラインが描かれている。言い換えると、Ｘ線及びＬＥＤ光の照射点を含むＸＺ平面と平行な平面が平板連結体１１８と交差する箇所にラインが描かれている。よって、ＬＥＤ光の反射光の受光位置が平板連結体１１８の下面に描かれたライン上に生じるようにすれば、Ｘ線及びＬＥＤ光の光軸とＸ線及びＬＥＤ光の照射点における測定対象物ＯＢの法線を含む平面を、イメージングプレート１５の所定の箇所と交差させることができる。この箇所は回転角度９０°のラインである。
【００６０】
コンピュータ装置１００は、コントローラ１０１、入力装置１０２及び表示装置１０３からなる。コントローラ１０１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とともに記憶したデータを用いて演算処理を行う。また、コントローラ１０１の記憶装置には、上述した撮影画像におけるＬＥＤ光の照射点の縦方向位置と照射点−ＩＰ間距離との関係、測定対象物ＯＢのブラック角、傾斜角０のときのＸＹ平面に対するＸ線の入射角、及び残留応力の計算に必要な諸定数等、必要な数値が予め記憶されている。入力装置１０２は、コントローラ１０１に接続されて、作業者により、各種パラメータ、作動指令などの入力のために利用される。表示装置１０３は、表示画面上に撮像器４９によって撮像された照射点を含む画像に加えて、ＬＥＤ光の照射点を合致させるべき位置を示すマークも表示される。さらに、表示装置１０３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１０５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。
【００６１】
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の残留応力を測定するためのＸ線回折測定を行う具体的方法について説明する。まず、作業者はＸ線回折測定システムに電源を投入し、ステージ移動機構６０のステージ６１に残留応力の測定をする測定対象物ＯＢを載置する。このとき残留垂直応力の測定方向がＸ軸方向（ステージ６１の移動方向）と一致するよう測定対象物ＯＢを載置する。次に、入力装置１０２からステージ６１に移動位置または移動方向を入力して、ステージ６１を移動させ、おおよそでＸ線回折測定装置から出射されるＸ線が測定対象物ＯＢの測定箇所に照射されるようにする。この後、Ｘ線回折測定は、位置姿勢調整工程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及び残留応力計算工程Ｓ５が行われることで実施される。なお、回折環撮像工程Ｓ２以外の各工程で、先行技術文献の特許文献１で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。
【００６２】
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（傾斜角）を調整する工程である。作業者は、入力装置１０２から位置姿勢の調整を行うことを入力すると、コントローラ１０１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、図２及び図４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の測定箇所付近に照射される。さらに、コントローラ１０１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１０１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１０３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。
【００６３】
この場合、十字マークのクロス点は表示装置１０３の画面の中心に位置し、この位置は照射点−ＩＰ間距離が設定値Ｌであるとき、照射点が撮像される位置である。また、十字マークの縦方向のラインは、出射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が撮臓器４９と交差するラインに相当し、言い換えると出射Ｘ線の光軸を撮臓器４９に投影させたラインである。
【００６４】
作業者は、表示装置１０３に表示される画像を見ながら入力装置１０２からＺ軸方向の移動位置またはＺ軸方向の移動方向（すなわち、図３の上方向または下方向）を入力して、Ｘ線回折測定装置（筐体５０）の位置を調整するとともに、入力装置１０２からＸ軸方向の移動位置またはＸ軸方向の移動方向（すなわち、図３の右方向または左方向）を入力して、ステージ６１（測定対象物ＯＢ）の位置を調整し、撮影画像上におけるＬＥＤ光の照射点が測定対象物ＯＢの目的とする測定箇所になるとともに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、出射Ｘ線は測定対象物ＯＢの目的とする測定箇所に照射され、照射点−ＩＰ間距離は設定値Ｌになる。
【００６５】
次に、測定対象物ＯＢに対する出射Ｘ線の入射角をＸＹ平面に対する入射角Θｘｙ（本実施形態では３０°に設定されている）とは別の入射角にしたいときは、入力装置１０２からＹ軸周り傾斜角またはＹ軸周りの傾斜方向（すなわち、図３の右周りまたは左周り）を入力し、モータ１１３を駆動させる。Ｙ軸周り傾斜角をΘｙとし、図３の右周りを正とすると、測定対象物ＯＢに対する出射Ｘ線の入射角は、Θｘｙ＋Θｙである。Ｙ軸周り傾斜角Θｙは、Ｙ軸周り傾斜角度検出回路９１からコントローラ１０１に入力しているので、コントローラ１０１は入力したＹ軸周り傾斜角Θｙから測定対象物ＯＢに対する出射Ｘ線の入射角（Θｘｙ＋Θｙ）を計算し、表示装置１０３に表示する。作業者は表示装置１０３の表示を見て、出射Ｘ線の入射角を確認することができる。
【００６６】
次に、入力装置１０２からＸ軸周り傾斜角またはＸ軸周りの傾斜方向を入力し、モータ１１６を駆動させて、測定対象物ＯＢからのＬＥＤ光の反射光が、平板連結体１１８の下面に描かれたライン上に生じるようにする。これにより、ＬＥＤ光の照射点（出射Ｘ線の照射点）における測定対象物ＯＢの法線がＺ軸と平行になり、出射Ｘ線の光軸と出射Ｘ線の照射点における測定対象物ＯＢの法線とを含む平面を、イメージングプレート１５の所定の箇所と交差させることができる。上述したように、Ｙ軸周り傾斜角変化とＸ軸周り傾斜角変化の回転軸の交差点は、イメージングプレート１５から垂直距離が設定値Ｌの出射Ｘ線の光軸上の点と合致しているので、Ｙ軸周り傾斜角変化とＸ軸周り傾斜角変化を行っても、出射Ｘ線及びＬＥＤ光の照射点は変化せず、照射点−ＩＰ間距離は変化しない。
【００６７】
作業者は、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（傾斜角）の調整が完了すると、入力装置１０２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１０１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る。
【００６８】
次の回折環撮像工程Ｓ２において、作業者は入力装置１０２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。これにより、コントローラ１０１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１０１は、図６に示すフローのプログラムをスタートさせる。このプログラムは、測定対象物ＯＢの平面揺動のラインにおける表面プロファイルを取得した後、測定対象物ＯＢを平面揺動させながらＸ線を照射して回折環を撮像するプログラムである。以下、図６のフローに沿って説明する。
【００６９】
まず、コントローラ１０１は、ステップＳ１０にてプログラムをスタートさせると、ステップＳ１２にて変数ｎ及び変数ｍに０を入力する。変数ｎ及び変数ｍは、測定対象物ＯＢの平面揺動のラインにおける、移動量と照射点−ＩＰ間距離のデータ群を得る際、各データに０から順に付される整数である。次にコントローラ１０１は、ステップＳ１４にてＬＥＤ駆動回路８５に指令を出力してＬＥＤ光源４４からＬＥＤ光を出射させ、ステップＳ１６にてセンサ信号取出回路８７に指令を出力して撮像器４９から出力される信号から作成される撮影画像データを出力させる。次にコントローラ１０１は、ステップＳ１８にてＸ軸方向移動モータ制御回路９４に移動方向と移動速度を出力し、モータ６３を駆動させてステージ６１（測定対象物ＯＢ）の図３の右方向への移動を開始させる。そして、ステップＳ２０にてＸ軸方向移動位置検出回路９５が出力する移動位置を取り込み、最初に取り込んだ移動位置をそれ以降に取り込んだ移動位置から減算して移動量とし、ステップＳ２２にて移動量が変数ｎと予め記憶されている微小移動量Δｄを乗算した値になるのを待って、ステップＳ２４にてセンサ信号取出回路８７から入力している撮影画像データを取り込む。そして、ステップＳ２６にて取り込んだ撮影画像データからＬＥＤ光照射点の画像上の位置を取得し、予め記憶されている撮影画像におけるＬＥＤ光の照射点の縦方向位置と照射点−ＩＰ間距離との関係から、撮影画像データを取り込んだ時点における照射点−ＩＰ間距離を計算して記憶する。そして、ステップＳ２８にてステップＳ２０にて計算した移動量が、予め記憶されている上限値以上になっていないと「Ｎｏ」と判定してステップＳ３０に行き、ステップＳ３０にて変数ｎをインクリメントしてステップＳ２０に戻る。このようにして、上述したステップＳ２０乃至ステップＳ３０を繰り返し実行することで、ステージ６１（測定対象物ＯＢ）が移動量０，Δｄ，２・Δｄ，３・Δｄ・・・と、Δｄ移動するごとに、照射点−ＩＰ間距離が移動量に対応させて記憶されていく。
【００７０】
そして、ステップＳ２０にて計算した移動量が予め記憶されている上限値以上になったとき、ステップＳ２８にて「Ｙｅｓ」と判定してステップＳ３２に行き、ステップＳ３２にてＸ軸方向移動モータ制御回路９４に作動停止の指令を出力し、モータ６３の回転駆動を停止してステージ６１（測定対象物ＯＢ）の移動を停止する。次にステップＳ３４にてＬＥＤ駆動回路８５とセンサ信号取出回路８７に停止指令を出力して、ＬＥＤ光の照射と撮影画像データの出力を停止させる。次にステップＳ３６にて、メモリに記憶されている移動量に対応させた照射点−ＩＰ間距離を用いて、ステップＳ１８乃至ステップＳ３２にて行ったステージ６１（測定対象物ＯＢ）の移動によるＬＥＤ光照射点の移動ラインにおける測定対象物ＯＢの表面プロファイルを計算し、平面揺動させながらのＸ線照射による回折環撮像時に照射点−ＩＰ間距離と測定対象物ＯＢに対するＸ線入射角を設定値にするための制御値を計算する。
【００７１】
この計算処理を詳細に説明する。移動量はｎ・Δｄであるので、移動量に対応させた照射点−ＩＰ間距離は、変数ｎにも対応している。まず、変数ｎの最大値、すなわち、ステップＳ３２にてステージ６１（測定対象物ＯＢ）の移動を停止したときの変数ｎをｎｍａｘとして、ｎｍａｘからそれぞれの変数ｎを減算し、変数ｍとする。これで、移動量に対応させた照射点−ＩＰ間距離は変数ｍにも対応し、ｍ・Δｄは、ステージ６１（測定対象物ＯＢ）の停止位置を原点としたときの照射点−ＩＰ間距離を取得した位置の距離である。言い換えると、ステージ６１（測定対象物ＯＢ）の停止位置からこれまでと反対方向にΔｄ移動するごとの移動量である。次に変数ｎごとに、照射点−ＩＰ間距離から照射点のＸ，Ｚ座標値を計算する。視覚的に示すと図７に示すように、測定対象物ＯＢに対してＬＥＤ光の光軸が０，Δｄ，２・Δｄ，３・Δｄ・・・とΔｄ移動するごとに得られている照射点−ＩＰ間距離と、ＸＹ平面に対するＸ線入射角（Θｘｙ＋Θｙ）とからＸＺ平面における照射点の位置がわかるので、任意に座標原点を定め、照射点のＸ，Ｚ座標値を計算する。座標原点は任意に定めてよいが、ステージ６１（測定対象物ＯＢ）の移動開始時（ｎ＝０）における照射点を座標原点にするのが後の計算がやりやすい。得られた変数ｎごとのＸ，Ｚ座標値を結んだものが測定対象物ＯＢの表面プロファイルになる。図７はわかりやすくするため変数ｎごとの間隔（すなわちΔｄ）を長くして示しているいるが、実際はΔｄは微少量であるので、変数ｎごとのＸ，Ｚ座標値を直線で結べば測定対象物ＯＢの表面プロファイルになると考えてよい。
【００７２】
次に、測定対象物ＯＢの表面プロファイルから、変数ｎごとに、すなわちステージ６１（測定対象物ＯＢ）が０，Δｄ，２・Δｄ，３・Δｄ・・・とΔｄ移動するごとに、照射点−ＩＰ間距離が設定値ＬになるためのＺ軸方向移動位置Ｃｎを計算する。これは、図７に示すように、ステージ６１（測定対象物ＯＢ）の移動開始時（ｎ＝０）における照射点からＸ軸方向にΔｄごとの点からＺ軸方向に測定対象物ＯＢの表面までの距離Ｃｎ’を計算し、Ｚ軸方向により正負の符号をつけ、現時点のＺ軸方向移動位置に加算すればよい。上述したようにｍ＝ｎｍａｘ−ｎであるので、計算したＺ軸方向移動位置Ｃｎは変数ｍにも対応しており、ステージ６１（測定対象物ＯＢ）の停止位置から、これまでと反対方向にΔｄ移動するごとのＺ軸方向移動位置Ｃｍでもある。次に、測定対象物ＯＢの表面プロファイルから変数ｎごとに、Ｘ線入射角が設定角度（ＸＹ平面に対するＸ線入射角）になるためのＹ軸周り傾斜角Θｙｎを計算する。これは、変数ｎ（変数ｍ）ごとに計算したＺ軸方向移動位置に対応する測定対象物ＯＢの表面の点における法線とＺ軸方向とが成す角度Θｙｎ’を計算し、Ｙ軸周り傾斜角の方向により正負の符号をつけ、現時点のＹ軸周り傾斜角に加算すればよい。計算したＹ軸周り傾斜角Θｙｎは変数ｍにも対応しており、ステージ６１（測定対象物ＯＢ）の停止位置から、これまでと反対方向にΔｄ移動するごとのＹ軸周り傾斜角Θｙｍでもある。
【００７３】
次に、ステップＳ３８にてコントローラ１０１は回転制御回路８６に指令を出力し、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線が移動ステージ２１の貫通孔２１ａに入射され得る状態となる。次に、ステップＳ４０にてコントローラ１０１は、Ｘ軸方向移動モータ制御回路９４に先とは反対方向の移動方向と移動速度を出力し、モータ６３を駆動させてステージ６１（測定対象物ＯＢ）の図３の左方向への移動を開始させ、ステップＳ４２にてＸ線制御回路７１に指令を出力して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Ｘ線が照射されるとともに、先の移動とは反対方向の移動が開始され、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始める。そして、ステップＳ４４にてＸ軸方向移動位置検出回路９５が出力する移動位置を取り込み、最初に取り込んだ移動位置からそれ以降に取り込んだ移動位置を減算して移動量とし、ステップＳ４６にて移動量が変数ｍと予め記憶されている微小移動量Δｄを乗算した値になるのを待って、ステップＳ４８及びステップＳ５０にて、ステップＳ３６にて計算したＺ軸方向移動位置ＣｍとＹ軸周り傾斜角Θｙｍを、Ｚ軸方向移動モータ制御回路９２とＹ軸周り傾斜モータ制御回路９０にそれぞれ出力する。そして、ステップＳ５２にてステップＳ４４にて計算した移動量が、予め記憶されている上限値以上になっていないと「Ｎｏ」と判定してステップＳ５４に行き、ステップＳ５４にて変数ｎをインクリメントしてステップＳ４４に戻る。このようにして、上述したステップＳ４４乃至ステップＳ５４を繰り返し実行することで、イメージングプレート１５に回折環が撮像されている間、Ｘ線回折測定装置の筐体５０のＺ軸方向の位置調整とＹ軸周り傾斜角調整が繰り返し行われ、照射点−ＩＰ間距離と測定対象物ＯＢに対するＸ線入射角が設定値になるようにされる。
【００７４】
そして、ステップＳ４４にて計算した移動量が予め記憶されている上限値以上になったとき、ステップＳ５２にて「Ｙｅｓ」と判定してステップＳ５６に行き、ステップＳ５６にてＸ軸方向移動モータ制御回路９４に停止の指令を出力してステージ６１（測定対象物ＯＢ）の移動を停止し、ステップＳ５８にてＸ線制御回路７１に停止の指令を出力して、測定対象物ＯＢへのＸ線の照射を停止する。そして、ステップＳ６０にてプログラムを終了させる。これにより測定対象物ＯＢを平面揺動させての回折環撮像は終了する。
【００７５】
次にコントローラ１０１は、自動または作業者の入力により回折環読取り工程Ｓ３を実行する。コントローラ１０１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２Θ０（Θ０はブラッグ角）及び距離ＩＰ−ＯＢの設定値ＬからＲｏ＝Ｌ・ｔａｎ（２Θ０）の計算式で計算される。そして、Ｘ線の回折角度２Θ０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２Θ０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。
【００７６】
次に、コントローラ１０１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変換器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１０１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変換器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。
【００７７】
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１０１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、及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１０１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変換器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。
【００７８】
次にコントローラ１０１は、自動または作業者の入力により回折環消去工程Ｓ４を実行する。コントローラ１０１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１０１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。
【００７９】
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１０１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。
【００８０】
次にコントローラ１０１は、自動または作業者の入力により残留応力計算工程Ｓ５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までの距離の設定値Ｌ及びＸ線の入射角の設定値ψ（Θｘｙ＋Θｙ）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。ただし、本実施形態では、出射Ｘ線とＸ線照射点における測定対象物ＯＢの法線とを含む平面がイメージングプレート１５と交差する箇所の回転角度は９０度と２７０度になっており、公知技術のように０度と１８０度ではない。よって、回転角度αから９０度を減算した値を回転角度αとして公知技術で示されたように計算を行う。
【００８１】
コントローラ１０１は計算が終了すると、表示装置に１０３に残留応力の計算結果を表示する。なお、残留応力以外に、平面揺動の長さと移動速度、Ｘ線照射点からイメージングプレート１５までの距離Ｌ、及びＸ線の入射角ψ等の測定条件を表示するようにしてもよい。また、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Ｉを明度に換算し、瞬時値Ｉ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。
【００８２】
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線が照射された際、測定対象物ＯＢ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テーブル１６、イメージングプレート１５等からなる回折環形成機器と、Ｘ線出射器１０と回折環形成機器とを内部に配置した筐体５０と、測定対象物ＯＢを、筐体５０と相対的に測定対象物ＯＢの表面に略平行な１方向に移動させるステージ移動機構６０とを備えたＸ線回折測定システムにおいて、ステージ移動機構６０による移動の位置を検出するＸ軸方向移動位置検出手回路９５と、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、スピンドルモータ２７の内部構造等からなるＬＥＤ光出射器と、ＬＥＤ光の照射点を含む領域の測定対象物ＯＢの画像を結像する結像レンズ４８、及び結像レンズ４８によって結像された画像を撮像する撮像器４９を有し、撮像された画像を表す撮像信号を出力するカメラと、カメラから出力される撮像信号を入力して撮像器４９上におけるＬＥＤ光の照射点の位置を検出し、検出した位置及び予め記憶されている撮像器４９上の位置とイメージングプレート１５までの距離との関係を用いて、ＬＥＤ光の照射点からイメージングプレート１５までの距離を検出するコントローラ１０１にインストールされた距離検出プログラムと、筐体５０を測定対象物ＯＢと相対的に、ステージ移動機構６０による移動方向に交差する方向であって、ステージ移動機構６０による移動方向とＸ線出射器１０から出射されるＸ線の光軸とに平行な平面に略平行な方向において位置を変化させる位置変化機構１２０と、ステージ移動機構６０により測定対象物ＯＢを移動させながらＬＥＤ光出射器からＬＥＤ光を出射させ、Ｘ軸方向移動位置検出手回路９５により移動位置を検出することと距離検出プログラムによりＬＥＤ光の照射点からイメージングプレート１５までの距離を検出することとを繰り返し同じタイミングで行い、取得された複数の移動位置データと距離データを処理して、測定対象物ＯＢのステージ移動機構６０による移動方向における表面プロファイルを取得するコントローラ１０１にインストールされた表面プロファイル取得プログラムと、ステージ移動機構６０により測定対象物ＯＢを移動させながらＸ線出射器１０からＸ線を出射させて回折環形成機器により回折環を形成させると同時に、Ｘ軸方向移動位置検出手回路９５により移動位置を検出し、検出した移動位置と表面プロファイル取得プログラムにより取得された表面プロファイルに基づいて、Ｘ線照射点からイメージングプレート１５までの距離が一定になるよう、位置変化機構１２０により筐体５０の位置を変化させるコントローラ１０１にインストールされた回折環形成制御プログラムとを備えている。
【００８３】
これによれば、まず表面プロファイル取得プログラムが、ステージ移動機構６０により測定対象物ＯＢを移動させ、移動方向における測定対象物ＯＢの表面プロファイルを取得する。そして、回折環形成制御プログラムが、表面プロファイルを取得した測定対象物ＯＢの箇所をステージ移動機構６０により移動（平面揺動）させながら、回折環形成機器によりイメージングプレート１５に回折環を形成させるとき、Ｘ軸方向移動位置検出手回路９５が検出した移動位置と先に取得された表面プロファイルに基づいて、Ｘ線照射点からイメージングプレート１５までの距離が一定になるよう、位置変化機構１２０により筐体５０の位置を変化させる。これにより、測定対象物ＯＢの表面が平面でなくても、Ｘ線照射点ごとのＸ線照射点からイメージングプレート１５までの距離を一定にして、精度のよい回折環を形成することができる。
【００８４】
また、上記実施形態においては、筐体５０を測定対象物ＯＢと相対的に、ステージ移動機構６０による移動方向とＸ線出射器１０から出射されるＸ線の光軸とに平行な平面に略垂直な回転軸であって、Ｘ線出射器１０から出射されるＸ線の光軸と交差する回転軸周りに傾斜角を変化させるＹ軸周り傾斜角変化機能がある傾斜角変化機構１１０を備え、回折環形成制御プログラムは、検出した移動位置と取得された表面プロファイルに基づいて、位置変化機構１２０により筐体５０の位置を変化させるとともに、測定対象物ＯＢにおけるＸ線入射角が一定になるよう傾斜角変化機構１１０のＹ軸周り傾斜角変化機能により、筐体５０の傾斜角を変化させることも行うようにしている。
【００８５】
これによれば、回折環形成機器によりイメージングプレート１５に回折環を形成させるとき、Ｘ線照射点からイメージングプレート１５までの距離に加え、測定対象物ＯＢにおけるＸ線の入射角も一定にすることができ、さらに精度のよい回折環を形成することができる。
【００８６】
また、上記実施形態においては、表面プロファイル取得プログラムが測定対象物ＯＢの表面プロファイルを取得する際に行うステージ移動機構６０による測定対象物ＯＢの移動が、設定された方向に設定された距離だけ行われるようにし、表面プロファイル取得プログラムが表面プロファイルを取得した直後に、回折環形成制御プログラムがステージ移動機構６０により測定対象物ＯＢを移動させながら回折環形成機器により回折環を形成することを、測定対象物ＯＢの移動が設定された方向の逆方向に設定された距離行うようにする、表面プロファイル取得プログラムと回折環形成制御プログラムを組み合わせたプログラムを備えている。
【００８７】
これによれば、表面プロファイル取得プログラムによる測定対象物ＯＢの表面プロファイルの取得と、回折環形成制御プログラムによる測定対象物ＯＢを平面揺動させながらの回折環形成を、ステージ移動機構６０により測定対象物ＯＢを往復移動させる間に行うことができるので、測定効率をよくすることができる。
【００８８】
（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、位置姿勢調整工程Ｓ１にて行うＸ線回折測定装置（筐体５０）の位置と姿勢（傾斜角）の調整において、Ｘ軸周り傾斜角の調整を行った後、Ｘ軸周り傾斜角を変化させることはなかった。これは、測定対象物ＯＢの平面揺動において、出射Ｘ線の光軸と測定対象物ＯＢのＸ線照射点における法線とを含む平面が、イメージングプレートと交差するラインが多少変動しても、形成される回折環の精度には大きく影響しないためである。しかし、測定対象物ＯＢを平面揺動させながら回折環を形成する際、出射Ｘ線の光軸と測定対象物ＯＢのＸ線照射点における法線とを含む平面がイメージングプレートと交差するラインが、定まった位置（回転角度９０度の位置）になるよう制御すれば、さらに精度のよい回折環を形成することができる。別の表現をすると、出射Ｘ線の光軸と測定対象物ＯＢのＸ線照射点における法線とに平行な平面が、Ｙ軸周り傾斜角変化の回転軸であるＹ軸周り駆動ステージ１１２の回転軸と略垂直になるよう制御すれば、さらに精度のよい回折環を形成することができる。変形例１及び後述する変形例２は、測定対象物ＯＢを平面揺動させながら回折環を形成する際、上記実施形態が行う制御に加えて、出射Ｘ線の光軸と測定対象物ＯＢのＸ線照射点における法線とを含む平面がイメージングプレートと交差するライン（以下、回折環基準角度という）が、定まった位置（回転角度９０度の位置）になるようにＸ軸周り傾斜角の制御も行うようにしたものである。そして、変形例１はＸ軸周り傾斜角の制御を行うため、測定対象物ＯＢの表面プロファイル取得を、Ｙ軸方向に微小な間隔だけ位置が異なる２つのラインで行うようにしたものである。
【００８９】
変形例１において上記実施形態と異なっているのは、コントローラ１０１にインストールされている回折環撮像工程Ｓ２で実行するプログラムと、コントローラ１０１のメモリに記憶されている撮影画像におけるＬＥＤ光の照射点の縦方向位置と照射点−ＩＰ間距離との関係のみであり、Ｘ線回折測定システムの構成は上記実施形態と同一である。よって、上記実施形態と異なっている箇所のみを説明する。
【００９０】
変形例１において、コントローラ１０１のメモリに記憶されている撮影画像におけるＬＥＤ光の照射点の縦方向位置と照射点−ＩＰ間距離との関係は、上記実施形態のように、ＬＥＤ光の光軸が出射Ｘ線の光軸と合致している場合と、テーブル駆動機構２０により移動ステージ２１を設定された微小距離だけ移動させ、ＬＥＤ光の光軸を出射Ｘ線の光軸からＹ軸方向に微小距離だけ移動させた場合の２つがある。ＬＥＤ光の光軸をＹ軸方向に微小距離だけ移動させた場合のＬＥＤ光の照射点の縦方向位置と照射点−ＩＰ間距離との関係は、基準ブロックのように表面がステージ６１の平面に平行（ＸＹ平面に平行）なものに鉄等の粉末を糊塗したものを測定対象物ＯＢにすれば、ＬＥＤ光の光軸を移動させても照射点−ＩＰ間距離は変化しないので、上記実施形態と同様の方法で求めることができる。なお、設定された微小距離は微少であれば任意の値でよいが、１０ｍｍ以下の値であることが望ましい。
【００９１】
変形例１において、コントローラ１０１にインストールされているプログラムで上記実施形態と異なっているのは、回折環撮像工程Ｓ２において実行するプログラムである。変形例１では図６に示すフローのプログラムに替えて図８に示すフローのプログラムを実行する。以下、図８に示すフローに沿って説明するが、図６に示すフローと同一の箇所は、同一であることを説明するにとどめる。
【００９２】
コントローラ１０１は、ステップＳ１００にてプログラムをスタートさせるが、ステップＳ１００乃至ステップＳ１２２の処理は、上記実施形態のステップＳ１０乃至ステップＳ３２の処理と同一であり、ＬＥＤ光を照射して測定対象物ＯＢをＸ軸方向に設定された距離だけ送り、移動量がΔｄ変化するごとの照射点−ＩＰ間距離を取得する処理である。この処理の後、コントローラ１０１はステップＳ１２４にてフィードモータ制御回路７３に、移動ステージ２１を設定された微小距離だけ移動させるための移動位置を出力する。これにより、フィードモータ２２が駆動して移動ステージ２１は移動し、照射されているＬＥＤ光の光軸は設定された微小距離だけＹ軸方向に移動する。設定された微小距離は、コントローラ１０１のメモリに記憶されているＬＥＤ光の照射点の縦方向位置と照射点−ＩＰ間距離との関係における設定された微小距離と同一である。次にコントローラ１０１は、ステップＳ１２６にてＸ軸方向移動モータ制御回路９４に移動方向と移動速度を出力し、モータ６３を駆動させてステージ６１（測定対象物ＯＢ）のこれまでと逆方向、すなわち図３の左方向への移動を開始させる。
【００９３】
ステップＳ１２６乃至ステップＳ１４０の処理は、ステップＳ１０８乃至ステップＳ１２２の処理と同一であり、ステージ６１（測定対象物ＯＢ）をステップＳ１２２にて停止した位置からＸ軸方向に設定された距離、すなわちステップＳ１０８にて移動開始した位置まで送り、移動量がΔｄ変化するごとの照射点−ＩＰ間距離を取得する処理である。これにより、移動量がΔｄ変化するごとの照射点−ＩＰ間距離が、Ｙ軸方向に微小な間隔だけ位置が異なる２つのラインにて取得される。そして、コントローラ１０１はステップＳ１４２にてＬＥＤ駆動回路８５とセンサ信号取出回路８７に停止指令を出力して、ＬＥＤ光の照射と撮影画像データの出力を停止させ、ステップＳ１４４にて、メモリに記憶されている２つのラインにおける移動量に対応させた照射点−ＩＰ間距離を用いて、２つの測定対象物ＯＢの表面プロファイルを計算し、平面揺動させながらのＸ線照射による回折環撮像時に照射点−ＩＰ間距離と測定対象物ＯＢに対するＸ線入射角を設定値にし、回折環基準角度を９０度にするための制御値を計算する。
【００９４】
この計算処理において、照射点−ＩＰ間距離と測定対象物ＯＢに対するＸ線入射角を設定値にする制御値であるＺ軸方向移動位置Ｃｎ及びＹ軸周り傾斜角Θｙｎは、ｍ＝ｎｍａｘ−ｎを計算しない点を除いて上記実施形態と同一であるので、上記実施形態で示されているように計算する。ｍ＝ｎｍａｘ−ｎを計算しないのは、後述する回折環形成において、ステージ６１（測定対象物ＯＢ）の移動方向が上記実施形態と逆、すなわち、図３の右方向への移動であるためである。なお、この計算においては、変数ｎに対応する照射点−ＩＰ間距離のみを使用し、変数ｍに対応する照射点−ＩＰ間距離は使用しない。
【００９５】
次に、回折環基準角度を９０度にするための制御値であるＸ軸周り傾斜角Θｘｎを以下のように計算する。まず、変数ｍの最大値、すなわち、ステップＳ１４０でステージ６１（測定対象物ＯＢ）の移動を停止したときの変数ｍをｍｍａｘとして、ｍｍａｘからそれぞれの変数ｍを減算し、変数ｎとする。これで、ステップＳ１２６乃至ステップＳ１４０の処理で取得した移動量に対応させた照射点−ＩＰ間距離も、変数ｎに対応し、２つのラインにおける変数ｎ（移動量ｎ・Δｄ）が等しい時、ＬＥＤ光の光軸はＹ軸方向に設定された微小距離移動したものになる。そして、上記実施形態のように測定対象物ＯＢの表面プロファイルを、ステップＳ１２６乃至ステップＳ１４０の処理で取得した移動量に対応させた照射点−ＩＰ間距離においても計算する。これにより、２つのラインにおける表面プロファイルを移動量がｎ・ΔｄごとにＹＺ平面に平行な平面で切断すると、測定対象物ＯＢのＹ軸方向における表面プロファイルの２つの点となる。視覚的に示すと図９に示すように、ＬＥＤ光の光軸が出射Ｘ線の光軸と同じ位置あるときの測定対象物ＯＢの点と、ＬＥＤ光の光軸をＹ軸方向に設定された微小距離だけ移動させたときの測定対象物ＯＢの点とが、変数ｎ（移動量ｎ・Δｄ）に対応させて得られる。そして、得られた２つの点のＹ軸方向の間隔は微小距離であるため、得られた２つの点を結んだラインとＹ軸方向とが成す角度を、測定対象物ＯＢのＹ軸方向の表面プロファイルとＹ軸方向とが成す角度Θｘｎ’とすることができる。そして、この角度を０°にするために傾斜させる角度もΘｘｎ’であるので、角度Θｘｎ’にＸ軸周り傾斜角の方向により正負の符号をつけ、現時点のＸ軸周り傾斜角に加算すればＸ軸周り傾斜角Θｘｎを求めることができる。なお、上述したようにＸ軸周り駆動ステージ１１５の回転軸はＸ軸と平行ではなく、Ｘ軸方向と本実施形態では１５度の角度を成しているため、厳密にはＸ軸周り傾斜角Θｘｎは上記のように計算した値とは微小なずれがあるが、角度Θｘｎ’が大きくなければこのずれは無視することができる。以上により、変数ｎ（移動量ｎ・Δｄ）に対応させて、Ｚ軸方向移動位置Ｃｎ、Ｙ軸周り傾斜角Θｙｎ及びＸ軸周り傾斜角Θｘｎを得ることができる。
【００９６】
次に、ステップＳ１４６にてコントローラ１０１は変数ｎを０にし、ステップＳ１４８にて回転制御回路８６に指令を出力してプレート４５をＢ位置まで回転させ、フィードモータ制御回路７３に移動位置を出力してイメージングプレート１５を回折環撮像位置（図１、図２及び図４の状態）に移動させる。これにより、Ｘ線出射器１０からのＸ線が移動ステージ２１の貫通孔２１ａに入射され得る状態となる。次に、ステップＳ１５０にてコントローラ１０１は、Ｘ軸方向移動モータ制御回路９４に移動方向と移動速度を出力し、モータ６３を駆動させてステージ６１（測定対象物ＯＢ）の図３の右方向への移動を開始させ、ステップＳ１５２にてＸ線制御回路７１に指令を出力して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Ｘ線が照射されるとともに、図３の右方向への移動が開始され、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始める。ステップＳ１５４乃至ステップＳ１６６の処理は、上記実施形態のように、微小移動量ΔｄごとにＺ軸方向移動位置ＣｎとＹ軸周り傾斜角Θｙｎを、Ｚ軸方向移動モータ制御回路９２とＹ軸周り傾斜モータ制御回路９０に出力することに加え、微小移動量ΔｄごとにＸ軸周り傾斜角ΘｘｎをＸ軸周り傾斜モータ制御回路８８に出力する処理である。これにより、イメージングプレート１５に回折環が撮像されている間、Ｘ線回折測定装置の筐体５０のＺ軸方向位置の調整、Ｙ軸周り傾斜角の調整及びＸ軸周り傾斜角の調整が繰り返し行われ、照射点−ＩＰ間距離と測定対象物ＯＢに対するＸ線入射角が設定値になり、回折環基準角度が９０度になるようにされる。
【００９７】
そして、ステップＳ１５４にて計算した移動量が予め記憶されている上限値以上になったとき、ステップＳ１６４にて「Ｙｅｓ」と判定してステップＳ１６８に行き、ステップＳ１６８にてＸ軸方向移動モータ制御回路９４に停止の指令を出力してステージ６１（測定対象物ＯＢ）の移動を停止し、ステップＳ１７０にてＸ線制御回路７１に停止の指令を出力して、測定対象物ＯＢへのＸ線の照射を停止する。そして、ステップＳ１７２にてプログラムの実行を終了する。
【００９８】
上記説明からも理解できるように、上記変形例１においては、上記実施形態のように構成したＸ線回折測定システムにおいて、ＬＥＤ光源４４、スピンドルモータ２７の内部構造等からなるＬＥＤ光出射器から出射されるＬＥＤ光の光軸を測定対象物ＯＢと相対的に、傾斜角変化機構１１０のＹ軸周り傾斜角変化機能の回転軸に略平行な方向に移動させるテーブル駆動機構２０と、筐体５０を測定対象物ＯＢと相対的に、ステージ移動機構６０による移動方向とＸ線出射器１０から出射されるＸ線の光軸とに平行な平面に略平行な回転軸であって、Ｘ線出射器１０から出射されるＸ線の光軸と交差する回転軸周りに傾斜角を変化させる傾斜角変化機構１１０のＸ軸周り傾斜角変化機能と、表面プロファイル取得プログラムが測定対象物ＯＢの表面プロファイルを取得する際に行うステージ移動機構６０による測定対象物ＯＢの移動を、設定された方向に設定された距離だけ行われる第１の移動と、第１の移動の後、テーブル駆動機構２０による１０ｍｍ以内の設定された距離の移動を行った上で設定された方向の逆方向に設定された距離だけ行われる第２の移動とにして、表面プロファイル取得プログラムが２つの表面プロファイルを取得するようにする表面プロファイル取得プログラムを含んだ制御プログラムとを備え、回折環形成制御プログラムは、Ｘ軸方向移動位置検出手回路９５が検出した移動位置と取得された２つの表面プロファイルに基づいて、位置変化機構１２０及び傾斜角変化機構１１０のＹ軸周り傾斜角変化機能により筐体５０の位置及び傾斜角を変化させるとともに、Ｘ線出射器１０から出射されるＸ線の光軸と測定対象物ＯＢのＸ線照射点部分の法線とに平行な平面が、傾斜角変化機構１１０のＹ軸周り傾斜角変化機能の回転軸と略垂直になるよう、傾斜角変化機構１１０のＸ軸周り傾斜角変化機能により筐体５０の傾斜角を変化させるようにしている。
【００９９】
これによれば、回折環形成制御プログラムが回折環形成機器によりイメージングプレート１５に回折環を形成させるとき、Ｘ線照射点からイメージングプレート１５までの距離と測定対象物ＯＢにおけるＸ線の入射角を一定にすることに加え、傾斜角変化機構１１０のＸ軸周り傾斜角変化機能がＸ線出射器１０から出射されるＸ線の光軸と測定対象物ＯＢのＸ線照射点部分の法線とに平行な平面が、傾斜角変化機構１１０のＹ軸周り傾斜角変化機能の回転軸と略垂直になるようにする。これは、Ｘ線出射器１０から出射されるＸ線の光軸と測定対象物ＯＢのＸ線照射点における法線とを含む平面がイメージングプレートと交差するラインが、定まった位置になるようにすることである。これにより、さらに精度のよい回折環を形成することができる。
【０１００】
また、上記変形例１においては、イメージングプレート１５に撮像された回折環の形状をイメージングプレート１５にレーザ光を走査しながら照射することにより検出するレーザ検出装置３０及び各種回路等からなる回折環検出機器と、前記イメージングプレート１５と連結されている移動ステージ２１を、傾斜角変化機構１１０のＹ軸周り傾斜角変化機能の回転軸に略平行な方向に移動させるテーブル駆動機構２０であって、イメージングプレート１５を、少なくとも回折環を撮像する位置から撮像された回折環の形状を回折環検出機器により検出する位置までの範囲内で移動させるテーブル駆動機構２０とを備え、ＬＥＤ光出射器は移動ステージ２１と一体になっており、ＬＥＤ光の光軸の移動は、テーブル駆動機構２０によりＬＥＤ光出射器を移動することで行うようになっている。
【０１０１】
これによれば、テーブル駆動機構２０を可視光光軸を移動させる機構にすることができるので、可視光光軸を移動させる機構を新たに設ける必要がなく、Ｘ線回折測定装置のコストを抑制することができる。
【０１０２】
（変形例２）
上記変形例１においては、測定対象物ＯＢのＹ軸方向の表面プロファイルは２点のみ取得し、この２点のＹ軸方向の距離は微小であるため、この２点を結んだラインとＹ軸方向とが成す角度が、Ｘ線照射点（ＬＥＤ光照射点）における測定対象物ＯＢの表面とＹ軸方向とが成す角度であるとした。しかし、測定対象物ＯＢの表面の凹凸の度合いが大きいときは、実施例１の方法では、Ｘ線照射点（ＬＥＤ光照射点）における測定対象物ＯＢの表面とＹ軸方向とが成す角度を精度よく求めることができず、Ｘ軸周り傾斜角の制御である回折環基準角度が９０度になるようにする制御の精度が悪くなる場合がある。変形例２は、測定対象物ＯＢの表面プロファイルを３次元で取得し、Ｘ軸周り傾斜角の制御の精度を変形例２よりも向上させたものである。
【０１０３】
変形例２において変形例１と異なっているのは、コントローラ１０１にインストールされている回折環撮像工程Ｓ２で実行するプログラムと、コントローラ１０１のメモリに記憶されている撮影画像におけるＬＥＤ光の照射点の縦方向位置と照射点−ＩＰ間距離との関係のみであり、Ｘ線回折測定システムの構成は上記実施形態及び変形例１と同一である。よって、上記実施形態及び変形例１と異なっている箇所のみを説明する。
【０１０４】
変形例２において、コントローラ１０１のメモリに記憶されている撮影画像におけるＬＥＤ光の照射点の縦方向位置と照射点−ＩＰ間距離との関係は、ＬＥＤ光の光軸が出射Ｘ線の光軸と合致している場合の位置からＹ軸方向の両方向に微小距離Δｄｙずつ移動させた位置ごとにある。この微小距離Δｄｙは１ｍｍ以下であることが望ましい。微小距離Δｄｙごとの複数の位置におけるＬＥＤ光の照射点の縦方向位置と照射点−ＩＰ間距離との関係は、変形例１と同様にステージ６１の平面に平行（ＸＹ平面に平行）なものに、鉄等の粉末を糊塗したものを測定対象物ＯＢにすれば得ることができる。すなわち、変形例１においてＬＥＤ光の光軸（移動ステージ２１）が２つの位置にあるとき、ＬＥＤ光の照射点の縦方向位置を得たのを、ＬＥＤ光の光軸の位置が微小距離Δｄｙ変化するごとに得るようにすればよい。
【０１０５】
変形例２において、コントローラ１０１にインストールされているプログラムで変形例１と異なっているのは、回折環撮像工程Ｓ２において実行するプログラムである。変形例２では図８に示すフローのプログラムに替えて図１０及び図１１に示すフローのプログラムを実行する。以下、図１０に示すフローに沿って説明するが、図６又は図８に示すフローと同一の箇所は、同一であることを説明するにとどめる。
【０１０６】
コントローラ１０１は、ステップＳ２００にてプログラムをスタートさせるが、ステップＳ２００乃至ステップＳ２０８の処理は、上記実施形態のステップＳ１０乃至ステップＳ１８の処理と同一であり、ＬＥＤ光を照射してステージ６１（測定対象物ＯＢ）をＸ軸方向に移動開始するものである。コントローラ１０１は、ステップＳ２０８の次にステップＳ２１０にて図１１に示すフローのプログラムをスタートさせる。図１１に示すフローのプログラムは、ＬＥＤ光の光軸を出射Ｘ線の光軸と合致している位置からＹ軸方向の両方向に定めた移動限界の間を往復移動させるものである。以下、図１１に示すフローに沿って説明する。コントローラ１０１は、ステップＳ３００にてプログラムをスタートさせると、ステップＳ３０２にて、フィードモータ制御回路７３に正方向の移動方向と移動速度を出力し、ＬＥＤ光の光軸（移動ステージ２１）をＹ軸方向の正方向へ移動させる。次に、ステップＳ３０４にて位置検出回路７２が出力する移動位置を取り込み、ステップＳ３０６にて移動位置が予め設定されている最大値になったか判定し、なっていなければ「Ｎｏ」と判定してステップＳ３１４を経由してステップＳ３０４に戻ることを繰り返す。これを繰り返しているとやがて取り込んだ移動位置が予め設定されている最大値になるので、ステップＳ３０６にて「Ｙｅｓ」と判定してステップＳ３０８に行き、ステップＳ３０８にてフィードモータ制御回路７３に負方向の移動方向と移動速度を出力し、ＬＥＤ光の光軸（移動ステージ２１）をＹ軸方向の負方向へ移動させる。次に、ステップＳ３１０にて位置検出回路７２が出力する移動位置を取り込み、ステップＳ３１２にて移動位置が予め設定されている最大値になったか判定し、なっていなければ「Ｎｏ」と判定してステップＳ３１６を経由してステップＳ３１０に戻ることを繰り返す。これを繰り返しているとやがて取り込んだ移動位置が予め設定されている最小値になるので、ステップＳ３１２にて「Ｙｅｓ」と判定してステップＳ３０２に行き、ステップＳ３０２にて上記と同様にフィードモータ制御回路７３に出力してＬＥＤ光の光軸（移動ステージ２１）をＹ軸方向の正方向へ移動させる。このように、ステップＳ３０２乃至ステップＳ３１２を繰り返し実行することで、ＬＥＤ光の光軸は出射Ｘ線の光軸と合致している位置からＹ軸方向の両方向に定めた移動限界の間を往復移動する。そして、コントローラ１０１がＬＥＤ光光軸往復移動停止の指令を出すと、ステップＳ３１４又はステップＳ３１６にて「Ｙｅｓ」と判定してステップＳ３１８に行き、ステップＳ３１８にてフィードモータ制御回路７３に移動停止の指令を出力する。次に、ステップＳ３２０にてフィードモータ制御回路７３に移動位置を出力し、移動ステージ２１をイメージングプレート１５が回折環を撮像する位置（図１、図２及び図４の状態）に移動させ、ステップＳ３２２にてプログラムの実行を終了する。
【０１０７】
図１０に示すフローに戻り、コントローラ１０１はステップＳ２１０にて図１１に示すフローのプログラムによりＬＥＤ光の光軸の往復移動を開始すると、次にステップＳ２１２にて時間を０にして時間計測を開始する。そして、ステップＳ２１４にて計測した時間がｎ・ΔＴになったか判定し、ｎ・ΔＴになると、ステップＳ２１６にてＸ軸方向移動位置検出回路９５が出力する移動位置を取り込み、最初に取り込んだ移動位置をそれ以降に取り込んだ移動位置から減算して移動量とする。次にステップＳ２１８にて位置検出回路７２が出力する移動位置を取り込み、ステップＳ２２０にてセンサ信号取出回路８７から入力している撮影画像データを取り込む。そして、ステップＳ２２２にて取り込んだ撮影画像データからＬＥＤ光照射点の画像上の縦方向位置を検出し、ステップＳ２１８にて取り込んだＬＥＤ光の光軸（移動ステージ２１）の移動位置、及び予め記憶されているＬＥＤ光の光軸の移動位置ごとのＬＥＤ光の照射点の縦方向位置と照射点−ＩＰ間距離との関係から、撮影画像データを取り込んだ時点の照射点−ＩＰ間距離を計算して記憶する。取り込んだＬＥＤ光の光軸の移動位置と予め記憶されているＬＥＤ光の光軸の移動位置とが完全に一致することは稀なので、補間法により照射点−ＩＰ間距離を計算する。すなわち、記憶されているＬＥＤ光の光軸の移動位置から、取り込んだＬＥＤ光の光軸の移動位置を挟んでいる移動位置を抽出して、２つの照射点−ＩＰ間距離を計算し、補間法により取り込んだＬＥＤ光の光軸の移動位置における照射点−ＩＰ間距離を計算する。そして、ステップＳ２２４にてステップＳ２１６にて計算した移動量が予め設定した上限値になるまで「Ｎｏ」と判定してステップＳ２２６にて変数ｎをインクリメントしてステップＳ２１４に戻ることを繰り返す。これにより、時間が０，ΔＴ，２ΔＴ，３ΔＴ・・・と、ΔＴ経過するごとに、Ｘ軸方向の移動量と、ＬＥＤ光の光軸（移動ステージ２１）の移動位置とに対応させて照射点−ＩＰ間距離がコントローラ１０１のメモリに記憶されていく。
【０１０８】
そして、ステップＳ２２４にてステップＳ２１６にて計算した移動量が予め設定した上限値になると、「Ｙｅｓ」と判定してステップＳ２２８へ行き、ステップＳ２２８にてステージ６１（測定対象物ＯＢ）の移動を停止し、ステップＳ２３０にて図１１に示すフローのプログラムの実行を停止することでＬＥＤ光の光軸（移動ステージ２１）の移動を停止する。そして、ステップＳ２３２にてＬＥＤ駆動回路８５とセンサ信号取出回路８７に停止指令を出力して、ＬＥＤ光の照射と撮影画像データの出力を停止させる。次に、コントローラ１０１はステップＳ２３４にて、メモリに記憶されているＸ軸方向の移動量と、ＬＥＤ光の光軸の移動位置とに対応させた照射点−ＩＰ間距離を用いて、３次元の測定対象物ＯＢの表面プロファイルを計算し、平面揺動させながらのＸ線照射による回折環撮像時に、移動量ｍ・Δｄごとに、照射点−ＩＰ間距離と測定対象物ＯＢに対するＸ線入射角を設定値にし、回折環基準角度を９０度にするための制御値を計算する。
【０１０９】
この計算処理において、メモリに記憶されているＸ軸方向の移動量と照射点−ＩＰ間距離を用いて、変数ｎごとのＸ，Ｚ座標値を計算する方法は上記実施形態と同じである。そして、変数ｎごとのＹ座標値は、記憶されているそれぞれのＬＥＤ光の光軸の移動位置からＬＥＤ光の光軸が出射Ｘ線の光軸と一致する移動位置を減算すれば得ることができる。これにより、変数ｎごとのＸ，Ｙ，Ｚ座標値が得られ、このデータ群を用いて公知の演算処理を実行すれば測定対象物ＯＢの表面プロファイルを３次元で得ることができる。得られた３次元の表面プロファイルからＹ座標値が０であるＸＺ平面における表面プロファイルを求めれば、上記実施形態と同様の表面プロファイルを得ることができる。そして、ＸＺ平面における表面プロファイルにおいて、Ｘ線照射開始時にＸ線が照射される箇所のＸ軸方向移動量を０とした場合の、移動量ｍ・ΔｄごとのＺ軸方向移動位置Ｃｍ及びＹ軸周り傾斜角Θｙｍは、上記実施形態と同様に計算することができる。また、得られた３次元の表面プロファイルから、Ｚ軸方向移動位置Ｃｍ及びＹ軸周り傾斜角Θｙｍを得た点を含むＹＺ平面における表面プロファイルを求め、Ｙ座標値が０（ＬＥＤ光の光軸が出射Ｘ線の光軸と一致する移動位置）における接線がＹ軸方向と成す角度Θｘｍ’を求め、角度Θｘｍ’にＸ軸周り傾斜角の方向により正負の符号をつけて、現時点のＸ軸周り傾斜角に加算すれば、Ｘ軸周り傾斜角Θｘｍを求めることができる。これにより、移動量ｍ・ΔｄごとのＺ軸方向移動位置Ｃｍ、Ｙ軸周り傾斜角Θｙｍ及びＸ軸周り傾斜角Θｘｍを得ることができる。
【０１１０】
次に、コントローラ１０１は、ステップＳ２３６にて回転制御回路８６に指令を出力してプレート４５をＢ位置まで回転させて、Ｘ線出射器１０からのＸ線が移動ステージ２１の貫通孔２１ａに入射され得る状態にする。次に、コントローラ１０１は、ステップＳ２３６にてＸ軸方向移動モータ制御回路９４に移動方向と移動速度を出力し、ステージ６１（測定対象物ＯＢ）の図３の左方向への移動を開始させ、ステップＳ２４０にてＸ線制御回路７１に指令を出力して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Ｘ線が照射されるとともに、測定対象物ＯＢの移動が開始され、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始める。ステップＳ２４２乃至ステップＳ２６０の処理は、上記変形例１と同様であり、微小移動量ΔｄごとにＺ軸方向移動位置Ｃｍ、Ｙ軸周り傾斜角Θｙｍ及びＸ軸周り傾斜角Θｘｍを、Ｚ軸方向移動モータ制御回路９２，Ｙ軸周り傾斜モータ制御回路９０及びＸ軸周り傾斜モータ制御回路８８に出力し、照射点−ＩＰ間距離と測定対象物ＯＢに対するＸ線入射角を設定値にし、回折環基準角度を９０度にする処理である。そして、上記変形例１と同様、ステップＳ２４２にて計算した移動量が予め記憶されている上限値以上になったとき、ステージ６１（測定対象物ＯＢ）の移動を停止し、Ｘ線の照射を停止してステップＳ２６０にてプログラムの実行を終了する。
【０１１１】
上記説明からも理解できるように、上記変形例２においては、上記実施形態のように構成したＸ線回折測定システムにおいて、ＬＥＤ光源４４、スピンドルモータ２７の内部構造等からなるＬＥＤ光出射器から出射されるＬＥＤ光の光軸を測定対象物ＯＢと相対的に、傾斜角変化機構１１０のＹ軸周り傾斜角変化機能の回転軸に略平行な方向に移動させるテーブル駆動機構２０と、テーブル駆動機構２０による移動の位置を検出する位置検出回路７２と、筐体５０を測定対象物ＯＢと相対的に、ステージ移動機構６０による移動方向とＸ線出射器１０から出射されるＸ線の光軸とに平行な平面に平行で、Ｘ線出射器１０から出射されるＸ線の光軸と交差する回転軸周りに傾斜角を変化させる傾斜角変化機構１１０のＸ軸周り傾斜角変化機能と、ステージ移動機構６０により測定対象物ＯＢを移動させるとともにテーブル駆動機構２０により可視光光軸位置を往復移動させながら、ＬＥＤ光出射器からＬＥＤ光を出射させ、Ｘ軸方向移動位置検出回路９５と位置検出回路７２とにより２つの移動位置をそれぞれ検出することと、距離検出プログラムによりＬＥＤ光の照射点からイメージングプレート１５までの距離を検出することとを繰り返し同じタイミングで行い、取得された複数の移動位置データと距離データを処理して、測定対象物ＯＢの３次元における表面プロファイルを取得する、コントローラ１０１にインストールされた表面プロファイル取得プログラムと、ステージ移動機構６０により測定対象物ＯＢを移動させながらＸ線出射器１０からＸ線を出射させて回折環形成機器により回折環を形成させると同時に、Ｘ軸方向移動位置検出回路９５により移動位置を検出し、検出した移動位置と表面プロファイル取得プログラムにより取得された表面プロファイルに基づいて、Ｘ線照射点からイメージングプレート１５までの距離及び測定対象物ＯＢにおけるＸ線入射角が一定になるよう、位置変化機構１２０と傾斜角変化機構１１０のＹ軸周り傾斜角変化機能により筐体５０の位置と傾斜角を変化させるとともに、Ｘ線出射器１０から出射されるＸ線の光軸と測定対象物ＯＢのＸ線照射点部分の法線とに平行な平面が、傾斜角変化機構１１０のＹ軸周り傾斜角変化機能の回転軸と略垂直になるよう、傾斜角変化機構１１０のＸ軸周り傾斜角変化機能により筐体５０の傾斜角を変化させる、コントローラ１０１にインストールされた回折環形成制御プログラムとを備えている。
【０１１２】
これによれば、表面プロファイル取得プログラムが測定対象物ＯＢの３次元における表面プロファイルを取得することができるので、回折環形成制御プログラムが、Ｘ線出射器１０から出射されるＸ線の光軸と測定対象物ＯＢのＸ線照射点部分の法線とに平行な平面が、傾斜角変化機構１１０のＹ軸周り傾斜角変化機能の回転軸と略垂直になるようにすることを、さらに精度よく行うことができ、さらに精度のよい回折環を形成することができる。
【０１１３】
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。
【０１１４】
上記実施形態及び変形例１，２においては、傾斜角変化機構１１０及び位置変化機構１２０を設け、Ｘ線回折測定装置（筐体５０）のＺ軸方向位置、Ｘ軸周り傾斜角及びＹ軸周り傾斜角を変化させるようにしたが、ステージ６１（測定対象物ＯＢ）をＺ軸方向に移動させる機構と、ステージ６１（測定対象物ＯＢ）をＸ軸周り及びＹ軸周りに傾斜角を変化させる機構とを設け、Ｘ線回折測定装置（筐体５０）は固定して、ステージ６１（測定対象物ＯＢ）のＺ軸方向位置、Ｘ軸周り傾斜角及びＹ軸周り傾斜角を変化させるようにしてもよい。
【０１１５】
また、上記実施形態及び変形例１，２においては、Ｘ線回折測定装置（筐体５０）をＺ軸方向に移動させる位置変化機構１２０を設けたが、照射点−ＩＰ間距離を設定値Ｌに制御することができればよいので、位置変化機構１２０はＸ線回折測定装置（筐体５０）を、ＸＹ平面に平行な方向でＺ軸と所定の角度を成す方向に移動させる機構であってもよい。この場合、Ｚ軸方向移動位置Ｃｎ（Ｃｍ）は、ステージ６１（測定対象物ＯＢ）の移動開始時（ｎ＝０）における照射点からＸ軸方向にΔｄごとの点から位置変化機構１２０の移動方向に測定対象物ＯＢの表面までの距離Ｃｎ’ （Ｃｍ’）を計算し、該移動方向により正負の符号をつけ、現時点の位置変化機構１２０の移動位置に加算すればよい。
【０１１６】
また、上記実施形態及び変形例１，２においては、ステージ移動機構６０を設け、ステージ６１（測定対象物ＯＢ）をＸ軸方向に移動させることにより平面揺動を行うようにしたが、Ｘ線回折測定装置（筐体５０）を移動させる機構を設け、ステージ６１（測定対象物ＯＢ）は動かさず、Ｘ線回折測定装置（筐体５０）をＸ軸方向に移動させることにより平面揺動を行うようにしてもよい。
【０１１７】
また、上記実施形態及び変形例１，２においては、回折環を形成する（撮像する）機器を、イメージングプレート１５、テーブル１６及び固定具１８等から構成されるものにしたが、回折環を形成することができるならば、どのような機器を用いてもよい。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Ｘ線の強度分布を検出する機器でもよい。また、微小サイズのＸ線検出センサを位置を検出しながら走査し、Ｘ線検出センサの各画素が出力する電気信号とＸ線検出センサの走査位置から、回折Ｘ線の強度分布を検出する機器でもよい。Ｘ線検出センサとしては、Ｘ線ＣＣＤや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等を用いることができる。
【０１１８】
また、上記変形例１，２においては、テーブル駆動機構２０により、移動ステージ２１をＹ軸方向に移動させることでＬＥＤ光の光軸をＹ軸方向に移動させたが、ステージ６１（測定対象物ＯＢ）をＹ軸方向に移動させる機構を設け、ステージ６１（測定対象物ＯＢ）と相対的にＬＥＤ光の光軸をＹ軸方向に移動させるようにしてもよい。また、装置が大型化してもよければ、Ｘ線回折測定装置（筐体５０）をＹ軸方向に移動させる機構を設け、Ｘ線回折測定装置（筐体５０）を移動させるようにしてもよい。
【０１１９】
また、上記実施形態においては、平面揺動しての回折環撮像時に、Ｘ線回折測定装置（筐体５０）のＺ軸方向位置とＸ軸周り傾斜角を制御し、照射点−ＩＰ間距離とＸ線の入射角が設定値になるようにしたが、形成される回折環の精度をやや落としてもよい場合は、Ｚ軸方向位置のみを制御し、照射点−ＩＰ間距離のみが設定値になるようにしてもよい。
【０１２０】
また、上記実施形態及び変形例２においては、ステージ６１（測定対象物ＯＢ）を移動させて、平面揺動時にＸ線が照射されるラインの測定対象物ＯＢの表面プロファイルを得、その後、ステージ６１（測定対象物ＯＢ）を停止位置から移動開始位置まで逆方向に移動させる平面揺動を行いながら回折環の撮像を行うようにした。すなわち、ステージ６１（測定対象物ＯＢ）が往復移動する間に表面プロファイル検出と、平面揺動を行いながらの回折環撮像を行うようにした。しかし、測定効率を重要視しなければ、測定対象物ＯＢの表面プロファイル検出と平面揺動を行いながらの回折環撮像は分けて行うようにしてもよい。例えば、測定対象物ＯＢの表面プロファイルを複数のラインで検出して、表面プロファイルの凹凸が少ないラインを選択して平面揺動を行いながらの回折環撮像を行うようにしてもよい。
【０１２１】
また、上記実施形態においては、測定対象物ＯＢの表面プロファイルを取得するときのＸ軸方向への移動と、測定対象物ＯＢを平面揺動させて回折環を撮像するときのＸ軸方向への移動は、移動方向は逆であるが移動距離は等しいとした。しかし、測定時間をやや長くしてもよい場合は、測定対象物ＯＢを平面揺動させて回折環を撮像するときの移動距離は、測定対象物ＯＢの表面プロファイルを取得するときの移動距離より短くしてもよい。この場合、測定対象物ＯＢの表面プロファイルを長めに取得し、表面プロファイルがより平面に近い領域を選定して、平面揺動させての回折環撮像を行うといった測定方法が考えられる。
【０１２２】
また、上記実施形態及び変形例１，２においては、コントローラ１０１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検出するまでにし、別のコンピュータ装置に回折環の形状データと照射点−ＩＰ間距離、Ｘ線入射角等のパラメータを入力して、残留応力を計算するようにしてもよい。この場合、別のコンピュータ装置に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。
【０１２３】
また、上記実施形態及び変形例１，２においては、Ｘ線回折測定装置（筐体５０）内とコントローラ１０１に、レーザ検出装置３０、テーブル駆動機構２０及び制御プログラム等の回折環の形状を検出する機能を備えた。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を形成（撮像）するまでにし、回折環の形成されたイメージングプレート１５を取り外して、回折環の形状を検出する装置にセットし、回折環の形状を検出するようにしてもよい。
【０１２４】
また、上記実施形態及び変形例１，２においては、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。
【０１２５】
また、上記実施形態及び変形例１，２においては、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，１８ｂ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、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、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、固定具１８の貫通孔１８ａ，１８ｂに入射させるようにしてもよい。
【０１２６】
また、上記実施形態及び変形例１，２においては、結像レンズ４８の光軸をＬＥＤ光（出射Ｘ線）の光軸と照射点−ＩＰ間距離が設定値Ｌになる点で交差させ、撮像器４９と結像レンズ４８の光軸が交差する点の撮影画像上の位置に、撮影画像とは独立して十字マークが表示されるようにした。しかし、結像レンズ４８の光軸を照射点−ＩＰ間距離が設定値Ｌになる点でＬＥＤ光（出射Ｘ線）の光軸と交差させることは必須ではない。すなわち、ＬＥＤ光の照射点が照射点−ＩＰ間距離が設定値Ｌになる点と合致するときの、撮影画像上のＬＥＤ光の照射点の位置に撮影画像とは独立して十字マークが表示されるようすればよい。
【０１２７】
また、上記実施形態においては、固定台１３０に位置変化機構１２０を固定し、位置変化機構１２０に傾斜角変化機構１１０を固定し、傾斜角変化機構１１０にＸ線回折測定装置（筐体５０）を固定するようにした。しかし、Ｘ線回折測定装置（筐体５０）のＺ軸方向位置、Ｘ軸周り傾斜角及びＹ軸周り傾斜角を変化させることができれば、位置変化機構、傾斜角変化機構の固定のさせ方は目的に合った様々な構造を採用してよい。
【符号の説明】
【０１２８】
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、１７…突出部、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、５０ｆ…上面壁、５０ｇ１…上側面壁、５０ｇ２…中側面壁、５０ｇ３…下側面壁、６０…ステージ移動機構、６１…ステージ、６３…モータ、１００…コンピュータ装置、１０１…コントローラ、１０２…入力装置、１０３…表示装置、１０５…高電圧電源 、１１０…傾斜角変化機構、１１２…Ｙ軸周り駆動ステージ、１１３…モータ、１１５…Ｘ軸周り駆動ステージ、１１６…モータ、１１７…角度付連結体、１１８…平板連結体、１１９…側面壁連結体、１２０…位置変化機構、１２１…固定プレート、１２３…モータ、１２４…横方向移動ステージ、１２５…高さ方向移動ステージ、１３０…固定台、ＯＢ…測定対象物
【図１】
2018063134.tif 000003
【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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【手続補正書】
【提出日】平成29年8月21日(2017.8.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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線が照射された際、前記測定対象物にて発生した回折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回折環形成手段と、
前記Ｘ線出射器と前記回折環形成手段とを内部に配置した筐体と、
前記測定対象物を、前記筐体と相対的に前記測定対象物の表面に略平行な１方向に移動させる移動手段とを備えたＸ線回折測定装置において、
前記移動手段による移動の位置を検出する移動位置検出手段と、
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、
前記可視光の照射点を含む領域の測定対象物の画像を結像する結像レンズ、及び前記結像レンズによって結像された画像を撮像する撮像器を有し、前記撮像された画像を表す撮像信号を出力するカメラと、
前記カメラから出力される撮像信号を入力して前記撮像器上における前記可視光の照射点の位置を検出し、前記検出した位置及び予め記憶されている前記撮像器上の位置と前記撮像面までの距離との関係を用いて、前記可視光の照射点から前記撮像面までの距離を検出する距離測定手段と、
前記筐体を前記測定対象物と相対的に、前記移動手段による移動方向に交差する方向であって、前記移動手段による移動方向と前記Ｘ線出射器から出射されるＸ線の光軸とに平行な平面に略平行な方向において位置を変化させる筐体位置変化手段と、
前記移動手段により前記測定対象物を移動させながら前記可視光出射器から可視光を出射させ、前記移動位置検出手段により移動位置を検出することと前記距離測定手段により前記可視光の照射点から前記撮像面までの距離を検出することとを繰り返し同じタイミングで行い、取得された複数の移動位置データと距離データを処理して、前記測定対象物の前記移動手段による移動方向における表面プロファイルを取得する表面プロファイル取得手段と、
前記移動手段により前記測定対象物を移動させながら前記Ｘ線出射器からＸ線を出射させて前記回折環形成手段により回折環を形成させると同時に、前記移動位置検出手段により移動位置を検出し、前記検出した移動位置と前記表面プロファイル取得手段により取得された表面プロファイルに基づいて、Ｘ線照射点から前記撮像面までの距離が一定になるよう、前記筐体位置変化手段により前記筐体の位置を変化させる回折環形成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、
前記筐体を前記測定対象物と相対的に、前記移動手段による移動方向と前記Ｘ線出射器から出射されるＸ線の光軸とに平行な平面に略垂直な回転軸であって、前記Ｘ線出射器から出射されるＸ線の光軸と交差する回転軸周りに傾斜角を変化させるＹ軸周り傾斜角変化手段を備え、
前記回折環形成制御手段は、前記検出した移動位置と前記取得された表面プロファイルに基づいて、前記筐体位置変化手段により前記筐体の位置を変化させるとともに、前記測定対象物におけるＸ線入射角が一定になるよう、前記Ｙ軸周り傾斜角変化手段により前記筐体の傾斜角を変化させることも行うことを特徴とする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、
前記表面プロファイル取得手段が前記測定対象物の表面プロファイルを取得する際に行う前記移動手段による前記測定対象物の移動が、設定された方向に設定された距離だけ行われるようにし、前記表面プロファイル取得手段が表面プロファイルを取得した直後に、前記回折環形成制御手段が前記移動手段により前記測定対象物を移動させながら前記回折環形成手段により回折環を形成することを、前記測定対象物の移動が前記設定された方向の逆方向に、前記設定された距離以下の距離で行うようにする測定制御手段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２に記載のＸ線回折測定装置において、
前記可視光出射器から出射される可視光の光軸を、前記測定対象物と相対的に、前記Ｙ軸周り傾斜角変化手段の回転軸に略平行な方向に移動させる可視光光軸移動手段と、
前記筐体を前記測定対象物と相対的に、前記移動手段による移動方向と前記Ｘ線出射器から出射されるＸ線の光軸とに平行な平面に略平行な回転軸であって、前記Ｘ線出射器から出射されるＸ線の光軸と交差する回転軸周りに傾斜角を変化させるＸ軸周り傾斜角変化手段と、
前記表面プロファイル取得手段が前記測定対象物の表面プロファイルを取得する際に行う前記移動手段による前記測定対象物の移動を、設定された方向に設定された距離だけ行われる第１の移動と、前記第１の移動の後、前記可視光光軸移動手段による１０ｍｍ以内の設定された距離の移動を行った上で前記設定された方向の逆方向に前記設定された距離だけ行われる第２の移動とにして、前記表面プロファイル取得手段が２つの表面プロファイルを取得するようにするプロファイル取得制御手段とを備え、
前記回折環形成制御手段は、前記検出した移動位置と前記取得された２つの表面プロファイルに基づいて、前記筐体位置変化手段及び前記Ｙ軸周り傾斜角変化手段により前記筐体の位置及び傾斜角を変化させるとともに、前記Ｘ線出射器から出射されるＸ線の光軸と前記測定対象物のＸ線照射点部分の法線とに平行な平面が、前記Ｙ軸周り傾斜角変化手段の回転軸と略垂直になるよう、前記Ｘ軸周り傾斜角変化手段により前記筐体の傾斜角を変化させ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線が照射された際、前記測定対象物にて発生した回折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回折環形成手段と、
前記Ｘ線出射器と前記回折環形成手段とを内部に配置した筐体と、
前記測定対象物を前記筐体と相対的に前記測定対象物の表面に略平行な１方向に移動させる測定対象物移動手段とを備えたＸ線回折測定装置において、
前記測定対象物移動手段による移動の位置を検出する測定対象物移動位置検出手段と、
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、
前記可視光の照射点を含む領域の測定対象物の画像を結像する結像レンズ、及び前記結像レンズによって結像された画像を撮像する撮像器を有し、前記撮像された画像を表す撮像信号を出力するカメラと、
前記カメラから出力される撮像信号を入力して前記撮像器上における前記可視光の照射点の位置を検出し、前記検出した位置と予め記憶されている前記撮像器上の位置と前記撮像面までの距離との関係とを用いて、前記可視光の照射点から前記撮像面までの距離を検出する距離測定手段と、
前記可視光出射器から出射される可視光の光軸を前記測定対象物と相対的に、前記Ｙ軸周り傾斜角変化手段の回転軸に略平行な方向に移動させる可視光光軸移動手段と、
前記可視光光軸移動手段による移動の位置を検出する光軸移動位置検出手段と、
前記筐体を前記測定対象物と相対的に、前記測定対象物移動手段による移動方向に交差する方向であって、前記測定対象物移動手段による移動方向と前記Ｘ線出射器から出射されるＸ線の光軸とに平行な平面に略平行な方向において位置を変化させる筐体位置変化手段と、
前記筐体を前記測定対象物と相対的に、前記測定対象物移動手段による移動方向と前記Ｘ線出射器から出射されるＸ線の光軸とに平行な平面に略垂直な回転軸であって、前記Ｘ線出射器から出射されるＸ線の光軸と交差する回転軸周りに傾斜角を変化させるＹ軸周り傾斜角変化手段と、
前記筐体を前記測定対象物と相対的に、前記測定対象物移動手段による移動方向と前記Ｘ線出射器から出射されるＸ線の光軸とに平行な平面に略平行な回転軸であって、前記Ｘ線出射器から出射されるＸ線の光軸と交差する回転軸周りに傾斜角を変化させるＸ軸周り傾斜角変化手段と、
前記測定対象物移動手段により前記測定対象物を移動させるとともに、前記可視光光軸移動手段により可視光光軸位置を往復移動させながら、前記可視光出射器から可視光を出射させ、前記測定対象物移動位置検出手段と前記光軸移動位置検出手段とにより２つの移動位置をそれぞれ検出することと、前記距離測定手段により前記可視光の照射点から前記撮像面までの距離を検出することとを繰り返し同じタイミングで行い、取得された複数の移動位置データと距離データを処理して、前記測定対象物の３次元における表面プロファイルを取得する表面プロファイル取得手段と、
前記測定対象物移動手段により前記測定対象物を移動させながら前記Ｘ線出射器からＸ線を出射させて前記回折環形成手段により回折環を形成させると同時に、前記測定対象物移動位置検出手段により移動位置を検出し、前記検出した移動位置と前記表面プロファイル取得手段により取得された表面プロファイルに基づいて、Ｘ線照射点から前記撮像面までの距離及び前記測定対象物におけるＸ線入射角が一定になるよう、前記筐体位置変化手段と前記Ｙ軸周り傾斜角変化手段により前記筐体の位置と傾斜角を変化させるとともに、前記Ｘ線出射器から出射されるＸ線の光軸と前記測定対象物のＸ線照射点部分の法線とに平行な平面が、前記Ｙ軸周り傾斜角変化手段の回転軸と略垂直になるよう、前記Ｘ軸周り傾斜角変化手段により前記筐体の傾斜角を変化させる回折環形成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６】
請求項４又は請求項５に記載のＸ線回折測定装置において、
前記回折環形成手段はイメージングプレートに回折環を撮像する手段であり、
前記イメージングプレートに撮像された回折環の形状を前記イメージングプレートにレーザ光を走査しながら照射することにより検出する回折環検出手段と、
前記イメージングプレートと連結されたユニットを前記Ｙ軸周り傾斜角変化手段の回転軸に略平行な方向に移動させるイメージングプレート移動手段であって、前記イメージングプレートを、少なくとも回折環を撮像する位置から撮像された回折環の形状を前記回折環検出手段により検出する位置までの範囲内で移動させるイメージングプレート移動手段を備え、
前記可視光出射器は前記イメージングプレートと連結されたユニットと一体になっており、
前記可視光光軸移動手段は、前記イメージングプレート移動手段により前記可視光出射器を移動させる手段であることを特徴とするＸ線回折測定装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
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線が照射された際、測定対象物にて発生した回折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回折環形成手段と、Ｘ線出射器と回折環形成手段とを内部に配置した筐体と、測定対象物を筐体と相対的に測定対象物の表面に略平行な１方向に移動させる測定対象物移動手段とを備えたＸ線回折測定装置において、測定対象物移動手段による移動の位置を検出する測定対象物移動位置検出手段と、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、可視光の照射点を含む領域の測定対象物の画像を結像する結像レンズ、及び結像レンズによって結像された画像を撮像する撮像器を有し、撮像された画像を表す撮像信号を出力するカメラと、カメラから出力される撮像信号を入力して撮像器上における可視光の照射点の位置を検出し、検出した位置と予め記憶されている撮像器上の位置と撮像面までの距離との関係とを用いて、可視光の照射点から撮像面までの距離を検出する距離測定手段と、可視光出射器から出射される可視光の光軸を測定対象物と相対的に、Ｙ軸周り傾斜角変化手段の回転軸に略平行な方向に移動させる可視光光軸移動手段と、可視光光軸移動手段による移動の位置を検出する光軸移動位置検出手段と、筐体を測定対象物と相対的に、測定対象物移動手段による移動方向に交差する方向であって、測定対象物移動手段による移動方向とＸ線出射器から出射されるＸ線の光軸とに平行な平面に略平行な方向において位置を変化させる筐体位置変化手段と、筐体を測定対象物と相対的に、測定対象物移動手段による移動方向とＸ線出射器から出射されるＸ線の光軸とに平行な平面に略垂直な回転軸であって、Ｘ線出射器から出射されるＸ線の光軸と交差する回転軸周りに傾斜角を変化させるＹ軸周り傾斜角変化手段と、筐体を測定対象物と相対的に、測定対象物移動手段による移動方向とＸ線出射器から出射されるＸ線の光軸とに平行な平面に略平行な回転軸であって、Ｘ線出射器から出射されるＸ線の光軸と交差する回転軸周りに傾斜角を変化させるＸ軸周り傾斜角変化手段と、測定対象物移動手段により測定対象物を移動させるとともに、可視光光軸移動手段により可視光光軸位置を往復移動させながら、可視光出射器から可視光を出射させ、測定対象物移動位置検出手段と光軸移動位置検出手段とにより２つの移動位置をそれぞれ検出することと、距離測定手段により可視光の照射点から撮像面までの距離を検出することとを繰り返し同じタイミングで行い、取得された複数の移動位置データと距離データを処理して、測定対象物の３次元における表面プロファイルを取得する表面プロファイル取得手段と、測定対象物移動手段により測定対象物を移動させながらＸ線出射器からＸ線を出射させて回折環形成手段により回折環を形成させると同時に、測定対象物移動位置検出手段により移動位置を検出し、検出した移動位置と表面プロファイル取得手段により取得された表面プロファイルに基づいて、Ｘ線照射点から撮像面までの距離及び測定対象物におけるＸ線入射角が一定になるよう、筐体位置変化手段とＹ軸周り傾斜角変化手段により筐体の位置と傾斜角を変化させるとともに、Ｘ線出射器から出射されるＸ線の光軸と測定対象物のＸ線照射点部分の法線とに平行な平面が、Ｙ軸周り傾斜角変化手段の回転軸と略垂直になるよう、Ｘ軸周り傾斜角変化手段により筐体の傾斜角を変化させる回折環形成制御手段とを備えたことにある。