JP5967394B2 - 回折環形成装置及びｘ線回折測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、測定対象物にＸ線を照射して、測定対象物で回折したＸ線によりイメージングプレートの表面に回折環を形成する回折環形成装置、及び前記回折環形成装置に加えて前記回折環形成装置で形成された回折環を読取る回折環読取り装置を備えたＸ線回折測定装置に関する。

従来から、測定対象物の残留応力をＸ線回折により測定することはよく行われている。この残留応力の測定の分野においては、装置の小型化を図るとともに、Ｘ線の照射時間を短くすることが可能なＸ線回折測定装置が、例えば下記特許文献１に示されている。このＸ線回折測定装置においては、測定装置を測定対象物であるレール上の所望の位置に配置し、レールの延設方向を含みレールの上面に垂直な面内にて所定の入射角（３０〜４５度）でＸ線をレールの上面に照射し、レールの上面にて回折したＸ線（以下、このような測定対象物にて回折したＸ線を回折Ｘ線という）を感光性を有するイメージングプレートで受光して、イメージングプレート上に環状のＸ線回折像（以下、この環状のＸ線回折像を単に回折環という）を形成するようにしている。そして、イメージングプレートを前記測定装置から取り外して回折環読取り装置に装着し、イメージングプレート上に形成された回折環の形状を、ｃｏｓα法を用いて分析してレール上面部のレール軸線方向の残留応力を計算するようにしている。

特開２００５−２４１３０８号公報

上記従来技術のように、測定対象物が限定され、Ｘ線の照射位置及び残留応力の測定方向（Ｘ線の照射方向を測定対象物の表面に投影させた方向）が定まっていれば、Ｘ線回折測定装置の構造を測定対象物に合わせて適切にすることで、測定対象物を測定装置にセットすれば、測定対象物に対するＸ線の照射方向、照射位置などを適切にすることができる。すなわち、測定対象物に対するＸ線の照射位置、Ｘ線の入射角度、残留応力の測定方向、及びＸ線照射点からイメージングプレートまでの距離を的確に設定できる。

しかしながら、測定対象物が様々な形状をしており、Ｘ線の照射位置及び残留応力の測定方向も様々である場合には、上記従来技術に示されたＸ線回折測定装置では、測定対象物に対するＸ線の照射位置、Ｘ線の入射角度、残留応力の測定方向、及びＸ線照射点からイメージングプレートまでの距離を的確に設定することは極めて困難である。特に、断面形状が９０度の角度を有する測定対象物、すなわち断面がＬ字形状の測定対象物において、角部近傍位置をＸ線の照射位置に設定することは上記従来技術に示されたＸ線回折測定装置では不可能である。また、測定対象物に対するＸ線の入射角度、及びＸ線照射点からイメージングプレートまでの距離を精度よく的確に設定できない場合には、撮像した回折環から測定対象物の残留応力を精度よく算出することも不可能である。

本発明は前記問題を解決するためになされたもので、その目的は、測定対象物が断面Ｌ字形状を含む様々な形状であり、またＸ線の照射位置及び残留応力の測定方向も様々である場合であっても、測定対象物に対するＸ線の照射位置、Ｘ線の入射角度、残留応力の測定方向、及びＸ線照射点からイメージングプレートまでの距離を精度よく的確に設定できるようにした回折環形成装置及びＸ線回折測定装置を提供することにある。なお、下記本発明の各構成要件の記載においては、本発明の理解を容易にするために、後述する実施形態の対応箇所の符号を括弧内に記載しているが、本発明の各構成要件は、この実施形態の符号によって示された対応箇所の構成に限定解釈されるべきものではない。

上記目的を達成するために、本発明の特徴は、測定対象物（ＯＢ）に向けてＸ線を出射するＸ線出射器（２０）と、中央にＸ線を通過させる貫通孔が形成されたテーブル（１６）と、テーブルに取付けられて、中央部にてＸ線を通過させるとともに、測定対象物にて回折したＸ線の回折光を受光する受光面を有し、回折光の像である回折環を記録するイメージングプレート（１５）と、Ｘ線出射器、テーブル及びイメージングプレートを収容したケース（１００）とを備え、Ｘ線出射器から出射されたＸ線をケースを通過させて測定対象物に照射し、Ｘ線の照射により測定対象物から出射された回折Ｘ線をケースを通過させてイメージングプレートに導く回折環形成装置において、ケースは、互いに直交する第１平面壁（１０１）及び第２平面壁（１０２）と、第１平面壁及び第２平面壁と略４５度の角度でそれぞれ交差する互いに平行な第３平面壁（１０３）及び第４平面壁（１０４）と、第３平面壁及び第４平面壁に垂直である第５平面壁（１０５，１０６）とを有し、Ｘ線出射器から出射されるＸ線の光軸が、第１平面壁及び第２平面壁にそれぞれ直交する面内に含まれるとともに、第３平面壁及び第４平面壁にそれぞれ平行であり、かつ第１平面壁と第２平面壁を延長させた交差線の近傍位置に、第５平面壁に対して入射角度が第１の所定角度になるように、Ｘ線出射器をケース内に配置したことにある。この場合、第１の所定角度は、例えば、３０度から６０度の範囲内にあるとよい。

前記のように構成した本発明において、断面がＬ字形状の測定対象物の残留応力を測定する場合には、第１平面壁又は第２平面壁を測定対象物の直交する一対の平面部にそれぞれ平行になるように設定すれば、測定対象物の一対の平面部の交差線に直交する面内に光軸を有するＸ線、すなわち測定対象物の一対の平面部のうちの一方の平面部に対する投影方向を前記交差線に直交させたＸ線を、略４５度の入射角度をもって前記一方の平面部に出射させることができる。これにより、断面がＬ字形状の測定対象物の一対の平面部の交差線付近であって、前記交差線に直交する方向の測定対象物の残留応力を測定することができる。また、平面状の測定対象物を測定する場合には、第５平面壁を測定対象物の上面と平行になるように設定すれば、Ｘ線を第１の所定角度の入射角度をもって測定対象物の上面に出射させることができる。そして、第５平面壁を測定対象物の上面と平行に保ったまま、ケースを移動及び回転させることにより、測定対象物の上面におけるＸ線の照射位置及びＸ線を測定対象物の上面に投影させた方向を変更すれば、測定対象物の上面の任意の位置における任意の方向の残留応力を測定できる。

この場合、第１平面壁乃至第５平面壁によりケースのＸ線出射口からのＸ線の出射方向が分かるので、Ｘ線の照射位置が分かり、測定対象物に対するＸ線の照射位置を的確に設定できる。また、第１平面壁、第２平面壁又は第５平面壁と、測定対象物の面との間隔が目視、スペーサ、他の装置などで一定になるように調整するか、第１平面壁、第２平面壁又は第５平面壁と測定対象物の面とを当接させるようにすれば、Ｘ線出射点からイメージングプレートまでの距離を予め定めた距離に設定することもできる。

また、本発明の他の特徴は、さらに、ケースに先端部が取付けられ、ケースを任意の位置及び任意の姿勢に設定可能な複数の関節を有する移動装置（２００）を備えたことにある。これによれば、関節を操作することにより、ケースを任意の位置に簡単に移動できるとともに、ケースの姿勢を簡単に設定できる。

また、本発明の他の特徴は、ケースは、さらに、第１平面壁及び第２平面壁のうちの一方の平面壁に対してケースの内側方向に第２の所定角度で傾斜しているとともに、第１平面壁及び第２平面壁のうちの他方の平面壁に対して垂直な第６平面壁（１０７，１０８）を有し、第６平面壁を互いに直交する一対の平面部を有する測定対象物の一対の平面部のうちの一方の平面部に平行な状態にするとともに、前記他方の平面壁を前記一対の平面部のうちの他方の平面部に平行な状態にしたとき、Ｘ線出射器から前記一対の平面部の交差線の近傍位置に出射されるＸ線の光軸を含むとともに前記他方の平面壁に直交する平面が、前記一対の平面部の交差線に直交する平面に対して第２の所定角度で交差するように、Ｘ線出射器からＸ線が出射されるようにしたことにある。この場合、第２の所定角度は、例えば１０度から４０度の範囲内にあるとよい。

前記本発明の他の特徴によれば、Ｘ線を測定対象物の前記一方の平面部に投影させた方向が前記一対の平面部の交差線に直交する前記一方の平面部内の方向に対して第２の所定角度をなす方向となり、測定対象物の前記一方の平面部であって、前記一対の平面部の交差線の近傍位置における、Ｘ線を前記一方の平面部に投影させた方向の残留応力が測定される。すなわち、前記一対の平面部の交差線の近傍位置であって、前記交差線方向の残留応力を含む、前記交差線方向の残留応力と前記交差線に直交する方向の残留応力とを合成した残留応力が測定される。その結果、これにより測定した残留応力と前述した交差線に直交する方向の残留応力を用いた計算処理により、前記交差線の近傍であって、前記交差線方向の残留応力も測定することができるようになる。

また、本発明の他の特徴は、さらに、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（４４）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（４８）、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（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、撮像器によって撮像された画像を画面上に表示する表示器（９３）であって、測定対象物における可視光の照射点からイメージングプレートまでの距離が所定距離であるとき、撮像器によって撮像される照射点の画像上の位置を照射点基準位置として、撮像信号により表示される画像とは独立して画面上に表示する表示器とを備えたことにある。

測定対象物における可視光の照射点からイメージングプレートまでの距離が所定距離であれば、結像レンズによる結像により、撮像器の所定位置に可視光の照射点は撮像され、表示器の表示画面上においても所定位置に可視光の照射点は表示される。一方、測定対象物における可視光の照射点からイメージングプレートまでの距離が前記所定距離でなければ、撮像器における前記所定位置とは異なる位置に可視光の照射点は撮像されて、表示器の表示画面上においても前記所定位置とは異なる位置に可視光の照射点は表示される。この所定位置が照射点基準位置であり、作業者は、前記可視光の照射点を含む領域の画像を表示する表示器の画面を見ながら、表示器による表示画面上で、照射点の画像上の位置が照射点基準位置に合致するように、測定対象物の表面に対して垂直方向に、回折環形成装置又は測定対象物を移動させることにより、回折環形成装置と測定対象物との前記垂直方向の相対位置を調整する。したがって、照射点の画像上の位置が照射点基準位置に合致すれば、可視光の照射点からイメージングプレートまでの距離が所定距離に設定されたことになる。その結果、前記本発明の他の特徴によれば、測定対象物におけるＸ線の照射点からイメージングプレートまでの距離が所定距離に設定されるので、測定対象物の所定位置の残留応力の計算のために、測定対象物におけるＸ線の照射点からイメージングプレートまでの距離を検出する必要がなくなるとともに、前記距離を簡単かつ精度よく取得できて、残留応力を精度よく求めることができる。

また、本発明の他の特徴は、さらに、前記可視光出射器（４４）と、前記結像レンズ（４８）及び前記撮像器（４９）を有する前記カメラとを備えるとともに、カメラから出力される撮像信号を入力して、撮像器によって撮像された照射点の撮像位置を検出し、撮像器によって撮像される照射点の撮像位置と、照射点からイメージングプレートまでの距離との関係に基づいて、前記検出した照射点の撮像位置を用いて前記Ｘ線の照射点から前記イメージングプレートまでの距離を導出する距離導出手段（９１）とを備えたことにある。

測定対象物における可視光の照射点からイメージングプレートまでの距離が所定距離であれば、前述のように、結像レンズによる結像により、撮像器の所定位置に可視光の照射位置が撮像される。一方、可視光の照射点からイメージングプレートまでの距離が前記所定距離でないときには、撮像器における可視光の照射点は前記所定位置からずれて撮像される。この可視光の照射点の前記所定位置からのずれ量は、可視光の照射点からイメージングプレートまでの距離と１対１の関係にあるので、撮像器における可視光の照射点の位置が特定されれば、３角測量の原理により、可視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できる。したがって、前記本発明の他の特徴によれば、距離導出手段により、可視光の照射点からイメージングプレートまでの距離が簡単かつ精度よく取得できる。その結果、前記本発明の他の特徴によれば、検出したＸ線照射点からイメージングプレートまでの距離を用いて残留応力を計算すればよいので、前記距離を設定通りにしなくても、残留応力を精度よく求めることができる。

また、本発明の他の特徴は、Ｘ線の照射における測定対象物の表面が第５平面壁に平行な状態にあるとき、結像レンズは測定対象物による前記可視光の反射光を集光し、撮像器は前記集光された反射光の受光点も撮像し、カメラは前記受光点を表す撮像信号も出力し、 表示器は、撮像器によって撮像された受光点も撮像信号により画面上に表示し、さらに、 表示器は、測定対象物における可視光の照射点における測定対象物の表面に対する可視光の入射角度が所定角度であるとき、撮像器によって撮像される受光点の画像上の位置を受光点基準位置として、撮像信号により表示される画像とは独立して画面上に表示するようにしたことにある。

前記本発明の他の特徴においては、測定対象物に照射される可視光は平行光であるので、測定対象物の照射点において多少散乱するが、略平行光である反射光が測定対象物の照射点で発生する。この反射光は結像レンズによって集光され、この集光された反射光は撮像器上に受光点を形成し、撮像器はこの受光点を撮像するので、表示器の表示画面上においても受光点が表示される。この場合、測定対象物の照射点から出射される反射光は、測定対象物に照射される可視光の光軸と、測定対象物の照射点を通る測定対象物の表面の法線とを含む測定対象物の表面に対して垂直な平面内であって、前記法線を中心にして前記測定対象物に照射される可視光の光軸と対称な位置にある。したがって、測定対象物における可視光の照射点を通る測定対象物の表面の法線に対して、測定対象物に照射される可視光の光軸が所定角度であれば、撮像器の所定位置に受光点は撮像され、表示器の表示画面上においても所定位置に受光点は表示される。一方、測定対象物における可視光の照射点を通る測定対象物の表面の法線に対して、測定対象物に照射される可視光の光軸が前記所定角度でなければ、撮像器における前記所定位置とは異なる位置に受光点は撮像されて、表示器の表示画面上においても前記所定位置とは異なる位置に受光点は表示される。

この所定位置が受光点基準位置であり、作業者は、受光点を含む領域の画像を表示する表示器の画面を見ながら、表示器による表示画面上で、受光点の画像上の位置が受光点基準位置に合致するように、ケース又は測定対象物を回転させて、例えば、ケース又は測定対象物を測定対象物における可視光の照射点を中心に測定対象物の表面の法線に垂直な少なくとも２つの軸周りに回転させて、測定対象物の表面の法線に対する可視光の光軸の角度を調整する。その結果、受光点の画像上の位置が受光点基準位置に合致すれば、測定対象物における可視光の照射点を通る測定対象物の表面の法線に対して、測定対象物に照射される可視光の光軸が所定角度に設定されたことになる。

その結果、前記本発明の他の特徴によれば、測定対象物に照射される可視光の測定対象物の照射点を通る測定対象物の法線に対する角度が所定角度に設定され、可視光とＸ線は同軸であるので、測定対象物の所定位置の残留応力の計算のために、測定対象物におけるＸ線の測定対象物に対する入射角度を検出する必要がなくなるとともに、前記入射角度を簡単かつ精度よく取得できて、残留応力を精度よく求めることができる。

また、本発明の他の特徴は、Ｘ線の照射における測定対象物の表面が第５平面壁に平行な状態にあるとき、結像レンズは測定対象物による可視光の反射光を集光し、撮像器は前記集光された反射光の受光点も撮像し、カメラは受光点を表す撮像信号も出力し、さらに、撮像信号を基に撮像器によって撮像された受光点の撮像位置を検出し、撮像器によって撮像される受光点の撮像位置と、可視光出射器から出射される可視光の測定対象物の表面の法線に対する角度との関係に基づいて、前記検出した受光点の撮像位置を用いて可視光出射器から出射される可視光の測定対象物の表面の法線に対する角度を導出する角度導出手段（９１）を設けたことにある。

可視光出射器から出射される可視光の測定対象物の表面の法線に対する角度が所定角度であれば、前述のように、結像レンズによる集光により、撮像器の所定位置に可視光の受光点が撮像される。一方、可視光の測定対象物の表面の法線に対する角度が前記所定角度でないときには、撮像器における可視光の受光点は前記所定位置からずれて撮像される。この可視光の受光点の前記所定位置からのずれ量は、可視光の照射点からイメージングプレートまでの距離が一定であれば、前記可視光の測定対象物の表面の法線に対する角度と１対１の関係にあるので、撮像器における可視光の受光点の位置が特定されれば、可視光の測定対象物の表面の法線に対する角度を計算できる。したがって、前記本発明の他の特徴によれば、撮像器によって撮像される照射点の画像上の位置を照射点基準位置になるように調整した状態において、又は測定対象物の厚さがほぼ一定であるため常に可視光の照射点からイメージングプレートまでの距離が一定である状態において、角度導出手段により、可視光の測定対象物の表面の法線に対する角度が導出され、可視光とＸ線は同軸であるので、前記角度を簡単かつ精度よく取得できて、残留応力を精度よく求めることができる。

また、本発明の他の特徴は、前記回折環形成装置を備えるとともに、ケース内に、レーザ光を出射するレーザ光源（３１）及びレーザ光を受光するフォトディテクタ（４０）を有し、レーザ光をイメージングプレートの受光面に照射するとともに、レーザ光の照射によってイメージングプレートから出射された光を受光して受光強度に応じた受光信号を出力するレーザ検出装置（３０）と、テーブルを貫通孔の中心軸周りに回転させる回転機構（２７）と、Ｘ線出射器からのＸ線をテーブル及びイメージングプレートを通過させるＸ線出射位置と、レーザ検出装置からのレーザ光をイメージングプレートに照射するレーザ光照射装置との間で、テーブルを移動させる移動機構（２１〜２６）とを備え、回転機構を制御してテーブルを回転させるとともに、移動機構を制御してテーブルを移動させながら、レーザ検出装置を制御してイメージングプレートの受光面にレーザ光を照射位置を検出しながら照射するとともにレーザ検出装置からの受光信号を入力して、前記検出した照射位置と前記入力した受光信号を処理してイメージングプレートに形成された回折環を読取る回折環読取り手段（９２）を備えたＸ線回折測定装置にある。

前記本発明の特徴においては、ケース内に、回折環形成装置に加えて、形成された回折環を読取るためのレーザ検出装置、回転機構、移動機構及び回折環読取り手段を備えている。その結果、本発明の他の特徴によれば、Ｘ線による回折環をイメージングプレートに形成した後に、同一の装置を用いて回折環を読取ることができるので、Ｘ線を測定対象物に照射してから測定対象物の残留応力を計算するまでを短時間で済ますことができる。

さらに、本発明の実施にあたっては、回折環形成装置及びＸ線回折測定装置に限定されるものではなく、回折環形成装置を用いたＸ線による回折環の形成方法、及びＸ線回折測定装置を用いた測定方法の発明としても実施し得るものである。

本発明の一実施形態に係る回折環形成装置を含むＸ線回折測定装置を示す全体概略図である。 図１に示したケース内のＸ線回折測定装置の拡大図である。 Ｘ線回折測定装置のケースの概略斜視図である。 (Ａ)は前記ケースの側面図であり、(Ｂ)は前記ケースの底面図であり、(Ｃ)は前記ケースの正面図である。 図１及び図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１、図２及び図５のプレート部分の拡大斜視図である。 Ｘ線回折測定装置のケースを移動装置２００に組付けた状態を示す概略斜視図である。 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までの工程図である。 (Ａ)は平板状の測定対象物の残留応力を測定する際に測定対象物に対するＸ線回折測定装置のケースの配置を示す側面図であり、(Ｂ)はケースの配置を示す正面図である。 (Ａ)はＸ線回折測定装置のケースのＸ，Ｙ，Ｚ軸方向の位置調整を説明するための図であり、(Ｂ)は前記位置調整時の画像を示す図である。 (Ａ)はＸ線回折測定装置のケースのＸ，Ｙ軸周りの傾き調整を説明するための図であり、(Ｂ)は前記傾き調整時の画像を示す図である。 (Ａ)はＸ線回折測定装置のケースのＸ，Ｙ，Ｚ軸方向の位置及びＸ，Ｙ軸周りの傾きの微調整を説明するための図であり、(Ｂ)は前記微調整時の画像を示す図である。 (Ａ)は断面Ｌ字形状の測定対象物の角部付近の残留応力であって、測定対象物の２つの平面が交差する線方向（角部の延設方向）に直交する方向の残留応力を測定する際に、測定対象物に対するＸ線回折測定装置のケースの配置を示す上面図であり、(Ｂ)は前記ケースの配置を示す側面図であり、(Ｃ)は前記ケースの配置を示す正面図である。 断面Ｌ字形状の測定対象物の角部付近の残留応力であって、測定対象物の２つの平面が交差する線方向（角部の延設方向）の残留応力を測定する際に、測定対象物に対するＸ線回折測定装置のケースの配置を示す側面図である。

本発明の一実施形態に係る回折環形成装置を含むＸ線回折測定装置の構成について図１及び図２を用いて説明する。このＸ線回折測定装置は、測定対象物ＯＢの残留応力を測定及び評価するために、Ｘ線を測定対象物ＯＢに照射し、Ｘ線の照射によって測定対象物ＯＢから出射される回折Ｘ線により形成される回折環の形状を検出する。なお、本実施形態では、測定対象物ＯＢは鉄製の部材である。

Ｘ線回折測定装置は、Ｘ線を出射するＸ線出射器１０、回折Ｘ線による回折環が形成されるイメージングプレート１５を取り付けるためのテーブル１６と、テーブル１６を回転及び移動させるテーブル駆動機構２０と、イメージングプレート１５に形成された回折環の形状を測定するためのレーザ検出装置３０と、これらのＸ線出射器１０、イメージングプレート１５、テーブル１６、テーブル駆動機構２０及びレーザ検出装置３０を収容するケース１００とを備えている。さらに、Ｘ線回折測定装置は、コンピュータ装置９０及び高電圧電源９５も備えている。また、ケース１００内には、Ｘ線出射器１０、テーブル１６、テーブル駆動機構２０及びレーザ検出装置３０に接続されて作動制御したり、検出信号を入力したりするための各種回路も内蔵されており、図１においてケース１００外に示された前記各種回路は、ケース１００内の２点鎖線内に納められている。なお、図１及び図２においては、回路基板、電線、固定具、空冷ファンなどは省略されている。

まず、ケース１００の形状について、図３及び図４を用いて説明する。ケース１００は、金属板で構成された複数の平板状の平面壁１０１〜１２０からなり、内部に略方形状の空間を形成している。なお、これらの平面壁１０１〜１２０は、隣合う平面壁同士が一体形成されていたり、ねじ、接着材、溶接などにより互いに連結されていたりする。ケース１００の下面側には、左右両側にて、前後方向に延設された一対の平面壁１０１，１０２が設けられている。平面壁１０１，１０２は、互いに直交するように、外側から内側に向けて傾斜している。ケース１００の図２及び図４(Ａ)に示す状態を水平状態と定義すると、水平状態では、平面壁１０１，１０２は水平面に対してそれぞれ４５度の角度をなす。ケース１００の左右両側には、前後方向及び上下方向に延設された一対の平面壁１０３，１０４が設けられている。これらの平面壁１０３，１０４は、互いに平行であるとともに、平面壁１０１，１０２に対してそれぞれ４５度の角度をなす。すなわち、ケース１００の水平状態では、平面壁１０３，１０４は、水平面に対してそれぞれ垂直である。

ケース１００の正面側の前部には、平面壁１０５，１０６が設けられている。平面壁１０５，１０６は、平面壁１０３，１０４に対してそれぞれ直交するとともに、前方に向かうに従って上方に傾斜している。ケース１００の水平状態では、平面壁１０５は水平面に対して所定角度（本実施形態では、３５度）をなし、平面壁１０６は水平面に対して所定角度（本実施形態では、４５度）をなす。なお、平面壁１０５の水平面に対する前記所定角度が平面壁１０６の水平面に対する前記所定角度と異なっていれば、平面壁１０５，１０６の前記所定角度は３０度乃至６０度の範囲内の種々の値を取り得る。

ケース１００の正面側の下部左右両側には、前方に向かって幅狭となる平面壁１０７，１０８が設けられている。平面壁１０７は、平面壁１０１に対して所定角度（本実施形態では、２５度）をもってケース１００の内側に向けて傾斜しており、平面壁１０２に対して垂直である。平面壁１０８は、平面壁１０２に対して所定角度（本実施形態では、２５度）をもってケース１００の内側に向けて傾斜しており、平面壁１０１に対して垂直である。なお、平面壁１０７，１０８の平面壁１０１，１０２に対する角度は、前記２５度でなくても、１０度乃至４０度の範囲内の種々の値を取り得る。

ケース１００の後部側の下面には、平面壁１０１，１０２の切欠き部の下端を連結する平面壁１０９が設けられている。ケース１００の前後方向中間部の下面には、平面壁１０１，１０２の下端を連結する平面壁１１０が設けられている。ケース１００の前側の下面には、平面壁１０１，１０２の切欠き部の下端を連結するとともに、平面壁１０７，１０８の下端を連結する平面壁１１１が設けられている。平面壁１１１には、Ｘ線出射器１０からのＸ線、測定対象物ＯＢからの回折光、及び後述するＬＥＤ光源４４からのＬＥＤ光を通過させるために、径の大きな円形孔１１１ａが設けられている。ケース１００の水平状態では、これらの平面壁１０９〜１１１は水平面に対して平行である。

ケース１００の後部には、平面壁１０１，１０２の後端面を連結する平面壁１１２が設けられている。平面壁１０１，１０２の後側の切欠き部には、切欠き部の後端面を連結する平面壁１１３が設けられている。平面壁１０１，１０２の前側の切欠き部には、切欠き部の前端面を連結する平面壁１１４が設けられている。平面壁１０７，１０８の前端面には、前端面を連結するとともに平面壁１０６に連結された平面壁１１５が設けられている。ケース１００の水平状態では、これらの平面壁１１２〜１１５は水平面に対して垂直である。

平面壁１０１，１０７の上端面及び平面壁１０２，１０８の上端面には、ケース１００の水平状態で垂直に立設されて前後方向に延設された平面壁１１６，１１７が設けられている。ケース１００の上部には、平面壁１０３，１０４の上端面を覆う平面壁１１８が設けられている。ケース１００の水平状態では、平面壁１１８は水平面に対して平行である。ケース１００の前部及び後部には、平面壁１０３，１０４の前端及び後端をそれぞれ連結する平面壁１１９，１２０が設けられている。ケース１００の水平状態では、平面壁１１９，１２０は水平面に対して垂直である。

ふたたび、図１及び図２の説明に戻ると、Ｘ線出射器１０は、長尺状に形成され、ケース１００内の上部にて図示左右方向に延設されてケース１００に固定されており、高電圧電源９５からの高電圧の供給を受け、Ｘ線制御回路７１により制御されて、Ｘ線を下方（図示左下方向）に向けて出射口１１から出射する。出射口１１の向きは、出射されるＸ線の光軸が次のようになるように設定されている。すなわち、Ｘ線の光軸は、平面壁１０３，１０４に平行で平面壁１０３，１０４の中間に位置する平面に含まれるとともに、平面壁１０１，１０２にそれぞれ直交する平面に含まれている。そして、Ｘ線の光軸は、平面壁１０１，１０２の交差線の延長線上にて交差線と交差する。これにより、Ｘ線の光軸は、平面壁１０９〜１１１に対して垂直であり、平面壁１０１，１０２に対して４５度の角度をなす。また、平面壁１０５への入射角度は所定角度（本実施形態では３５度）となり、平面壁１０６への入射角度は所定角度（本実施形態では４５度）となる。そして、測定対象物ＯＢの表面と平面壁１０１，１０２を平行にすると、測定対象物ＯＢの表面に対するＸ線の入射角度は４５度となる。また、測定対象物ＯＢの表面と平面壁１０５を平行にすると、測定対象物ＯＢの表面に対するＸ線の入射角度は所定角度（本実施形態では３５度）となり、測定対象物ＯＢの表面と平面壁１０６を平行にすると、測定対象物ＯＢの表面に対するＸ線の入射角度は所定角度（本実施形態では４５度）となる。

Ｘ線制御回路７１は、後述するコンピュータ装置９０を構成するコントローラ９１によって制御され、Ｘ線出射器１０から一定の強度のＸ線が出射されるように、Ｘ線出射器１０に高電圧電源９５から供給される駆動電流及び駆動電圧を制御する。また、Ｘ線出射器１０は、図示しない冷却装置を備えていて、Ｘ線制御回路７１は、この冷却装置に供給される駆動信号も制御する。これにより、Ｘ線出射器１０の温度が一定に保たれる。

テーブル駆動機構２０は、Ｘ線出射器１０の下方にて、移動ステージ２１を備えている。移動ステージ２１は、フィードモータ２２及びスクリューロッド２３により、Ｘ線出射器１０から出射されたＸ線の光軸と測定対象物ＯＢの法線とが成す平面内であって、前記Ｘ線の光軸に垂直な方向に移動可能となっている。フィードモータ２２は、テーブル駆動機構２０内に固定されていてケース１００に対して移動不能となっている。スクリューロッド２３は、Ｘ線出射器１０から出射されたＸ線の光軸に垂直な方向に延設されていて、その一端部がフィードモータ２２の出力軸に連結されている。スクリューロッド２３の他端部は、テーブル駆動機構２０内に設けた軸受部２４に回転可能に支持されている。また、移動ステージ２１は、それぞれテーブル駆動機構２０内にて固定された、対向する１対の板状のガイド２５，２５により挟まれていて、スクリューロッド２３の軸線方向に沿って移動可能となっている。すなわち、フィードモータ２２を正転又は逆転駆動すると、フィードモータ２２の回転運動が移動ステージ２１の直線運動に変換される。フィードモータ２２内には、エンコーダ２２ａが組み込まれている。エンコーダ２２ａは、フィードモータ２２が所定の微小回転角度だけ回転するたびに、ハイレベルとローレベルとに交互に切り替わるパルス列信号を位置検出回路７２及びフィードモータ制御回路７３へ出力する。

位置検出回路７２及びフィードモータ制御回路７３は、コントローラ９１からの指令により作動開始する。測定開始直後において、フィードモータ制御回路７３は、フィードモータ２２を駆動して移動ステージ２１をフィードモータ２２側へ移動させる。位置検出回路７２は、エンコーダ２２ａから出力されるパルス列信号が入力されなくなると、移動ステージ２１が移動限界位置に達したことを表す信号をフィードモータ制御回路７３に出力し、カウント値を「０」に設定する。フィードモータ制御回路７３は、位置検出回路７２から移動限界位置に達したことを表す信号を入力すると、フィードモータ２２への駆動信号の出力を停止する。上記の移動限界位置を移動ステージ２１の原点位置とする。したがって、位置検出回路７２は、移動ステージ２１が図１及び図２にて左上方向に移動して移動限界位置に達したとき「０」を表す位置信号を出力し、移動ステージ２１が移動限界位置から右下方向へ移動すると、エンコーダ２２ａからのパルス列信号をカウントし、移動限界位置からの移動距離ｘを表す信号を位置信号として出力する。

フィードモータ制御回路７３は、コントローラ９１から移動ステージ２１の移動先の位置を表す設定値を入力すると、その設定値に応じてフィードモータ２２を正転又は逆転駆動する。位置検出回路７２は、エンコーダ２２ａが出力するパルス信号のパルス数をカウントする。そして、位置検出回路７２は、カウントしたパルス数を用いて移動ステージ２１の現在の位置（移動限界位置からの移動距離ｘ）を計算し、コントローラ９１及びフィードモータ制御回路７３に出力する。フィードモータ制御回路７３は、位置検出回路７２から入力した移動ステージ２１の現在の位置が、コントローラ９１から入力した移動先の位置と一致するまでフィードモータ２２を駆動する。

また、フィードモータ制御回路７３は、移動ステージ２１の移動速度を表す設定値をコントローラ９１から入力する。そして、エンコーダ２２ａから入力したパルス信号の単位時間当たりのパルス数を用いて、移動ステージ２１の移動速度を計算し、前記計算した移動ステージ２１の移動速度がコントローラ９１から入力した移動速度になるようにフィードモータ２２を駆動する。

一対のガイド２５，２５の上端は、板状の上壁２６によって連結されている。上壁２６には、図５に示すように、貫通孔２６ａが設けられていて、貫通孔２６ａの中心位置はＸ線出射器１０の出射口１１の中心位置に対向しており、Ｘ線出射器１０から出射されたＸ線は、出射口１１及び貫通孔２６ａを介してテーブル駆動機構２０内に入射する。

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５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、貫通孔２１ａが形成されている。移動ステージ２１には、出射口１１及び貫通孔２６ａ，２１ａの中心軸線位置を回転中心とする出力軸２７ａを有するスピンドルモータ２７が組み付けられている。出力軸２７ａは、円筒状に形成され、回転中心を中心軸とする断面円形の貫通孔２７ａ１を有する。スピンドルモータ２７の出力軸２７ａと反対側には、貫通孔２７ａ１の中心位置を中心軸線とする貫通孔２７ｂが設けられている。貫通孔２７ｂの内周面上には、貫通孔２７ｂの一部の内径を小さくするための円筒状の通路部材２８が固定されている。

また、スピンドルモータ２７内には、エンコーダ２２ａと同様のエンコーダ２７ｃが組み込まれている。エンコーダ２７ｃは、スピンドルモータ２７が所定の微小回転角度だけ回転する度に、ハイレベルとローレベルとに交互に切り替わるパルス列信号を、スピンドルモータ制御回路７４及び回転角度検出回路７５へ出力する。さらに、エンコーダ２７ｃは、スピンドルモータ２７が１回転するごとに、所定の短い期間だけローレベルからハイレベルに切り替わるインデックス信号を、コントローラ９１及び回転角度検出回路７５に出力する。

スピンドルモータ制御回路７４及び回転角度検出回路７５は、コントローラ９１からの指令により作動開始する。スピンドルモータ制御回路７４は、コントローラ９１から、スピンドルモータ２７の回転速度を表す設定値を入力する。そして、エンコーダ２７ｃから入力したパルス信号の単位時間当たりのパルス数を用いてスピンドルモータ２７の回転速度を計算し、計算した回転速度がコントローラ９１から入力した回転速度（設定値）になるように、駆動信号をスピンドルモータ２７に供給する。回転角度検出回路７５は、エンコーダ２７ｃから出力されたパルス列信号のパルス数をカウントし、そのカウント値を用いてスピンドルモータ２７の回転角度すなわちイメージングプレート１５の回転角度θｐを計算して、コントローラ９１に出力する。そして、回転角度検出回路７５は、エンコーダ２７ｃから出力されたインデックス信号を入力すると、カウント値を「０」に設定する。すなわち、インデックス信号を入力した位置が回転角度０度の基準位置である。

テーブル１６は、円形状に形成され、スピンドルモータ２７の出力軸２７ａの先端部に固定されている。テーブル１６の中心軸と、スピンドルモータ２７の出力軸の中心軸とは一致している。テーブル１６は、一体的に設けられて下面中央部から下方へ突出した突出部１７を有していて、突出部１７の外周面には、ねじ山が形成されている。突出部１７の中心軸は、スピンドルモータ２７の出力軸２７ａの中心軸と一致している。テーブル１６の下面には、イメージングプレート１５が取付けられる。イメージングプレート１５は、表面に蛍光体が塗布された円形のプラスチックフィルムである。イメージングプレート１５の中心部には、貫通孔１５ａが設けられていて、この貫通孔１５ａに突出部１７を通し、突出部１７の外周面上にナット状の固定具１８をねじ込むことにより、イメージングプレート１５が、固定具１８とテーブル１６の間に挟まれて固定される。固定具１８は、円筒状の部材で、内周面に、突出部１７のねじ山に対応するねじ山が形成されている。

テーブル１６、突出部１７及び固定具１８にも貫通孔１６ａ，１７ａ，１８ａがそれぞれ設けられており、貫通孔１６ａ，１７ａ，１８ａの中心軸はテーブル１６の中心軸と同じであり、貫通孔１８ａの内径は貫通孔１６ａ，１７ａに比べて小さく、前述した通路部材２８の内径と同じである。したがって、スピンドルモータ２７の出力軸２７ａから出射されたＸ線は、貫通孔１６ａ，１７ａ，１８ａを介するとともに、平面壁１１１に設けた円形孔１１１ａを介して外部下方に位置する測定対象物ＯＢに向かって出射される。この場合、通路部材２８の内径及び貫通孔１８ａの内径は小さいので、通路部材２８を介して貫通孔２７ｂ，２７ａ１，１６ａ，１７ａ内に入射したＸ線はやや拡散しているが、貫通孔１８ａから出射されるＸ線は貫通孔２７ａ１の軸線に平行な平行光となり、円形孔１１１ａから出射される。

イメージングプレート１５は、フィードモータ２２によって駆動されて、移動ステージ２１、スピンドルモータ２７及びテーブル１６と共に、原点位置から回折環を撮像する回折環撮像位置へ移動する。前述のように、この回折環撮像位置において、Ｘ線出射器１０から出射されたＸ線がテーブルＴＢ上の測定対象物ＯＢに照射されるようになっている。また、イメージングプレート１５は、スピンドルモータ２７によって駆動されて回転しながら、フィードモータ２２によって駆動されて、移動ステージ２１、スピンドルモータ２７及びテーブル１６と共に、撮像した回折環を読み取る回折環読取り領域内、及び回折環を消去する回折環消去領域内を移動する。なお、この場合のイメージングプレート１５の移動においては、イメージングプレート１５の中心軸が、Ｘ線出射器１０から出射されたＸ線の光軸と測定対象物ＯＢの法線とが成す平面内に保たれた状態で、前記Ｘ線の光軸に垂直な方向に移動する。

レーザ検出装置３０は、回折環を撮像したイメージングプレート１５にレーザ光を照射して、イメージングプレート１５から入射した光の強度を検出する。レーザ検出装置３０は、測定対象物ＯＢ及び回折環撮像位置にあるイメージングプレート１５からフィードモータ２２側に充分離れている。すなわち、イメージングプレート１５が回折環撮像位置にあるとき、測定対象物ＯＢにて回折したＸ線がレーザ検出装置３０によって遮られないようになっている。レーザ検出装置３０は、レーザ光源３１と、コリメートレンズ３２、反射鏡３３、偏光ビームスプリッタ３４、１／４波長板３５及び対物レンズ３６を備えている。

レーザ光源３１は、レーザ駆動回路７７によって制御されて、イメージングプレート１５に照射するレーザ光を出射する。レーザ駆動回路７７は、コントローラ９１によって制御され、レーザ光源３１から所定の強度のレーザ光が出射されるように、駆動信号を制御して供給する。レーザ駆動回路７７は、後述するフォトディテクタ４２から出力された受光信号を入力して、受光信号の強度が所定の強度になるようにレーザ光源３１に出力する駆動信号を制御する。これにより、イメージングプレート１５に照射されるレーザ光の強度が一定に維持される。

コリメートレンズ３２は、レーザ光源３１から出射されたレーザ光を平行光に変換する。反射鏡３３は、コリメートレンズ３２にて平行光に変換されたレーザ光を、偏光ビームスプリッタ３４に向けて反射する。偏光ビームスプリッタ３４は、反射鏡３３から入射したレーザ光の大半（例えば、９５％）をそのまま透過させる。１／４波長板３５は、偏光ビームスプリッタ３４から入射したレーザ光を直線偏光から円偏光に変換する。対物レンズ３６は、１／４波長板３５から入射したレーザ光をイメージングプレート１５の表面に集光させる。この対物レンズ３６から出射されるレーザ光の光軸は、Ｘ線出射器１０から出射されたＸ線の光軸と測定対象物ＯＢの法線とが成す平面内であって、前記Ｘ線の光軸に平行な方向、すなわち移動ステージ２１の移動方向に対して垂直な方向である。

対物レンズ３６には、フォーカスアクチュエータ３７が組み付けられている。フォーカスアクチュエータ３７は、対物レンズ３６をレーザ光の光軸方向に移動させるアクチュエータである。なお、対物レンズ３６は、フォーカスアクチュエータ３７が通電されていないときに、その可動範囲の中心に位置する。

対物レンズ３６によって集光されたレーザ光を、イメージングプレート１５の表面であって、回折環が撮像されている部分に照射すると、輝尽発光（Ｐｈｏｔｏ−Ｓｔｉｍｕｌａｔｅｄ Ｌｕｍｉｎｅｓｅｎｃｅ）現象が生じる。すなわち、回折環を撮像した後、イメージングプレート１５にレーザ光を照射すると、イメージングプレート１５の蛍光体が回折Ｘ線の強度に応じた光であって、レーザ光の波長よりも波長が短い光を発する。イメージングプレート１５に照射されて反射したレーザ光の反射光及び蛍光体から発せられた光は、対物レンズ３６及び１／４波長板３５を通過して、偏光ビームスプリッタ３４にて反射する。偏光ビームスプリッタ３４の反射方向には、集光レンズ３８、シリンドリカルレンズ３９及びフォトディテクタ４０が設けられている。集光レンズ３８は、偏光ビームスプリッタ３４から入射した光を、シリンドリカルレンズ３９に集光する。シリンドリカルレンズ３９は、透過した光に非点収差を生じさせる。フォトディテクタ４０は、分割線で区切られた４つの同一正方形状の受光素子からなる４分割受光素子によって構成されており、時計回りに配置された受光領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに入射した光の強度に比例した大きさの検出信号を受光信号（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）として、増幅回路７８に出力する。

増幅回路７８は、フォトディテクタ４０から出力された受光信号（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）をそれぞれ同じ増幅率で増幅して受光信号（ａ’，ｂ’，ｃ’，ｄ’）を生成し、フォーカスエラー信号生成回路７９及びＳＵＭ信号生成回路８０へ出力する。本実施形態においては、非点収差法によるフォーカスサーボ制御を用いる。フォーカスエラー信号生成回路７９は、増幅された受光信号（ａ’，ｂ’，ｃ’，ｄ’）を用いて、演算によりフォーカスエラー信号を生成する。すなわち、フォーカスエラー信号生成回路７９は、（ａ’＋ｃ’）−（ｂ’＋ｄ’）の演算を行い、この演算結果をフォーカスエラー信号としてフォーカスサーボ回路８１へ出力する。フォーカスエラー信号（ａ’＋ｃ’）−（ｂ’＋ｄ’）は、レーザ光の焦点位置のイメージングプレート１５の表面からのずれ量を表している。

フォーカスサーボ回路８１は、コントローラ９１により制御され、フォーカスエラー信号に基づいて、フォーカスサーボ信号を生成してドライブ回路８２に出力する。ドライブ回路８２は、このフォーカスサーボ信号に応じてフォーカスアクチュエータ３７を駆動して、対物レンズ３６をレーザ光の光軸方向に変位させる。この場合、フォーカスエラー信号（ａ’＋ｃ’）−（ｂ’＋ｄ’）の値が常に一定値（例えば、ゼロ）となるようにフォーカスサーボ信号を生成することにより、イメージングプレート１５の表面にレーザ光を集光させ続けることができる。

ＳＵＭ信号生成回路８０は、受光信号（ａ’，ｂ’，ｃ’，ｄ’）を合算してＳＵＭ信号（ａ’＋ｂ’＋ｃ’＋ｄ’）を生成し、Ａ／Ｄ変換回路８３に出力する。ＳＵＭ信号の強度は、イメージングプレート１５にて反射したレーザ光の強度と輝尽発光により発生した光の強度を合わせた強度に相当するが、イメージングプレート１５にて反射したレーザ光の強度はほぼ一定であるので、ＳＵＭ信号の強度は、輝尽発光により発生した光の強度に相当する。すなわち、ＳＵＭ信号の強度は、イメージングプレート１５に入射した回折Ｘ線の強度に相当する。Ａ／Ｄ変換回路８３は、コントローラ９１によって制御され、ＳＵＭ信号生成回路８０からＳＵＭ信号を入力し、入力したＳＵＭ信号の瞬時値をディジタルデータに変換してコントローラ９１に出力する。

また、レーザ検出装置３０は、集光レンズ４１及びフォトディテクタ４２を備えている。集光レンズ４１は、レーザ光源３１から出射されたレーザ光の一部であって、偏光ビームスプリッタ３４を透過せずに反射したレーザ光をフォトディテクタ４２の受光面に集光する。フォトディテクタ４２は、受光面に集光された光の強度に応じた受光信号を出力する受光素子である。従って、フォトディテクタ４２は、レーザ光源３１が出射したレーザ光の強度に対応した受光信号をレーザ駆動回路７７へ出力する。

また、対物レンズ３６に隣接して、ＬＥＤ光源４３が設けられている。ＬＥＤ光源４３は、ＬＥＤ駆動回路８４によって制御されて、可視光を発して、イメージングプレート１５に撮像された回折環を消去する。ＬＥＤ駆動回路８４は、コントローラ９１によって制御され、ＬＥＤ光源４３に、所定の強度の可視光を発生させるための駆動信号を供給する。

また、Ｘ線回折測定装置は、図２及び図５に示すように、ＬＥＤ光源４４を有する。ＬＥＤ光源４４は、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、ケース１００内に固定されたモータ４６の出力軸４６ａに固着されており、モータ４６の回転により、テーブル駆動機構２０の上壁２６に平行な面内を回転する。テーブル駆動機構２０の上壁２６にはストッパ部材４７ａ，４７ｂが設けられており、ストッパ部材４７ａは、プレート４５を図６のＤ１方向に回転させたとき、ＬＥＤ光源４４がＸ線出射器１０の出射口１１及びテーブル駆動機構２０の上壁２６の貫通孔２６ａに対向する位置（Ａ位置）に静止するように、プレート４５の回転を規制する。一方、ストッパ部材４７ｂは、プレート４５を図６のＤ２方向に回転させたとき、プレート４５がＸ線出射器１０の出射口１１とテーブル駆動機構２０の上壁２６の貫通孔２６ａとの間を遮断しない位置（Ｂ位置）に静止するように、プレート４５の回転を規制する。言い換えれば、Ａ位置は、プレート４５が図１、図２及び図５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り、プレート４５がＡ位置にあるとき、その一部は、貫通孔２６ａ，２１ａ、通路部材２８の通路及び貫通孔２７ｂを介して、スピンドルモータ２７の出力軸２７ａの貫通孔２７ａ１に入射し、貫通孔１６ａ，１７ａ，１８ａ及び平面壁１１１の円形孔１１１ａから出射される。このＬＥＤ光の場合も、通路部材２８の内径及び貫通孔１８ａの内径は小さいので、通路部材２８を介して貫通孔２７ｂ，２７ａ１，１６ａ，１７ａ内に入射したＸ線はやや拡散しているが、貫通孔１８ａから出射されるＬＥＤ光は貫通孔２７ａ１の軸線に平行な平行光となり、円形孔１１１ａから出射される。したがって、ＬＥＤ光源４４、通路部材２８、貫通孔１８ａなどが、可視光である平行光を測定対象物ＯＢに出射する本発明の可視光出射器を構成する。

モータ４６はエンコーダ２２ａ，２７ａと同様なエンコーダ４６ｂを備えており、エンコーダ４６ｂはモータ４６が所定の微小回転角度だけ回転する度に、ハイレベルとローレベルとに交互に切り替わるパルス列信号を回転制御回路８６に出力する。回転制御回路８６は、コントローラ９１から回転方向と回転開始の指示が入力されると、モータ４６に駆動信号を出力して、モータ４６を指示方向に回転させる。そして、エンコーダ４６ｂからのパルス列信号の入力が停止すると、駆動信号の出力を停止する。これにより、プレート４５を、上述したＡ位置及びＢ位置までそれぞれ回転させることができる。

ケース１００の平面壁１１４には結像レンズ４８が設けられているとともに、ケース１００内部には撮像器４９が設けられている。撮像器４９は、多数の撮像素子をマトリクス状に配置したＣＣＤ受光器又はＣＭＯＳ受光器で構成され、各撮像素子で受光した光の強度に応じた大きさの受光信号（撮像信号）を撮像素子ごとにセンサ信号取出回路８７にそれぞれ出力する。これらの結像レンズ４８及び撮像器４９は、イメージングプレート１５に対して設定された位置にある測定対象物ＯＢにおけるＬＥＤ光の出射点を中心とした領域の画像を撮像する。すなわち、結像レンズ４８及び撮像器４９は、測定対象物ＯＢを撮像するディジタルカメラとして機能する。このイメージングプレート１５に対して設定された位置とは、前記測定対象物ＯＢにおけるＸ線及びＬＥＤ光の出射点（照射点）からイメージングプレート１５までの垂直距離Ｌが、予め決められた所定距離Ｌｏとなる位置である。なお、この場合の結像レンズ４８及び撮像器４９による被写界深度は、前記出射点を中心とした前後の範囲で設定されている。センサ信号取出回路８７は、撮像器４９の各撮像素子からの受光信号（撮像信号）を、各撮像素子の位置（すなわち画素位置）が分かるデータと共にコントローラ９１に出力する。したがって、コントローラ９１には、測定対象物ＯＢにおけるＬＥＤ光の照射点Ｐ１（図１０〜図１２参照）を含む、照射点Ｐ１近傍の画像を表す画像データが出力されることになる。

また、結像レンズ４８の光軸と、測定対象物ＯＢに照射されるＸ線及びＬＥＤ光の光軸を含む平面は、平面壁１０３，１０４と平行であるともに、平面壁１０９〜１１１に対して垂直である。また、結像レンズ４８の光軸と、測定対象物ＯＢに照射されるＸ線及びＬＥＤ光の光軸が交わる点は、イメージングプレート１５に対して設定された位置にある測定対象物ＯＢにおけるＸ線及びＬＥＤ光の出射点（照射点）である。さらに、設定された位置にある測定対象物ＯＢにおけるＸ線及びＬＥＤ光の出射点を通り、かつ平面壁１０９〜１１１及びイメージングプレート１５の法線に対する結像レンズ４８の光軸がなす角度は、Ｘ線出射器１０から出射されるＸ線及びＬＥＤ光源４４から出射されるＬＥＤ光の光軸が前記法線に対してなす角度（Ｘ線及びＬＥＤ光の入射角度φ）に等しい。

したがって、測定対象物ＯＢがイメージングプレート１５に対して設定された位置にある状態で、ＬＥＤ光源４４からのＬＥＤ光を測定対象物ＯＢに照射した場合には、照射点Ｐ１を含む測定対象物ＯＢの画像が撮像器４９で撮像されることに加えて、測定対象物ＯＢにて反射したＬＥＤ光の受光点Ｐ２（図１１，１２参照）も撮像器４９で照射点Ｐ１と同じ位置に撮像されることになる。すなわち、測定対象物ＯＢに照射されるＬＥＤ光は平行光であり、測定対象物ＯＢにおけるＬＥＤ光の照射点において、ＬＥＤ光は散乱光と、略平行光のまま反射する反射光を発生させる。そして、散乱光のうち結像レンズ４８に入射した光は撮像器４９の位置で結像して照射点Ｐ１の画像となり、結像レンズ４８に入射した反射光は結像レンズ４８により集光されて撮像器４９で受光され、受光点Ｐ２の画像となる。測定対象物ＯＢが設定された位置にあるとき、結像レンズ４８に入射する散乱光の光軸と反射光の光軸は、いずれも結像レンズ４８の光軸と一致するため、照射点Ｐ１の画像と受光点Ｐ２の画像は同じ位置になる。なお、撮像器４９は測定対象物ＯＢを撮像するもので、撮像器４９は結像レンズ４８の焦点位置よりも若干量だけ後方に位置するので、厳密には、撮像器４９によって受光される反射光は集光した後にやや拡散したものである。

コンピュータ装置９０は、コントローラ９１、入力装置９２及び表示装置９３からなる。コントローラ９１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、大容量記憶装置などを備えたマイクロコンピュータを主要部とした電子制御装置であり、大容量記憶装置に記憶された各種プログラムを実行してＸ線回折測定装置の作動を制御する。入力装置９２は、コントローラ９１に接続されて、作業者により、各種パラメータ、作業指示などの入力のために利用される。表示装置９３は、表示画面上に撮像器４９によって撮像された照射点Ｐ１及び受光点Ｐ２を含む画像に加えて、ケース１００の測定対象物ＯＢに対する位置及び姿勢を適正に設定するためのマークも表示される。このマークに関しては、詳しく後述する。さらに、表示装置９３は、作業者に対して各種の設定状況、作動状況、測定結果なども視覚的に知らせる。高電圧電源９５は、Ｘ線出射器１０にＸ線出射のための高電圧及び電流を供給する。

前記のように構成したＸ線回折測定装置は、図７に示すように、移動装置２００により測定対象物ＯＢの測定位置に移動されるようになっており、Ｘ線回折測定装置は、回折環形成装置としての移動装置２００を含む。移動装置２００は、測定対象物ＯＢが載置されるテーブルＴＢに立設固定された支持ロッド２０１を備えている。テーブルＴＢは、平板で構成されて、脚を介して測定場所の床面上に配置される。支持ロッド２０１は、下端に設けた固定部材２０２により、テーブルＴＢの端部に着脱可能に組み付けられる。支持ロッド２０１には環状部材２０３が上下方向に移動可能に組み付けられるとともに、所望の高さ位置に固定されるようになっている。

この移動装置２００は、円筒状の第１乃至第５ロッド２０４〜２０８を有する。第１ロッド２０４は、基端側にて環状部材２０３に固定されている。第１乃至第５ロッド２０４〜２０８は、図示矢印方向に回転する第１乃至第４回転関節２０９〜２１２により、それぞれ連結されている。第５ロッド２０８の先端側は図示矢印方向に回転する第５回転関節２１３の基端側に接続され、第５回転関節２１３の先端側はケース１００の平面壁１０４に固定されている。このような第１乃至第５回転関節２０９〜２１３により、ケース１００はテーブルＴＢの上方にて移動可能かつ任意の方向に回転可能である。特に、ケース１００の近傍の第３乃至第５回転関節２１１〜２１３は互いに直交する３つの軸線周りに回転可能であるので、ケース１００をテーブルＴＢ上に置かれた測定対象物ＯＢに対して任意の姿勢に設定することができる。

以下に、上記のように構成した回折環形成装置を含むＸ線回折測定装置を用いて、回折環を形成してその形状を検出することにより、測定対象物ＯＢの残留応力を求める具体的方法について説明する。この残留応力の測定においては、Ｘ線回折測定装置を図１及び図７に示すように構成するとともに、電源を投入することによりＸ線回折測定装置の作動を開始させる。そして、測定対象物ＯＢをテーブルＴＢ上に載置して、図８に示すようなケース１００の第１配置工程Ｓ１、ケース１００の第２配置工程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を行う。この場合、測定対象物ＯＢは種々の形状を有するとともに、残留応力の測定に関しては、測定位置、測定方向、及びＸ線の入射角度も種々の態様があるので、ケース１００の第１及び第２配置工程Ｓ１，Ｓ２においては、ケース１００を測定対象物ＯＢに対して種々の形態で配置させる。

第１配置工程Ｓ１では、目視により、第１乃至第５回転関節２０９〜２１３を回転させるとともに、環状部材２０３を上下動させて、Ｘ線の照射点が測定対象物ＯＢの指定される測定位置に設定され、Ｘ線の照射方向（残留応力の測定方向）が指定された方向に設定され、Ｘ線の入射角度が所定角度に設定され、かつＸ線の照射点からイメージングプレートまでの距離が所定距離Ｌｏに設定されるように、すなわちＸ線の測定対象物ＯＢに対する照射状態が設定状態となるように、ケース１００をテーブルＴＢ上に載置された測定対象物ＯＢに対して配置させる。なお、この第１配置工程Ｓ１において、ＬＥＤ光源４４からのＬＥＤ光を測定対象物ＯＢに照射し、照射点Ｐ１を目視することにより、ケース１００を測定対象物ＯＢに対して配置するようにしてもよい。ただし、この第１配置工程Ｓ１によるケース１００の配置は、目視で行われるので、ケース１００は精度よく配置されない。

そこで、第１配置工程Ｓ１の終了後、第２配置工程Ｓ２において、ＬＥＤ光源４４からのＬＥＤ光を測定対象物ＯＢに照射して、撮像器４９による撮像画像を見ながら、第１乃至第５回転関節２０９〜２１３（特に、第３乃至第５回転関節２１１〜２１３）を回転させるとともに、環状部材２０３を上下動させて、Ｘ線の測定対象物ＯＢに対する照射状態が高精度で設定状態となるように、ケース１００を測定対象物ＯＢに対して配置する。その後、回折環撮像工程Ｓ３において、Ｘ線出射器１０を作動させて、測定対象物ＯＢにＸ線を照射することにより、イメージングプレート１５に回折環を記録し、回折環読取り工程Ｓ４において、レーザ検出装置３０を作動させて、イメージングプレート１５に記録された回折環を読取る。そして、回折環消去工程Ｓ５において、ＬＥＤ光源４３を作動させて、イメージングプレート１５に記録された回折環を消去し、残留応力計算工程Ｓ６において前記読取った回折環を表すデータを用いて測定対象物ＯＢの残留応力を計算する。この残留応力の計算後、測定すべき残留応力が残っていれば、前述した第１配置工程Ｓ１、第２配置工程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を繰返し行う。その後、電源をオフすることによりＸ線回折測定装置の作動を停止させる。以下、測定対象物ＯＢの形状及び測定態様に応じた代表的な処理について具体的に説明する。

（１）測定例１
まず、残留応力の測定例１として、平板状の測定対象物ＯＢの上面部における残留応力を測定する場合について説明する。この測定においては、ケース１００の第１及び第２配置工程Ｓ１，Ｓ２において、テーブルＴＢ上に載置された測定対象物ＯＢに対して、Ｘ線の照射点が測定対象物ＯＢの指定される測定位置に設定され、Ｘ線の照射方向（残留応力の測定方向）が指定された方向（本実施形態では図９のＹ方向）に設定され、Ｘ線の入射角度φが所定角度φｏ（本実施形態では３５度）に設定され、かつＸ線の照射点からイメージングプレートまでの距離が前記所定距離Ｌｏに設定されるように、Ｘ線回折測定装置のケース１００を測定対象物ＯＢに対して配置させる。

まず、ケース１００の第１配置工程Ｓ１において、目視により、第１乃至第５回転関節２０９〜２１３を回転させるとともに、環状部材２０３を上下動させて、図９に示すように、ケース１００の平面壁１０３，１０４が測定対象物ＯＢの上面（テーブルＴＢの上面とほぼ同じ）に垂直かつＹ軸方向になるとともに、ケース１００の平面壁１０５が測定対象物ＯＢの上面（テーブルＴＢの上面）と平行になるようにして、平面壁１０５を測定対象物ＯＢの上面に接近させる。

例えば、第１乃至第２回転関節２０９，２１０を回転させるともに、環状部材２０３を上下動作させて、ケース１００が測定対象物ＯＢの測定位置のほぼ上方に位置させる。その後、第３乃至第５回転関節２１１〜２１３を回転させて、ケース１００の平面壁１１８，１１０が測定対象物ＯＢの上面（すなわちテーブルＴＢの上面）に平行であり、かつ平面壁１０３，１０４が測定対象物ＯＢの上面（すなわちテーブルＴＢの上面）に対して垂直かつＹ軸方向に延設されるように、ケース１００を位置させる。すなわち、ケース１００が、その平面壁１０３，１０４をＹ軸方向に延設させた状態で、水平状態に設定する。そして、第５回転関節２１３を３５度回転させて平面壁１０５が測定対象物ＯＢの上面と平行になるようにするとともに、環状部材２０３を下方に移動させて平面壁１０５を測定対象物ＯＢの上面近傍まで移動する。

さらに、目視により、第１乃至第５回転関節２０９〜２１３を回転させるとともに、環状部材２０３を上下動させて、微調整を行う。なお、測定対象物ＯＢが小型であり、簡単に移動できる場合には、測定対象物ＯＢ自体をテーブルＴＢ上にて手動で移動させてもよい。また、前記目視によるケース１００の第１配置工程Ｓ１においても、前述のように、ケース１００の第２配置工程Ｓ２と同様に、ＬＥＤ光を測定対象物ＯＢに照射して、目視によりＸ線の照射点の位置を設定するようにしてもよい。このケース１００の第１配置工程Ｓ１により、Ｘ線回折測定装置のケース１００は、前述した設定状態にほぼ配置される。しかし、このケース１００の第１配置工程Ｓ１では、目視によるケース１００の配置であるので、ケース１００が前述した設定状態に正確に配置されることはない。

次に、ケース１００の第２配置工程Ｓ２について説明する。このケース１００の第２配置工程Ｓ２においては、作業者は、入力装置９２を操作して、ケース１００の第２配置工程Ｓ２の開始をコントローラ９１に指示する。この指示に応答して、コントローラ９１は、フィードモータ制御回路７３を制御して、イメージングプレート１５を回折環撮像位置（図９(Ａ)の状態）に移動させる。また、コントローラ９１は、回転制御回路８６を制御し、モータ４６をストッパ部材４７ａによりプレート４５の回転が停止するまで図６のＤ１方向に回転させて、プレート４５をＡ位置まで回転させる。この状態では、ＬＥＤ光源４４がテーブル駆動機構２０の上壁２６に設けた貫通孔２６ａに対向して位置する。

その後、コントローラ９１は、ＬＥＤ駆動回路８５を制御して、ＬＥＤ光源４４を点灯させる。このＬＥＤ光源４４の点灯により、ＬＥＤ光源４４から出射されて拡散された可視光であるＬＥＤ光の一部は、貫通孔２６ａ、通路部材２８、貫通孔２７ｂ，２７ａ１，１６ａ，１７ａ，１８ａを介して固定具１８から出射される。この場合、通路部材２８及び貫通孔１８ａの内径は小さく、貫通孔１８ａから出射されるＬＥＤ光は貫通孔２７ａ１の軸線に平行な平行光となる。この平行光であるＬＥＤ光は、ケース１００の平面壁１１１に設けた円形孔１１１ａから外部へ出射され、測定対象物ＯＢに照射される。

次に、コントローラ９１は、センサ信号取出回路８７に撮像器４９からの撮像信号の入力を指示して、撮像器４９による撮像信号をセンサ信号取出回路８７からコントローラ９１に出力させる。コントローラ９１は、この撮像信号を表示装置９３に出力して、撮像器４９によって撮像されたＬＥＤ光の照射位置近傍の画像を表示装置９３に表示させる。この場合、表示装置９３に表示される画像には、前記ＬＥＤ光の照射位置近傍の画像の中に、測定対象物ＯＢにおけるＬＥＤ光の照射点Ｐ１の画像がある。また、測定対象物ＯＢのＬＥＤ光の照射点で反射した反射光が結像レンズ４８により集光されて、撮像器４９が受光した受光点Ｐ２も画像として表示される。さらに、コントローラ９１は、撮像器４９によって撮像された照射点Ｐ１及び受光された受光点Ｐ２を含む、撮像器４９からの撮像信号によって表示される画像とは独立して、結像レンズ４８の光軸が撮像器４９と交差する位置に相当する撮影画像上の位置に十字マークを表示する。この十字マークは、図１０(Ｂ)乃至図１２(Ｂ)に破線で示すものであり、図９のＸ軸方向及びＹ軸方向にそれぞれ対応している。

この場合、十字マークのクロス点は表示装置９３の画面の中心に位置し、十字マークのＸ軸方向は画面の横方向に対応し、十字マークのＹ軸方向は画面の縦方向に対応する。そして、十字マークのクロス点は、測定対象物ＯＢにおけるＬＥＤ光の照射点からイメージングプレート１５までの距離Ｌが所定距離Ｌｏであるときに、照射点Ｐ１が撮像器４９に撮像される位置であると同時に、距離Ｌが所定距離Ｌｏであり、測定対象物ＯＢにおける照射点を通る測定対象物ＯＢの表面に対して、測定対象物ＯＢに照射されるＬＥＤ光の光軸の角度φ（入射角度φ）が所定角度φｏであるとき、測定対象物ＯＢでの反射光が結像レンズ４８により集光されて、撮像器４９に受光点Ｐ２として受光される位置である。また、十字マークのＹ軸方向がＬＥＤ光及びＸ線の照射方向であり、測定対象物ＯＢの表面に投影させた方向が残留応力の測定方向である。すなわち、十字マークのクロス点は、表示装置９３の表示画面上で、撮像器４９によって撮像されたＬＥＤ光の照射点Ｐ１及び撮像器４９にて受光された受光点Ｐ２を合わせるべき点であり、Ｙ軸方向がＬＥＤ光及びＸ線の照射方向を示す。

次に、作業者は、表示装置９３に表示される画像を見ながら、第１乃至第５回転関節２０９〜２１３を回転させるとともに、環状部材２０３を上下動させることにより、ケース１００の測定対象物ＯＢに対する配置を微調整して、ＬＥＤ光の照射点Ｐ１及び受光された受光点Ｐ２が十字マークのクロス点に位置し、かつＬＥＤ光の照射方向（Ｙ軸方向）を測定対象物ＯＢに投影させた方向が残留応力の測定方向になるようにする。また、この場合も、測定対象物ＯＢ自体をテーブルＴＢ上にて手動で移動させてもよい。

この場合、例えば、第１乃至第３回転関節２０９〜２１１を回転させることにより、ケース１００を測定対象物ＯＢに対してＸ軸方向及びＹ軸方向にそれぞれ移動させるとともに、ケース１００をＸ−Ｙ平面内で回転させて、画面上における照射点すなわちレーザ光の照射位置を測定対象物ＯＢの所定位置（測定箇所）に設定するとともに、測定対象物ＯＢの所定方向（測定方向）が十字マークのＹ軸方向に一致するようにして、測定対象物ＯＢに照射されるＬＥＤ光の照射方向を所定方向（測定方向）に設定する。また、環状部材２０３を上下動させることにより、ケース１００をＺ軸方向（すなわち高さ方向）に移動させて、照射点Ｐ１が十字マークのクロス点と一致するようにして、測定対象物ＯＢにおける照射点からイメージングプレート１５までの垂直距離Ｌを所定距離Ｌｏに設定する。さらに、第４及び第５回転関節２１２，２１３を回転させることにより、ケース１００をＸ軸周り及びＹ軸周りに回転させて、受光点Ｐ２が十字マークのクロス点と一致するようにして、測定対象物ＯＢにおける照射点を通る測定対象物ＯＢの表面の法線に対する測定対象物ＯＢに照射されるＬＥＤ光の角度（入射角度φ）を所定角度φｏに設定する。

この表示装置９３の画像を見ながらのケース１００のＸ軸方向位置、Ｙ軸方向位置、Ｚ軸方向位置（高さ）、Ｘ軸周りの傾斜角及びＹ軸周りの傾斜角の調整について、図１０乃至図１２を用いて詳しく説明すると、前記調整は以下の手順(ａ)〜(ｃ)のように行われる。なお、図１０(Ｂ)、図１１(Ｂ)及び図１２(Ｂ)は表示装置９３に表示される画像を示しており、この場合、測定対象物ＯＢが明確に分かるように、測定対象物ＯＢの輪郭が画像上に現れるようにしているが、測定対象物ＯＢにおける測定箇所及びＬＥＤ光の照射方向が視認できれば、測定対象物ＯＢにおける残留応力の測定箇所部分のみが画像上に現れるようにしてもよい。

(ａ)まず、図１０(Ａ)(Ｂ)に示すように、第１乃至第３回転関節２０９〜２１１を回転させることによりケース１００をＸ軸方向及びＹ軸方向にそれぞれ移動させるとともに、第３回転関節２１１を回転させることによりケース１００をＸ−Ｙ平面内で回転させて、ＬＥＤ光の照射点Ｐ１すなわち測定対象物ＯＢに対するＬＥＤ光の照射点Ｐ１（照射位置）が測定対象物ＯＢの所定位置（測定箇所）になるとともに、測定対象物ＯＢに対するＬＥＤ光の照射方向である十字マークのＹ軸方向が所定方向（測定方向）になるようにする。この操作中、環状部材２０３を上下動させることにより、ケース１００をＺ軸方向（高さ方向）に移動させて、ＬＥＤ光の照射点Ｐ１が十字マークのクロス点になるように調整する。特に、ケース１００のＸ軸方向及びＹ軸方向の移動調整により、照射点Ｐ１を測定対象物ＯＢの所定位置に設定しても、その後に、照射点Ｐ１が十字マークのクロス点に位置するように、ケース１００のＺ軸方向への移動調整を行うと、照射点Ｐ１（照射位置）は測定対象物ＯＢのＹ軸方向に多少ずれるので、これらの位置調整を繰り返し行う必要がある。なお、図１０(Ｂ)においては、測定対象物ＯＢの上面の傾きが大きく、反射光の受光点Ｐ２（図１１(Ｂ)参照）は画像上に現れていないものとしている。

(ｂ)次に、図１１(Ａ)(Ｂ)に示すように、第４及び第５回転関節２１２，２１３を回転させることによりケース１００をＸ軸周り及びＹ軸周りにそれぞれ回動させて、平行光であるＬＥＤ光の反射光の受光点Ｐ２が画像の中心（十字マークのクロス点）になるように調整する。

(ｃ)さらに、図１２(Ａ)(Ｂ)に示すように、第１乃至第５回転関節２０９〜２１３を回転させるとともに、環状部材２０３を上下動させることにより、ケース１００のＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の位置、並びにＸ軸周り及びＹ軸周りの傾斜角を微調整して、ＬＥＤ光の照射点Ｐ１（照射位置）が測定対象物ＯＢの所定位置（測定箇所）に位置し、ＬＥＤ光の照射点Ｐ１及び反射光の受光点Ｐ２が十字マークのクロス点に完全に一致するようにする。また、測定対象物ＯＢの残留応力の測定方向と画像の縦方向（Ｙ軸方向）とがずれたときは、第１乃至第３回転関節２０９〜２１１（特に、第３回転関節２１１）を回転させてケース１００のＸ−Ｙ平面における向きを微調整する。

このようなＬＥＤ光の照射点Ｐ１及び受光点Ｐ２の位置調整、並びにケース１００のＸ−Ｙ平面内での向きの調整により、Ｘ線出射器１０から測定対象物ＯＢに照射されるＸ線は測定箇所になるとともに、照射されるＸ線の測定対象物ＯＢの表面の投影方向（残留応力の測定方向）は設定方向となる。また、Ｘ線の照射点からイメージングプレート１５までの距離Ｌは所定距離Ｌｏになる。さらに、測定対象物ＯＢの表面の法線に対する、Ｘ線出射器１０から測定対象物ＯＢの表面に出射されるＸ線の角度φ（Ｘ線の入射角度φ）は所定角度φｏになる。

このような画像を用いた調整の終了後、作業者は、入力装置９２を操作して、コントローラ９１に調整終了を指示する。この指示に応答して、コントローラ９１は、ＬＥＤ駆動回路８５を制御してＬＥＤ光源４４を消灯させ、センサ信号取出回路８７を制御して撮像器４９から撮像信号の入力停止及び撮像信号のコントローラ９１への出力を停止させ、かつ回転制御回路８６を制御してモータ４６を作動させることにより、ストッパ部材４７ｂにより回転が停止するまでプレート４５を図６のＤ２方向に回転させて、プレート４５をＢ位置まで回転させる。このプレート４５の回転により、Ｘ線出射器１０からのＸ線がテーブル駆動機構２０の上壁２６に設けた貫通孔２６ａに入射され得る状態となる。これにより、ケース１００の第２配置工程Ｓ２が終了する。

前記ケース１００の第２配置工程Ｓ２の終了後の回折環撮像工程Ｓ３においては、作業者は、入力装置９２を用いて、測定対象物ＯＢの材質（例えば、鉄）を入力し、残留応力の測定開始をコントローラ９１に指示する。これにより、コントローラ９１は、まずイメージングプレート１５が撮像位置にある状態で、スピンドルモータ制御回路７４を制御して、イメージングプレート１５を低速回転させ、エンコーダ２７ｃからインデックス信号を入力した時点で、イメージングプレート１５の回転を停止させる。これにより、後述する回折環読取り工程Ｓ４による回折環の読取り開始時における、イメージングプレート１５の回転角度が０度に設定される。

次に、コントローラ９１は、Ｘ線制御回路７１を制御してＸ線出射器１０にＸ線の出射を開始させ、所定時間の経過後に、Ｘ線制御回路７１を制御してＸ線出射器１０にＸ線の出射を停止させる。これにより、Ｘ線出射器１０から出射されたＸ線は、貫通孔２６ａ，２１ａ、通路部材２８、貫通孔２７ｂ，２７ａ１，１６ａ，１７ａ，１８ａ及び円形孔１１１ａを介して外部に出射され、測定対象物ＯＢの測定箇所に所定時間だけ照射される。この測定対象物ＯＢへのＸ線の所定時間の照射により、測定対象物ＯＢの測定箇所から回折Ｘ線が発生し、イメージングプレート１５には回折環が撮像される。なお、この場合におけるＸ線出射器１０から測定対象物ＯＢの表面に出射されるＸ線の光軸方向は前記ＬＥＤ光の場合と同じであり、Ｘ線の測定対象物ＯＢに対する入射角度φは、上述したＬＥＤ光の場合と同様な所定角度φｏである。

このような回折環撮像工程Ｓ３の後、コントローラ９１は、自動的に又は作業者による入力装置９２を用いた指示により、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。このイメージングプレート１５の読取り開始位置とは、対物レンズ３６の中心すなわちレーザ光の照射位置が回折環基準半径Ｒｏの円に対して若干だけ内側になるような位置である。この場合、位置検出回路７２から出力される位置信号は、移動ステージ２１が移動限界位置にある状態から移動ステージ２１が移動した移動距離ｘを表しており、移動ステージ２１すなわちテーブル１６（イメージングプレート１５）が移動限界位置にある状態で、テーブル１６（イメージングプレート１５）の中心から対物レンズ３６の中心位置までの距離は予め決められた所定値である。したがって、イメージングプレート１５の読取り開始位置への移動は、位置検出回路７２からの位置信号を用いて行われる。

回折環基準半径Ｒｏとは、測定対象物ＯＢの残留応力が「０」であるときに、測定対象物ＯＢに対するＸ線の照射によりイメージングプレート１５上に形成される回折環の半径であり、測定対象物ＯＢにおけるＸ線の回折角度φｘ及びイメージングプレート１５から測定対象物ＯＢまでの距離Ｌに応じて決まる。そして、Ｘ線の回折角度φｘは測定対象物ＯＢの材質で決まり、前記距離Ｌは前記ケース１００の第２配置工程Ｓ２での調整で設定されて予め決められた所定距離Ｌｏである。したがって、測定対象物ＯＢの材質ごとに予め回折角φｘを記憶しておけば、前記入力した測定対象物ＯＢの材質を用いることにより、コントローラ９１は回折環基準半径ＲｏをＲｏ＝Ｌ・ｔａｎ（φｘ）の演算によって自動的に計算する。なお、同一の材質の測定対象物ＯＢの残留応力を繰り返し測定する場合には、前記回折環基準半径Ｒｏを計算することなく、繰り返し利用できる。

次に、コントローラ９１は、スピンドルモータ制御回路７４に、イメージングプレート１５が所定の一定回転速度で回転するように、スピンドルモータ２７の回転を制御させる。また、レーザ駆動回路７７を制御してレーザ光源３１によるレーザ光のイメージングプレート１５に対する照射を開始させる。その後、コントローラ９１は、フォーカスサーボ回路８１にフォーカスサーボ制御の開始を指示して、フォーカスサーボ回路８１にフォーカスサーボ制御を開始させる。したがって、対物レンズ３６が、レーザ光の焦点がイメージングプレート１５の表面に合うように光軸方向に駆動制御される。

次に、コントローラ９１は、回転角度検出回路７５及びＡ／Ｄ変換回路８３を作動させて、回転角度検出回路７５からスピンドルモータ２７（イメージングプレート１５）の基準位置からの回転角度θｐを入力させ始めるとともに、Ａ／Ｄ変換回路８３からＳＵＭ信号の瞬時値のディジタルデータをコントローラ９１に出力させ始める。次に、コントローラ９１は、フィードモータ制御回路７３を制御してフィードモータ２２を回転させて、イメージングプレート１５を読取り開始位置から図１の右下方向（図２の右方向）へ一定速度で移動させる。これにより、レーザ光の照射位置が、イメージングプレート１５において、回折環基準半径Ｒｏの若干内側の位置から外側方向に一定速度で相対移動し始める。この若干内側の位置は、撮像した回折環の半径が回折環基準半径Ｒｏからずれる可能性のある位置よりもやや内側の位置である。これにより、レーザ光の照射位置は、相対的にイメージングプレート１５上を螺旋状に回転し始める。

その後、コントローラ９１は、イメージングプレート１５が所定の小さな角度だけ回転するごとに、ＳＵＭ信号の瞬時値のディジタルデータをＡ／Ｄ変換回路８３を介して入力するとともに、回転角度検出回路７５からの回転角度θｐ及び位置検出回路７２からの移動距離ｘを入力して、ＳＵＭ信号の瞬時値のディジタルデータを、基準位置からの回転角度θｐと、移動距離ｘに基づくイメージングプレート１５の中心からのレーザ光の照射位置の径方向距離ｒ（半径値ｒ）とに対応させて順次記憶する。この場合も、移動ステージ２１すなわちテーブル１６（イメージングプレート１５）が移動限界位置にある状態で、テーブル１６（イメージングプレート１５）の中心から対物レンズ３６の中心位置までの距離は予め決められた所定値であるので、前記半径値ｒは移動距離ｘを用いて計算される。これにより、螺旋状に回転するレーザ光の照射位置に関して、ＳＵＭ信号の瞬時値、回転角度θｐ及び半径値ｒを表すデータが所定回転角度ごとに順次記憶されて蓄積されていく。

ＳＵＭ信号の瞬時値、回転角度θｐ及び半径値ｒを表すデータの所定回転角度ごとの記憶動作と並行して、コントローラ９１は、前記所定角度ごとに、ＳＵＭ信号の瞬時値のピークに対応した半径値ｒを回折環の半径値とする。具体的には、回転角度θｐが同一である複数のＳＵＭ信号の瞬時値が増加した後に減少している状態を検出することにより、前記複数のＳＵＭ信号の瞬時値のピークを検出し、このピークであるＳＵＭ信号の瞬時値に対応して記憶されている半径値ｒを取得する。そして、前記所定回転角度ごとの全ての半径値ｒを取得した時点で、ＳＵＭ信号の瞬時値、回転角度θｐ及び半径値ｒを表すデータを所定回転角度ごとに検出し記憶する処理を終了する。これにより、回折環の形状が検出されたことになる。

その後、コントローラ９１は、フォーカスサーボ回路８１によるフォーカスサーボ制御を停止させ、レーザ駆動回路７７によるレーザ光源３１のレーザ光の照射を停止させる。また、コントローラ９１は、Ａ／Ｄ変換回路８３及び回転角度検出回路７５の作動を停止させるとともに、フィードモータ制御回路７３によるフィードモータ２２の作動も停止させる。これにより、回折環読取り工程Ｓ４が終了される。なお、この状態では、位置検出回路７２の作動及びイメージングプレート１５の回転は、以前と同様のまま継続されている。

このような回折環読取り工程Ｓ４の後、コントローラ９１は、自動的に又は作業者による入力装置９２を用いた指示により、回折環消去工程Ｓ５を実行する。この回折環消去工程Ｓ５においては、コントローラ９１は、フィードモータ制御回路７３を制御してイメージングプレート１５を回折環消去領域内の消去開始位置へ移動させる。このイメージングプレート１５の消去開始位置とは、ＬＥＤ光源４３から出力される可視光の中心が回折環基準半径Ｒｏの円に対して前記読取り開始位置の場合よりもさらに内側になるような位置である。この場合も、前記読取り開始位置の場合と同様に、イメージングプレート１５の移動は、位置検出回路７２からの位置信号を用いて行われる。

次に、コントローラ９１は、ＬＥＤ駆動回路８４を制御してＬＥＤ光源４３による可視光のイメージングプレート１５に対する照射を開始させるとともに、フィードモータ制御回路７３を制御して、イメージングプレート１５を前記消去開始位置から消去終了位置まで図１の右下方向（図２の右方向）に一定速度で移動させるように、フィードモータ２２を回転させる。消去終了位置とは、ＬＥＤ光源４３によるＬＥＤ光の中心が回折環基準半径Ｒｏよりも前記消去開始位置と同じ程度の距離だけ外側となる位置である。これにより、ＬＥＤ光源４３による可視光が、消去開始位置から消去終了位置まで、イメージングプレート１５上に螺旋状に照射され、前記回折Ｘ線によって形成された回折環が消去される。

次に、コントローラ９１は、フィードモータ制御回路７３を制御してイメージングプレート１５の移動を停止させるとともに、ＬＥＤ駆動回路８４を制御してＬＥＤ光源４３による可視光の照射を停止させる。また、コントローラ９１は、位置検出回路７２の作動を停止させるとともに、スピンドルモータ制御回路７４を制御してスピンドルモータ２７によるイメージングプレート１５の回転も停止させる。これにより、回折環消去工程Ｓ５が終了する。

このような回折環消去工程Ｓ５の後、コントローラ９１は、作業者による入力装置９２を用いた指示により、残留応力計算工程Ｓ６を実行する。なお、前記回折環消去工程Ｓ５の後、同一の測定対象物ＯＢの異なる位置の残留応力の測定又は他の測定対象物ＯＢの残留応力の測定のために、前述したケース１００の第１配置工程Ｓ１，ケース１００の第２配置工程Ｓ２、回折環撮像工程Ｓ３、回折環読取り工程Ｓ４及び回折環消去工程Ｓ５を繰返し行った後、残留応力計算工程Ｓ６を行うようにしてもよい。

この残留応力計算工程Ｓ６においては、作業者による入力装置９２を用いた指示により、前記取得した回折環の形状を表すデータすなわち回折環の半径値ｒ、前記計算した回折環基準半径Ｒｏ、前記予め設定されたＸ線の入射角度φｏ、測定対象物ＯＢからイメージングプレート１５までの距離Ｌｏ、前記入力した測定対象物ＯＢの材質などを用いて、測定対象物ＯＢにおける測定箇所の残留圧縮応力、残留せん断応力などを計算し、計算した結果に応じて測定対象物ＯＢのショットピーニングなどによる加工結果を評価する。なお、これらの残留圧縮応力及び残留せん断応力は、従来からよく知られているｃｏｓαを用いて計算されるとともに、その計算結果による残留圧縮応力及び残留せん断応力の大きさにより、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もなされる。

なお、前記測定例１では、ケース１００の第１配置工程Ｓ１において、ケース１００の平面壁１０５が測定対象物ＯＢの上面に対して平行になるようにケース１００を配置して、Ｘ線の入射角度φが３５度に設定されている場合について説明した。しかし、本実施形態に係るＸ線回折測定においては、Ｘ線の入射角度φが４５度に設定されている場合にも簡単に適用可能である。この場合には、前述したケース１００の第１配置工程Ｓ１において、ケース１００の平面壁１０６が測定対象物ＯＢの上面に対して平行になるようにケース１００を配置するようにすればよい。これによれば、平面壁１０６は平面壁１１０，１１１，１１８などに対して４５度の角度をなすように構成されているので、Ｘ線及びＬＥＤ光の入射角度φは４５度となる。そして、この第１配置工程Ｓ１後のケース１００の第２配置工程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に関しては、前記測定例１と同じ処理の実行により、残留応力が計算される。ただし、この場合は、ＬＥＤ光が正規の角度で測定対象物ＯＢに入射しても測定対象物ＯＢからの反射光は結像レンズ４８には入射しないため、受光点Ｐ２は撮影画像には表示されない。しかし、この場合は、平面壁１１４の結像レンズ４８の下部に測定対象物ＯＢからの反射光が当たるので、平面壁１１４に正規の角度で測定対象物ＯＢに入射したときの測定対象物ＯＢからの反射光の受光点として十字マークを示しておき、平面壁１１４における反射光の受光点を見ながらケース１００の位置及び姿勢の調整を行うようにする。

このような測定例１においては、ケース１００を測定対象物ＯＢの任意の位置に移動し、またケース１００を回転させることにより、測定対象物ＯＢの上面におけるＸ線の照射位置及びＸ線を測定対象物ＯＢの上面に投影させた方向を変更すれば、測定対象物ＯＢの上面の任意の位置における任意の方向の残留応力を測定できる。

（２）測定例２
次に、断面がＬ字形状の測定対象物ＯＢにおける角部付近の残留応力であって、測定対象物ＯＢの直交する２平面の交差線方向と直交する方向の残留応力を測定する場合について説明する。この測定においては、ケース１００の第１及び第２配置工程Ｓ１，Ｓ２において、テーブルＴＢ上に載置された測定対象物ＯＢに対して、Ｘ線の照射点が測定対象物ＯＢの角部付近に設定され、Ｘ線の照射方向（残留応力の測定方向）が測定対象物ＯＢの直交する２平面の交差線に直交する方向（図１３のＸ方向）に設定され、Ｘ線の入射角度φが所定角度φｏ（本実施形態では４５度）に設定され、かつＸ線の照射点からイメージングプレートまでの距離が前記所定距離Ｌｏに設定されるように、Ｘ線回折測定装置のケース１００を測定対象物ＯＢに対して配置させる。図１３においては、(Ａ)は上面図であり、(Ｂ)は側面図であり、(Ｃ)は正面図である。そして、Ｌ字形状の測定対象物ＯＢは、その一方の平面（以下、水平面という）がテーブルＴＢに平行すなわち図示Ｘ−Ｙ平面に平行になり、他方の平面（以下、垂直面という）がテーブルＴＢに垂直すなわち図示Ｙ−Ｚ平面に平行になるようにテーブルＴＢ上に載置されている。

まず、ケース１００の第１配置工程Ｓ１において、上記測定例１の場合と同様に、目視により、第１乃至第２回転関節２０９，２１０を回転させるとともに、環状部材２０３を上下動させて、ケース１００を測定対象物ＯＢの測定位置のほぼ上方に位置させる。その後、第３乃至第５回転関節２１１〜２１３を回転させて、ケース１００の平面壁１１８，１１０が測定対象物ＯＢの水平面（すなわちテーブルＴＢの上面）に平行であり、かつ平面壁１０３，１０４が測定対象物ＯＢの上面（すなわちテーブルＴＢの上面）に対して垂直かつＹ軸方向に延設されるように、ケース１００を位置させる。すなわち、ケース１００が、その平面壁１０３，１０４をＹ軸方向に延設させた状態で、水平状態に設定する。そして、第４回転関節２１２を４５度回転させて、平面壁１０１が測定対象物ＯＢの垂直面と平行になり、かつ平面壁１０２が測定対象物ＯＢの水平面と平行になるようにするとともに、環状部材２０３を下方に移動させて平面壁１０２を測定対象物ＯＢの水平面近傍まで移動させる。

さらに、目視により、第１乃至第５回転関節２０９〜２１３を回転させるとともに、環状部材２０３を上下動させて、微調整を行う。なお、測定対象物ＯＢが小型であり、簡単に移動できる場合には、測定対象物ＯＢ自体をテーブルＴＢ上にて手動で移動させてもよい。また、この場合も、前記目視によるケース１００の第１配置工程Ｓ１においても、前述のように、ケース１００の第２配置工程Ｓ２と同様に、ＬＥＤ光を測定対象物ＯＢに照射して、目視によりＸ線の照射点の位置を設定するようにしてもよい。このケース１００の第１配置工程Ｓ１により、Ｘ線回折測定装置のケース１００は、前述した設定状態にほぼ配置される。しかし、この場合も、このケース１００の第１配置工程Ｓ１では、目視によるケース１００の配置であるので、ケース１００が前述した設定状態に正確に配置されることはない。

次に、上記測定例１の場合と同様に、ケース１００の第２配置工程Ｓ２において、ＬＥＤ光源４４からのＬＥＤ光を測定対象物ＯＢに照射した状態で、作業者は、表示装置９３に表示される画像を見ながら、第１乃至第５回転関節２０９〜２１３を回転させるとともに、環状部材２０３を上下動させることにより、ケース１００の測定対象物ＯＢに対する配置を微調整する。ただし、この場合には、結像レンズ４８にはＬＥＤ光の散乱光の一部は入射して撮像器４９で受光されるので、ＬＥＤ光の照射点Ｐ１は表示画面上に現れるが、測定対象物ＯＢで反射した略平行光であるＬＥＤ光の反射光は結像レンズ４８には入射しないので、前記反射光による受光点Ｐ２は撮像器４９では撮像されず表示画面上に現れない。

したがって、この測定例２では、照射点Ｐ１を画面の十字マークのクロス点に一致させる調整は可能であるが、受光点Ｐ２を十字マークのクロス点に一致させる調整は不可能である。そこで、この場合、上述した測定例１における(ａ)の調整作業を行った後、 (ｂ)(ｃ)の調整作業を目視により行う。その結果、ＬＥＤ光すなわちＸ線の照射位置を測定点位置（十字マークのクロス点）に正確に合わせられ、かつＸ線の照射点からイメージングプレート１５までの距離Ｌは所定距離Ｌｏに正確に合わせられる。しかしながら、この測定例２では、上記測定例１の場合のようには、(ｂ)(ｃ)の作業により、照射されるＸ線の測定対象物ＯＢの表面の投影方向（残留応力の測定方向）、及びＸ線出射器１０から測定対象物ＯＢの表面に出射されるＸ線の角度φ（Ｘ線の入射角度φ）を正確に調整できない。そこで、前記(ｂ)(ｃ)の目視による調整作業においては、ケース１００の平面壁１０１及び平面壁１０２が測定対象物ＯＢの垂直面及び水平面にそれぞれ精度よく平行になるように、ケース１００の測定対象物ＯＢに対する位置の微調整を慎重に行う必要がある。このような調整により、Ｘ線の照射点、Ｘ線の照射方向（残留応力の測定方向）、Ｘ線の入射角度φ及びＸ線の照射点からイメージングプレートまでの距離が前述した設定値に設定される。

また、前記(ｂ)(ｃ)の目視による調整作業において、所定の板厚のスペーサを用いて調整作業を行うことも可能である。具体的には、この調整作業において、ケース１００の平面壁１０１と測定対象物ＯＢの垂直面との間、及び／又はケース１００の平面壁１０２と測定対象物ＯＢの水平面との間に、前記スペーサを挿入する。そして、第1乃至第５回転関節２０９〜２１３を微小に回転させるとともに、環状部材２０３を微小に上下動させて、それぞれのスペーサと平面壁１０１及び平面壁１０２との間、及びそれぞれのスペーサと測定対象物ＯＢの面との間に隙間がないようにする。そして、前記ケース１００の第１及び第２配置工程Ｓ１，Ｓ２が終了した後、上記測定例１の場合と同様な回折環撮像工程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の処理の実行により、測定対象物ＯＢの残留応力が測定される。

このような測定例２により、ケース１００を測定対象物ＯＢの垂直面に平行に移動させるようにすれば、測定対象物ＯＢの角部近傍であって、垂直面と水平面との交差線に沿って任意の位置における交差線に直交する方向の測定対象物ＯＢの残留応力を測定できる。

（３）測定例３
次に、断面がＬ字形状の測定対象物ＯＢにおける角部付近の残留応力であって、測定対象物ＯＢの水平面と垂直面の交差線方向の残留応力を測定する場合について説明する。この測定においては、ケース１００の第１及び第２配置工程Ｓ１，Ｓ２において、テーブルＴＢ上に載置された測定対象物ＯＢに対して、Ｘ線の照射点が測定対象物ＯＢの角部付近に設定され、Ｘ線の照射方向（残留応力の測定方向）が測定対象物ＯＢの直交する２平面の交差線方向（図１４のＹ方向）に対して所定角度をなす方向に設定され、Ｘ線の入射角度φが所定角度φｏ（本実施形態では、４５度）に設定され、かつＸ線の照射点からイメージングプレートまでの距離が前記所定距離Ｌｏに設定されるように、Ｘ線回折測定装置のケース１００を測定対象物ＯＢに対して配置させる。図１４は上面図であり、Ｌ字形状の測定対象物ＯＢは、その一方の平面（以下、水平面という）がテーブルＴＢに平行すなわち図示Ｙ−Ｚ平面に平行になり、他方の平面（以下、垂直面という）がテーブルＴＢに垂直すなわち図示Ｘ−Ｙ平面に平行になるようにテーブルＴＢ上に載置されている。

まず、ケース１００の第１配置工程Ｓ１において、上記測定例１の場合と同様に、目視により、第１乃至第２回転関節２０９，２１０を回転させるとともに、環状部材２０３を上下動させて、ケース１００を測定対象物ＯＢの測定位置のほぼ上方に位置させる。その後、第３乃至第５回転関節２１１〜２１３を回転させて、ケース１００の平面壁１１８，１１０が測定対象物ＯＢの水平面（すなわちテーブルＴＢの上面）に平行であり、かつ平面壁１０３，１０４が測定対象物ＯＢの上面（すなわちテーブルＴＢの上面）に対して垂直かつＹ軸方向に延設されるように、ケース１００を位置させる。すなわち、ケース１００が、その平面壁１０３，１０４をＹ軸方向に延設させた状態で、水平状態に設定する。そして、第４回転関節２１２を４５度回転させて、平面壁１０１が測定対象物ＯＢの垂直面と平行になり、かつ平面壁１０２が測定対象物ＯＢの水平面と平行になるようにした後、第３関節２１１を２５度回転させて平面壁１０７が測定対象物ＯＢの垂直面と平行になるようにするとともに、環状部材２０３を下方に移動させて平面壁１０２を測定対象物ＯＢの水平面近傍まで移動する。すなわち、このケース１００の配置は、上記測定例２の状態にあるケース１００を、第３回転関節２１１の回転により、Ｚ軸線周りに２５度回転させた状態である。

さらに、上記測定例２の場合と同様に、目視により、第１乃至第５回転関節２０９〜２１３を回転させるとともに、環状部材２０３を上下動させて、微調整を行う。また、この測定例３の場合も、上記測定例２の場合と同様に、前記反射光による受光点Ｐ２は撮像器４９では撮像されず表示画面上に現れないので、上記測定例２と同様に、目視又はスペーサを用いて、ケース１００の第２配置工程Ｓ２を実行する。このような調整により、Ｘ線の照射点、Ｘ線の照射方向（残留応力の測定方向）、Ｘ線の入射角度φ及びＸ線の照射点からイメージングプレートまでの距離が前述した設定値に設定される。なお、この場合は、Ｘ線出射器２０から測定対象物ＯＢの水平面と垂直面との交差線の近傍位置に出射されるＸ線の光軸を含むとともに平面壁１０２に直交する平面が、前記交差線に直交する平面に対して２５度の角度で交差するように、Ｘ線出射器２０からＸ線が出射される。そして、前記ケース１００の第１及び第２配置工程Ｓ１，Ｓ２の終了後、上記測定例１の場合と同様な回折環撮像工程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の処理の実行により、残留応力が計算される。

この測定例３では、Ｘ線を測定対象物ＯＢの水平面に投影させた方向が測定対象物ＯＢの水平面と垂直面との交差線に直交する測定対象物ＯＢの水平面内の方向に対して平面壁１０１と平面壁１０７との交差角（又は平面壁１０２と平面壁１０８との交差角）である所定角度（本実施形態では２５度）であり、測定対象物ＯＢの水平面であって、水平面と垂直面との交差線の近傍の位置における、Ｘ線を水平面に投影させた方向の残留応力が測定される。すなわち、水平面の前記交差線の近傍位置であって、前記交差線方向の残留応力を含む、前記交差線方向の残留応力と前記交差線に直交する方向の残留応力とを合成したＸ線の残留応力が測定される。したがって、これにより測定した残留応力と前記測定例２において測定した交差線に直交する方向の残留応力を用いた計算処理により、水平面の交差線の近傍であって、前記交差線方向の残留応力を求めることができるようになる。また、この測定例３においても、ケース１００を測定対象物ＯＢの垂直面に平行に移動させるようにすれば、測定対象物ＯＢの角部近傍であって、垂直面と水平面との交差線に沿って任意の位置における交差線方向の測定対象物ＯＢの残留応力を測定できる。

（４）第４測定例
上記第１乃至第３測定例においては、測定対象物ＯＢの上面又は水平面がテーブルＴＢの表面に平行であることを前提として、第１配置工程Ｓ１において、第３乃至第５回転関節２１１〜２１３を回転させて、ケース１００の平面壁１１８，１１０が測定対象物ＯＢに平行であり、かつ平面壁１０３，１０４が測定対象物ＯＢの上面に対して垂直かつＹ軸方向に延設されるように、ケース１００を位置させるように説明した。しかし、測定対象物ＯＢにおいては、測定対象物ＯＢをテーブルＴＢ上に載置した場合に、測定対象物ＯＢの上面（Ｌ字形状の測定対象物ＯＢにおいては、その水平面）が、テーブルＴＢの表面に平行でない場合もある。このような場合には、ケース１００の平面壁１１０，１１８等をテーブルＴＢに平行にした後に、第４及び第５回転関節２１２，２１３を回転させて、ケース１００の平面壁１１０，１０８等を測定対象物ＯＢの上面（Ｌ字形状の測定対象物ＯＢにおいては、その水平面）に平行になるように設定すればよい。この場合も、ケース１００の第２配置工程Ｓ２以降の処理は上記測定例１〜３の場合と同じである。このようにすれば、表面が平面に近い測定対象物ＯＢであれば、Ｘ線の照射点、Ｘ線の照射方向（残留応力の測定方向）、Ｘ線の入射角度、Ｘ線の照射点からイメージングプレートまでの距離などを設定通りに簡単に調整することができる。

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、測定例１で説明したように、測定対象物ＯＢが平板状であれば、測定対象物ＯＢの上面の任意の位置における任意の方向の残留応力を測定できる。また、測定例２，３で説明したように、測定対象物ＯＢが断面Ｌ字形状であれば、測定対象物ＯＢの角部近傍であって、垂直面と水平面との交差線に沿って任意の位置における交差線に直交する方向及び交差線方向の測定対象物ＯＢの残留応力も測定できるので、便利である。また、この実施形態に係るＸ線回折測定装置によれば、Ｘ線による回折環をイメージングプレート１５に形成した後に、同一の装置を用いて回折環を読取ることができるので、Ｘ線を測定対象物ＯＢに照射してから測定対象物ＯＢの残留応力を計算するまでを短時間で済ますことができる。

また、上記実施形態においては、Ｘ線出射器１０からＸ線が出射されていない状態で、可視光出射器を構成するＬＥＤ光源４４、通路部材２８、貫通孔１８ａなどにより、Ｘ線出射器１０から出射されるＸ線と光軸を同一にした可視光である平行光が測定対象物ＯＢに出射される。したがって、上記実施形態によれば、可視光である平行光が測定対象物ＯＢに照射される照射点が測定対象物ＯＢの測定箇所（設定位置）になるように、ケース１００の測定対象物ＯＢに対する位置及び姿勢を調整することにより、Ｘ線の照射位置を測定対象物ＯＢの設定位置に容易に一致させることができる。また、ＬＥＤ光の照射方向が設定方向になるようにケース１００を測定対象物ＯＢ上で回転させれば、Ｘ線の測定対象物ＯＢに対する照射方向も設定方向に容易に一致させることができる。

この場合、上記実施形態においては、結像レンズ４８及び撮像器４９からなるカメラにより、結像レンズ４８によって結像されたＬＥＤ光の照射点Ｐ１を含む領域の画像を撮像器４９上に撮像し、センサ信号取出回路８７によって取出された撮像器４９による前記画像を表す信号を用いて表示装置９３に前記画像を表示するようにした。したがって、上記実施形態によれば、表示装置９３に表示される前記照射点Ｐ１を含む領域の画像を見ながら、ケース１００の測定対象物ＯＢに対する位置及び姿勢の調整を簡単に行うことができる。

また、上記実施形態においては、イメージングプレート１５からＸ線の照射点までの距離Ｌが所定距離Ｌｏであるとき、撮像器４９からの撮像信号による画像とは独立して、撮像器４９からの信号により表示装置９３に表示される照射点の画像上の位置を照射点基準位置（十字マークのクロス点）として表示するようにした。したがって、上記実施形態によれば、表示装置９３による表示画面上で、照射点Ｐ１の画像上の位置が照射点基準位置に合致するように、ケース１００の測定対象物ＯＢに対する位置及び姿勢を調整すれば、イメージングプレート１５からＸ線の照射点までの距離Ｌが所定距離Ｌｏになる。その結果、イメージングプレート１５からＸ線の照射点までの距離Ｌを所定距離Ｌｏに簡単に調整できる。

また、上記実施形態においては、測定例１のように、Ｘ線出射器１０から出射されるＸ線の測定対象物ＯＢの表面の法線に対する角度（入射角度φ）が所定角度φｏであるとき、撮像器４９からの撮像信号による画像とは独立して、撮像器４９からの信号により表示装置９３に表示されるＬＥＤ光の反射光の受光点Ｐ２の画像上の位置を受光点基準位置（十字マークのクロス点）として表示するようにした。したがって、上記実施形態によれば、測定対象物ＯＢが平面状であれば、表示装置９３による表示画面上で、ＬＥＤ光の反射光の受光点Ｐ２が受光点基準位置に合致するように、ケース１００の測定対象物ＯＢに対する位置及び姿勢を調整すれば、出射Ｘ線の測定対象物の表面の法線に対する角度（Ｘ線の入射角度φ）が所定角度φｏになる。その結果、出射Ｘ線の測定対象物ＯＢの表面の法線に対する角度を所定角度φｏに簡単に調整できる。

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。

上記実施形態においては、移動装置２００の第５回転関節２１３の先端部をケース１００の平面壁１０４の上端付近に固定するようにした。しかし、ケース１００を任意の位置及び姿勢に調整することができて、様々な形状の測定対象物ＯＢの残留応力を測定することが可能であれば、第５関節２１３の先端部をケース１００のいずれの箇所に固定するようにしてもよい。例えば、第５関節２１３の先端部をケース１００の平面壁１０３に固定してもよいし、第５関節２１３の先端部をケース１００の平面壁１１８，１２０等に固定するようにしてもよい。

また、上記実施形態においては、ケース１００に、平面壁１０１，１０２に対して２５度をなす平面壁１０７，１０８をそれぞれ設けるようにした。しかし、測定対象物ＯＢの形状が限定されていて、上記測定例３において、ケース１００の平面壁１０７，１０８の一方のみを測定対象物ＯＢの垂直面又は水平面に平行に設定するだけでよい場合には、平面壁１０７，１０８のいずれか一方をなくしてもよい。

また、上記実施形態において説明した、ケース１００の平面壁１０１〜１２０の各交差角度は絶対的なものではなく、多少の誤差を含んでいてもよい。すなわち、例えば、４５度、３５度、２５度などと指定された角度は、略４５度、略３５度、略２５度であればよい。これは、ケース１００の第２配置工程Ｓ２において、ＬＥＤ光源４４からのＬＥＤ光を測定対象物ＯＢに照射し、結像レンズ４８及び撮像器４９による撮像画像を見ながら、Ｘ線の照射位置、Ｘ線の照射方向（残留応力の測定方向）、Ｘ線の入射角度φ及びＸ線の照射点からイメージングプレートまでの距離Ｌが設定通りになるように調整するためである。特に、測定例１のように、ＬＥＤ光の照射点Ｐ１及び受光点Ｐ２を用いた微調整を行う場合には、ケース１００の平面壁１０１〜１２０の各交差角度は絶対的なものではなく、多少の誤差を含んでいてもよい。また、Ｌ字状物体の測定などにおいて撮像画像からＸ線の入射角度φが検出できない場合であっても、正確な入射角度φが分かっていれば、残留応力等の計算を精度よく行うことができる。

また、上記実施形態の測定例１においては、表示装置９３に表示される画像上のＬＥＤ光の照射点Ｐ１及び反射光の受光点Ｐ２を同一位置に合わせるようにしたが、これらの画像上のＬＥＤ光の照射点Ｐ１及び反射光の受光点Ｐ２を異なる位置に合わせるようにしてもよい。この場合、結像レンズ４８の光軸位置を上記実施形態とは異なる位置にして、ケース１００が測定対象物ＯＢに対して設定された位置及び姿勢にあるとき結像レンズ４８に入射する散乱光の光軸と反射光の光軸が異なるようにし、撮像器４９における反射光の受光点Ｐ２をＬＥＤ光の照射点Ｐ１と異ならせるようにすればよい。

また、上記実施形態においては、画像上においてＬＥＤ光の反射光の照射点Ｐ１を所定位置に合わせるように、ケース１００の測定対象物ＯＢに対する位置及び姿勢を調整して、測定対象物ＯＢにおける可視光の照射点からイメージングプレート１５までの距離Ｌが所定距離Ｌｏになるようにした。しかし、これに代えて、ＬＥＤ光の反射光の照射点Ｐ１を所定位置に合わせることなく、測定対象物ＯＢにおける可視光の照射点からイメージングプレート１５までの距離Ｌを計算により導出するようにしてもよい。測定対象物ＯＢにおける可視光の照射点からイメージングプレート１５までの距離Ｌが所定距離Ｌｏであれば、結像レンズ４８による結像により、撮像器４９の所定位置にＬＥＤ光の照射点が撮像される。一方、距離Ｌが所定距離Ｌｏでないときには、撮像器４９におけるＬＥＤ光の照射点は前記所定位置からずれて撮像される。このＬＥＤ光の照射点の前記所定位置からのずれ量は、距離Ｌと１対１の関係にあるので、撮像器４９におけるＬＥＤ光の照射点の位置が特定されれば、３角測量の原理により距離Ｌを計算できる。すなわち、前記所定位置に対する撮像器４９による照射点の撮像位置と距離Ｌとの関係を予め記憶しておき、撮像器４９からの撮像信号を基に、撮像器４９によるＬＥＤ光の照射点の撮像位置を検出して、前記撮像位置と距離Ｌとの関係に基づいて、前記検出した撮像位置を用いて距離Ｌを計算により導出する。なお、これらの撮像位置の検出及び距離Ｌの計算は、コントローラ９１のプログラム処理により、撮像器４９からの受光信号を用いて実行される。そして、この求めた距離Ｌを用いて回折環基準半径Ｒｏ、残留応力などを計算するようにしてもよい。

また、上記実施形態の測定例１においては、画像上においてＬＥＤ光の反射光の受光点Ｐ２を所定位置に合わせるように、ケース１００の測定対象物ＯＢに対する位置及び姿勢を調整して、ＬＥＤ光及びＸ線の入射角度φが所定角度φｏになるようにした。しかし、これに代えて、ＬＥＤ光の反射光の受光点Ｐ２を所定位置に合わせることなく、入射角度φを計算により導出することもできる。ＬＥＤ光の照射点Ｐ１が所定位置にある条件、すなわち測定対象物ＯＢにおける可視光の照射点からイメージングプレート１５までの距離Ｌが所定距離Ｌｏである条件では、ＬＥＤ光の入射角度φが所定角度φｏであれば、結像レンズ４８によるＬＥＤ光の反射光の集光により、撮像器４９の所定位置にＬＥＤ光の反射光は受光される。一方、入射角度φが所定角度φｏでないときには、撮像器４９における受光点は、前記所定位置からずれる。この受光点の前記所定位置からのずれ量は、入射角度φと１対１の関係にあるので、撮像器４９における受光点の位置が特定されれば、入射角度φを計算できる。すなわち、撮像器４９による受光点の位置と入射角度φとの関係を予め記憶しておき、撮像器４９からの撮像信号を基に、撮像器４９による受光点の位置を検出して、前記位置と入射角度φとの関係に基づいて、前記検出した位置を用いて入射角度φを計算により導出する。なお、これらの受光点の位置の検出及び入射角度φの計算は、コントローラ９１のプログラム処理により、撮像器４９からの撮像信号を用いて実行される。そして、この求めた入射角度φを用いて残留応力などを計算するようにしてもよい。

また、上記実施形態においては、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。

また、上記実施形態においては、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の内径を小さくして、ＬＥＤ光源４４から出射されたＬＥＤ光から小さな断面径の平行光が得られるようにしたが、小さな断面径の可視の平行光が得られるならば、別の構造にしてもよい。例えば、通路部材２８の軸長を長くすることにより、ＬＥＤ光源４４からのＬＥＤ光から小さな断面径の平行光が得られるようにしてもよい。また、可視光であるレーザ光を出射するレーザ光源の近くにコリメートレンズとエキスパンダ―レンズを配置し、出射する小さな断面径のレーザ光の光軸をスピンドルモータ２７の出力軸２７ａの貫通孔２７ａ１の中心軸線と一致させるようにしてもよい。

また、上記実施形態においては、移動装置２００の環状部材２０３及び第１乃至第５回転関節２０９〜２１３を手動で操作するようにした。しかし、これらの環状部材２０３及び第１乃至第５回転関節２０９〜２１３の一部又は全部にモータのような駆動装置を設け、入力装置９２による指示により駆動装置を駆動して、ケース１００の配置の一部又は全部を自動で行うようにしてもよい。

また、上記実施形態では、図１０乃至図１２の(Ｂ)のように、表示装置９３の画面上に、測定対象物ＯＢの全体が表示されるようにしたが、表示装置９３の画面が小さかったり、測定対象物ＯＢの表面積が大きかったりして、測定対象物ＯＢの全体を表示装置９３に表示できずに、測定対象物ＯＢにおける残留応力の測定箇所が視認できない場合には、測定対象物ＯＢの表面に測定箇所を囲む枠などのマークを表記するとよい。また、前述のように測定対象物ＯＢの全体を表示装置９３に表示できなかったり、測定対象物ＯＢの表面形状が円形などで方向性を認識し難くかったりして、測定対象物ＯＢの方向性を視認でき難い場合には、測定対象物ＯＢの表面に測定対象物ＯＢの方向を示す直線などのマークを表記するとよい。

また、上記実施形態では、表示装置９３による画像を見ながら、測定対象物ＯＢにおけるＬＥＤ光の照射位置及び測定対象物ＯＢに対するＬＥＤ光の照射方向を調整することにより、ＬＥＤ光すなわちＸ線の照射位置及び照射方向を所定位置及び所定方向に設定するようにした。しかし、ＬＥＤ光の測定対象物ＯＢへの照射により、表示装置９３の画像を見なくても、測定対象物ＯＢそのものを見て前記ＬＥＤ光の照射位置及び照射方向の調整が可能であれば、特に、表示装置９３に測定対象物ＯＢの画像を表示しなくてもよい。

また、上記実施形態においては、ケース１００の第２配置工程Ｓ２において、ＬＥＤ光源４４からのＬＥＤ光を測定対象物ＯＢに照射し、結像レンズ４８及び撮像器４９による撮像画像を見ながら、Ｘ線の照射位置、Ｘ線の照射方向（残留応力の測定方向）、Ｘ線の入射角度φ及びＸ線の照射点からイメージングプレートまでの距離Ｌが設定通りになるように調整するようにした。しかし、高精度の測定が必要なければ、ＬＥＤ光源４４、結像レンズ４８及び撮像器４９などをなくして、作業者が目視のみによりケース１００を配置したり、スペーサを用いてケース１００を配置したりするようにしてもよい。これによれば、装置の製造コストを下げることができる。

さらに、上記実施形態においては、Ｘ線回折測定装置を、回折環がイメージングプレート１５に形成された後に、レーザ検出装置３０からのレーザ光の照射により回折環を読取る構造にした。しかし、回折環の読取りを別途行う装置でも、イメージングプレート１５の中心にある貫通孔を通してＸ線が出射され、イメージングプレート１５に回折環を形成する装置であれは、本発明は適用されるものである。

Claims (10)

1. 測定対象物に向けてＸ線を出射するＸ線出射器と、
   中央にＸ線を通過させる貫通孔が形成されたテーブルと、
   前記テーブルに取付けられて、中央部にてＸ線を通過させるとともに、測定対象物にて回折したＸ線の回折光を受光する受光面を有し、回折光の像である回折環を記録するイメージングプレートと、
   前記Ｘ線出射器、前記テーブル及び前記イメージングプレートを収容したケースとを備え、前記Ｘ線出射器から出射されたＸ線を前記ケースを通過させて測定対象物に照射し、前記Ｘ線の照射により測定対象物から出射された回折Ｘ線を前記ケースを通過させて前記イメージングプレートに導く回折環形成装置において、
   前記ケースは、互いに直交する第１平面壁及び第２平面壁と、前記第１平面壁及び前記第２平面壁と略４５度の角度でそれぞれ交差する互いに平行な第３平面壁及び第４平面壁と、前記第３平面壁及び第４平面壁に垂直である第５平面壁とを有し、
   前記Ｘ線出射器から出射されるＸ線の光軸が、前記第１平面壁及び前記第２平面壁にそれぞれ直交する面内に含まれるとともに、前記第３平面壁及び前記第４平面壁にそれぞれ平行であり、かつ前記第１平面壁と前記第２平面壁を延長させた交差線の近傍位置に、前記第５平面壁に対して入射角度が第１の所定角度になるように、前記Ｘ線出射器を前記ケース内に配置したことを特徴とする回折環形成装置。
2. 請求項１に記載の回折環形成装置において、さらに、前記ケースに先端部が取付けられ、前記ケースを任意の位置及び任意の姿勢に設定可能な複数の関節を有する移動装置を備えたことを特徴とする回折環形成装置。
3. 請求項１又は２に記載の回折環形成装置において、
   前記ケースは、さらに、前記第１平面壁及び前記第２平面壁のうちの一方の平面壁に対して前記ケースの内側方向に第２の所定角度で傾斜しているとともに、前記第１平面壁及び前記第２平面壁のうちの他方の平面壁に対して垂直な第６平面壁を有し、
   前記第６平面壁を互いに直交する一対の平面部を有する測定対象物の一対の平面部のうちの一方の平面部に平行な状態にするとともに、前記他方の平面壁を前記一対の平面部のうちの他方の平面部に平行な状態にしたとき、前記Ｘ線出射器から前記一対の平面部の交差線の近傍位置に出射されるＸ線の光軸を含むとともに前記他方の平面壁に直交する平面が、前記一対の平面部の交差線に直交する平面に対して前記第２の所定角度で交差するように、前記Ｘ線出射器からＸ線が出射されるようにしたことを特徴とする回折環形成装置。
4. 請求項３に記載した回折環形成装置において、前記第２の所定角度は１０度から４０度の範囲内にあることを特徴とする回折環形成装置。
5. 請求項１乃至４のうちのいずれか１つに記載した回折環形成装置において、前記第１の所定角度は３０度から６０度の範囲内にある回折環形成装置。
6. 請求項１乃至５のうちのいずれか１つに記載した回折環形成装置において、さらに、
   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、前記撮像器によって撮像された画像を画面上に表示する表示器であって、測定対象物における前記可視光の照射点から前記イメージングプレートまでの距離が所定距離であるとき、前記撮像器によって撮像される照射点の画像上の位置を照射点基準位置として、前記撮像信号により表示される画像とは独立して画面上に表示する表示器とを備えたことを特徴とする回折環形成装置。
7. 請求項１乃至５のうちのいずれか１つに記載した回折環形成装置において、さらに、
   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、前記撮像器によって撮像された照射点の撮像位置を検出し、前記撮像器によって撮像される照射点の撮像位置と、前記照射点から前記イメージングプレートまでの距離との関係に基づいて、前記検出した照射点の撮像位置を用いて前記Ｘ線の照射点から前記イメージングプレートまでの距離を導出する距離導出手段とを備えたことを特徴とする回折環形成装置。
8. 請求項６に記載の回折環形成装置において、
   前記Ｘ線の照射における測定対象物の表面が前記第５平面壁に平行な状態にあるとき、
   前記結像レンズは測定対象物による前記可視光の反射光を集光し、
   前記撮像器は前記集光された反射光の受光点も撮像し、
   前記カメラは前記受光点を表す撮像信号も出力し、
   前記表示器は、前記撮像器によって撮像された受光点も前記撮像信号により画面上に表示し、さらに、
   前記表示器は、測定対象物における前記可視光の照射点における測定対象物の表面に対する可視光の入射角度が所定角度であるとき、前記撮像器によって撮像される前記受光点の画像上の位置を受光点基準位置として、前記撮像信号により表示される画像とは独立して画面上に表示するようにしたことを特徴とする回折環形成装置。
9. 請求項６に記載の回折環形成装置において、
   前記Ｘ線の照射における測定対象物の表面が前記第５平面壁に平行な状態にあるとき、
   前記結像レンズは測定対象物による前記可視光の反射光を集光し、
   前記撮像器は前記集光された反射光の受光点も撮像し、
   前記カメラは前記受光点を表す撮像信号も出力し、さらに、
   前記撮像信号を基に前記撮像器によって撮像された受光点の撮像位置を検出し、前記撮像器によって撮像される受光点の撮像位置と、前記可視光出射器から出射される可視光の測定対象物の表面の法線に対する角度との関係に基づいて、前記検出した受光点の撮像位置を用いて前記可視光出射器から出射される可視光の測定対象物の表面の法線に対する角度を導出する角度導出手段を設けたことを特徴とする回折環形成装置。
10. 請求項１乃至９のうちのいずれか一つに記載した回折環形成装置を備えたＸ線回折測定装置であって、
    前記ケース内に、
    レーザ光を出射するレーザ光源及びレーザ光を受光するフォトディテクタを有し、レーザ光を前記イメージングプレートの受光面に照射するとともに、レーザ光の照射によって前記イメージングプレートから出射された光を受光して受光強度に応じた受光信号を出力するレーザ検出装置と、
    前記テーブルを貫通孔の中心軸周りに回転させる回転機構と、
    前記Ｘ線出射器からのＸ線を前記テーブル及び前記イメージングプレートを通過させるＸ線出射位置と、前記レーザ検出装置からのレーザ光を前記イメージングプレートに照射するレーザ光照射装置との間で、前記テーブルを移動させる移動機構とを備え、
    前記回転機構を制御して前記テーブルを回転させるとともに、前記移動機構を制御して前記テーブルを移動させながら、前記レーザ検出装置を制御して前記イメージングプレートの受光面にレーザ光を照射位置を検出しながら照射するとともに前記レーザ検出装置からの受光信号を入力して、前記検出した照射位置と前記入力した受光信号を処理して前記イメージングプレートに形成された回折環を読取る回折環読取り手段を備えたことを特徴とするＸ線回折測定装置。

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