JP2020008484A - 酸化膜厚測定装置および該方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、より厚い膜厚も測定できる酸化膜厚測定装置および酸化膜厚測定方法を提供する。【解決手段】本発明の酸化膜厚測定装置Ｄａは、鋼板の鋼板表面に生成される酸化物の膜厚を測定する装置であって、前記鋼板表面の放射光輝度に基づいて前記酸化物の膜厚を求めるための膜厚変換情報を記憶する膜厚変換情報記憶部４１ａと、入射光のＰ偏光を射出するＰ偏光フィルタ部１−１，１−２と、前記鋼板表面の放射光輝度を、Ｐ偏光フィルタ部１−１、１−２を介して、前記鋼板表面の法線に対し６０度以上の測定角で測定する放射光輝度測定部２−１、２−２と、膜厚変換情報記憶部４１に記憶された膜厚変換情報を用いることによって、放射光輝度測定部２−１、２−２で測定された鋼板表面の放射光輝度に基づいて前記酸化物の膜厚を求める膜厚処理部３２ａとを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、鋼板表面に生成される酸化物の膜厚を測定する酸化膜厚測定装置および酸化膜厚測定方法に関する。

溶融亜鉛めっき鋼板は、優れた耐食性、加工性および表面美観等の諸特性を有し、このため、例えば、自動車用鋼板として好適に使用されている。この溶融亜鉛めっきでは、焼鈍工程で鋼板表面に生成される酸化物が、溶融亜鉛めっき工程で形成されるめっき層のめっき特性に悪影響を与えることが知られている。このため、前記酸化物の膜厚を測定し、還元工程で前記酸化物を好適に還元する必要があり、前記酸化物の膜厚の測定が重要である。

このような前記酸化物の膜厚を測定する技術は、例えば、特許文献１に提案されている。この特許文献１に開示された酸化膜計測装置は、２色型放射計によって被測定物から測定された２つの分光放射輝度信号を受信する手段、前記２つの分光放射輝度信号から２つの放射率と温度を求める手段、予め被測定物の膜厚と上記２つの放射率との関係を保持しているメモリー、および、２つの放射率と前記メモリーとを比較して被測定物の膜厚を求める膜厚比較演算部を備える。

特開平３−２９３５０４号公報

ところで、前記特許文献１に開示された酸化膜計測装置は、例えば３００オングストローム以下での薄い膜厚を測定できるが（前記特許文献１第３頁右上欄第１１行ないし第１３行）、比較的、厚い膜厚を測定することが難しい。

本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、より厚い膜厚も測定できる酸化膜厚測定装置および酸化膜厚測定方法を提供することである。

本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。すなわち、本発明の一態様にかかる酸化膜厚測定装置は、鋼板の鋼板表面に生成される酸化物の膜厚を測定する酸化膜厚測定装置であって、前記鋼板表面の放射光輝度に基づいて前記酸化物の膜厚を求めるための膜厚変換情報を記憶する膜厚変換情報記憶部と、入射光のＰ偏光を射出する第１Ｐ偏光フィルタ部と、前記鋼板表面の放射光輝度を、前記第１Ｐ偏光フィルタ部を介して、前記鋼板表面の法線に対し６０度以上の測定角で測定する第１放射光輝度測定部と、前記膜厚変換情報記憶部に記憶された膜厚変換情報を用いることによって、前記第１放射光輝度測定部で測定された鋼板表面の放射光輝度に基づいて前記酸化物の膜厚を求める膜厚処理部とを備える。好ましくは、上述の酸化膜厚測定装置において、前記膜厚変換情報は、前記６０度以上の測定角であってＰ偏光での、前記鋼板表面の放射光輝度と前記酸化物の膜厚との対応関係（輝度膜厚対応関係）であり、前記膜厚処理部は、前記膜厚変換情報記憶部に記憶された膜厚変換情報を用いることによって、前記放射光輝度測定部で測定された鋼板表面の放射光輝度に対応する前記酸化物の膜厚を求める。

鋼板表面の放射光輝度と酸化物の膜厚との関係は、一般に、酸化物の膜厚の増加に従って、鋼板表面の放射光輝度が単調に増加した後に、ピークとなり、その後、減少したり、あるいは、増減を繰り返したりするプロファイルを持つ。このため、この関係を用いることによって、放射光輝度計で測定した鋼板表面の放射光輝度に対応する酸化物の膜厚を求めると、酸化物の膜厚が１つに決定できない場合が生じ得る。このため、前記関係を用いることによって酸化物の膜厚を求める場合には、前記ピークに対応する膜厚までしか測定できないという制約がある。種々検討した結果、発明者は、鋼板表面の法線に対し６０度以上の測定角で測定される鋼板表面におけるＰ偏光の放射光輝度では、前記ピークがより厚い膜厚側にシフトすることを見出した。上記酸化膜厚測定装置は、このような知見に基づき、鋼板表面の法線に対し６０度以上の測定角で測定される鋼板表面におけるＰ偏光の放射光輝度を用いるので、より厚い膜厚も測定できる。

他の一態様では、上述の酸化膜厚測定装置において、前記酸化物の膜厚に依存しない第２測定波長で、前記放射光輝度測定部で測定される測定領域での前記鋼板表面の放射光輝度を第２放射光輝度として測定する第２放射光輝度測定部をさらに備え、前記第１放射光輝度測定部は、前記酸化物の膜厚に依存する第１測定波長で、前記鋼板表面の放射光輝度を第１放射光輝度として測定し、前記膜厚変換情報は、前記第１測定波長における鋼板表面の第１放射光輝度と前記第２測定波長における鋼板表面の第２放射光輝度との差分と、前記酸化物の膜厚との対応関係（差分輝度膜厚対応関係）であり、前記膜厚処理部は、前記第１放射光輝度測定部で測定された鋼板表面の第１放射光輝度と前記第２放射光輝度測定部で測定された鋼板表面の第２放射光輝度との差分を求め、前記膜厚変換情報記憶部に記憶された膜厚変換情報を用いることによって、前記求めた差分に対応する前記酸化物の膜厚を求める。前記第１放射光輝度測定部と揃え、より精度良く測定する観点から、好ましくは、上述の酸化膜厚測定装置において、入射光のＰ偏光を射出する第２Ｐ偏光フィルタ部をさらに備え、前記第２放射光輝度測定部は、前記酸化物の膜厚に依存しない第２測定波長で、前記第１放射光輝度測定部で測定される測定領域での前記鋼板表面の放射光輝度を第２放射光輝度として、前記第２Ｐ偏光フィルタ部を介して測定し、前記膜厚変換情報は、前記６０度以上の測定角であってＰ偏光での、前記第１測定波長における鋼板表面の第１放射光輝度と前記第２測定波長における鋼板表面の第２放射光輝度との差分と、前記酸化物の膜厚との対応関係である。

外乱が生じると、前記外乱により、前記第１放射光輝度測定部で測定された鋼板表面の放射光輝度と前記第２放射光輝度測定部で測定された鋼板表面の放射光輝度とには、同様のノイズが生じる。上記酸化膜厚測定装置は、前記第１放射光輝度測定部で測定された鋼板表面の第１放射光輝度と前記第２放射光輝度測定部で測定された鋼板表面の第２放射光輝度との差分を用いるので、外乱が生じた場合に生じるノイズを相殺できるから、より精度良く酸化物の膜厚を求めることができる。

他の一態様では、上述の酸化膜厚測定装置において、前記第１放射光輝度測定部で測定される測定領域での前記鋼板表面の温度を測定する温度測定部をさらに備え、前記膜厚変換情報は、前記鋼板表面の放射率と前記酸化物の膜厚との対応関係であり、前記膜厚処理部は、前記第１放射光輝度測定部で測定された鋼板表面の放射光輝度および前記温度測定部で測定された鋼板表面の温度に基づいて鋼板表面の放射率を求め、前記膜厚変換情報記憶部に記憶された膜厚変換情報を用いることによって、前記求めた鋼板表面の放射率に対応する前記酸化物の膜厚を求める。好ましくは、上述の酸化膜厚測定装置において、前記膜厚変換情報は、前記６０度以上の測定角であってＰ偏光での、前記鋼板表面の放射率と前記酸化物の膜厚との対応関係である。

放射光輝度は、放射率だけでなく温度にも依存する。上記酸化膜厚測定装置は、前記放射光輝度測定部で測定された鋼板表面の放射光輝度および前記温度測定部で測定された鋼板表面の温度に基づいて鋼板表面の放射率を求め、この求めた鋼板表面の放射率に対応する前記酸化物の膜厚を求めるので、鋼板表面の温度を考慮してより精度良く酸化物の膜厚を求めることができる。

他の一態様では、これら上述の酸化膜厚測定装置において、前記第１放射光輝度測定部は、測定波長（第１測定波長）が４μｍ以上である。

これによれば、前記酸化物の膜厚に依存する、５μｍ以上の第１測定波長で放射光輝度を測定する放射光輝度測定部を備えた酸化膜厚測定装置が提供できる。

他の一態様では、これら上述の酸化膜厚測定装置において、前記第２放射光輝度測定部は、前記第２測定波長が３μｍ以下である。

これによれば、前記酸化物の膜厚に依存しない、３μｍ以下の第２測定波長で放射光輝度を測定する第２放射光輝度測定部を備えた酸化膜厚測定装置が提供できる。

他の一態様では、これら上述の酸化膜厚測定装置において、前記鋼板を搬送する搬送路を形成する搬送路形成部材における、前記鋼板表面の法線を対称軸として前記放射光輝度測定部の光軸に対称な方向上に位置する壁面、を冷却する冷却部をさらに備える。好ましくは、上述の酸化膜厚測定装置において、前記冷却部は、前記搬送路形成部材における、前記鋼板表面の法線を対称軸として前記第２放射光輝度測定部の第２光軸に対称な方向上に位置する壁面、を冷却する。

このような酸化膜厚測定装置は、前記放射光輝度測定部の光軸に対称な方向上に位置する壁面が冷却部で冷却されるので、背景放射が抑制されるから、より精度良く酸化物の膜厚を求めることができる。

他の一態様では、これら上述の酸化膜厚測定装置において、前記放射光輝度測定部は、前記鋼板を搬送する搬送ローラに前記鋼板が当接する当接位置に設定された測定領域で、前記鋼板表面の放射光輝度を測定する。好ましくは、上述の酸化膜厚測定装置において、前記搬送ローラは、前記鋼板の搬送方向を変えるデフレクタローラである。好ましくは、上述の酸化膜厚測定装置において、前記搬送ローラは、前記鋼板を狭持して搬送する一対のローラである。

このような酸化膜厚測定装置は、振動のより少ない測定領域で放射光輝度を測定できるので、より精度良く放射光輝度を測定でき、この結果、より精度良く酸化物の膜厚を求めることができる。

本発明の他の一態様にかかる酸化膜厚測定方法は、鋼板の鋼板表面に生成される酸化物の膜厚を測定する方法であって、前記鋼板表面の放射光輝度を、Ｐ偏光フィルタ部を介して、前記鋼板表面の法線に対し６０度以上の測定角で測定する放射光輝度測定工程と、前記鋼板表面の放射光輝度に基づいて前記酸化物の膜厚を求めるための膜厚変換情報を用いることによって、前記放射光輝度測定工程で測定された鋼板表面の放射光輝度に基づいて前記酸化物の膜厚を求める膜厚処理工程とを備える。好ましくは、上述の酸化膜厚測定方法において、前記鋼板を搬送する搬送ローラに前記鋼板が当接する当接位置に、前記放射光輝度測定工程で前記鋼板表面の放射光輝度を測定する測定領域が設定される。

このような酸化膜厚測定方法は、上述の知見に基づき、鋼板表面の法線に対し６０度以上の測定角で測定される鋼板表面におけるＰ偏光の放射光輝度を用いるので、より厚い膜厚も測定できる。

本発明にかかる酸化膜厚測定装置および酸化膜厚測定方法は、より厚い膜厚も測定できる。

実施形態における酸化膜厚測定装置の構成を示す外観図である。 前記酸化膜厚測定装置における第１放射光輝度測定部の第１光軸を含む断面での断面図である。 前記酸化膜厚測定装置の電気的な構成を示すブロック図である。 測定角と放射率単調増加上限膜厚との関係を示す図である。 酸化膜厚と放射率との関係を示す図である。 測定波長と放射率との関係を示す図である。 単層膜の反射率を計算するための計算モデルを説明するための図である。 ２個の第１および第２測定波長での、酸化膜厚と放射率との関係を示す図である。 第１実施形態における酸化膜厚測定装置の動作を示すフローチャートである。 第２実施形態における酸化膜厚測定装置の動作を示すフローチャートである。 変形形態の酸化膜厚測定装置における測定領域を説明するための図である。

以下、図面を参照して、本発明の１または複数の実施形態が説明される。しかしながら、発明の範囲は、開示された実施形態に限定されない。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。

実施形態における酸化膜厚測定装置は、鋼板の鋼板表面に生成される酸化物の膜厚を測定する装置であって、前記鋼板表面の放射光輝度に基づいて前記酸化物の膜厚を求めるための膜厚変換情報を記憶する膜厚変換情報記憶部と、入射光のＰ偏光を射出するＰ偏光フィルタ部と、前記鋼板表面の放射光輝度を、前記Ｐ偏光フィルタ部を介して、前記鋼板表面の法線に対し６０度以上の測定角で測定する放射光輝度測定部と、前記膜厚変換情報記憶部に記憶された膜厚変換情報を用いることによって、前記放射光輝度測定部で測定された鋼板表面の放射光輝度に基づいて前記酸化物の膜厚を求める膜厚処理部とを備える。このような酸化膜厚測定装置について、以下に、第１および第２実施形態で、より具体的に説明する。

（第１実施形態）
図１は、実施形態における酸化膜厚測定装置の構成を示す外観図である。図２は、前記酸化膜厚測定装置における第１放射光輝度測定部の第１光軸を含む断面での断面図である。図３は、前記酸化膜厚測定装置の電気的な構成を示すブロック図である。図４は、測定角と放射率単調増加上限膜厚との関係を示す図である。図４の横軸は、角度であり、その縦軸は、放射率が酸化膜厚に対し単調に増加する膜厚範囲における上限膜厚である。図５は、酸化膜厚と放射率との関係を示す図である。図５の横軸は、酸化膜厚であり、その縦軸は、放射率である。図６は、測定波長と放射率との関係を示す図である。図６の横軸は、測定波長であり、その縦軸は、放射率である。図７は、単層膜の反射率を計算するための計算モデルを説明するための図である。図８は、２個の第１および第２測定波長での、酸化膜厚と放射率との関係を示す図である。図８の横軸は、酸化膜厚であり、その縦軸は、放射率である。

第１実施形態における酸化膜厚測定装置Ｄａは、例えば、図１ないし図３に示すように、第１および第２Ｐ偏光フィルタ部１−１、１−２と、第１および第２放射光輝度測定部２−１、２−２と、制御処理部３ａと、記憶部４ａと、入力部５と、出力部６と、インターフェース部（ＩＦ部）７と、冷却部８とを備え、鋼板ＷＫを搬送する搬送路を形成する搬送路形成部材ＨＳに配置される。なお、図３には、冷却部８の記載が省略されている。

搬送路形成部材ＨＳは、断面矩形形状の比較的長尺な中空な角柱状部材であり、その内部が耐火物等の断熱材で覆われ、鋼板ＷＫを搬送する搬送路を形成している。搬送路形成部材ＨＳは、その一方端で、例えば、鋼板ＷＫの表面に所定の膜厚で酸化膜を形成するために、搬送されて走行中の鋼板ＷＫを直火バーナーで加熱する直火加熱炉の下流側に連結され、その他方端で、鋼板ＷＫの表面に形成された酸化膜を還元する還元装置の上流側に連結されて配置される。この直火加熱炉の加熱により、搬送路形成部材ＨＳ内を搬送される鋼板ＷＫは、自発光している。搬送路形成部材ＨＳには、上壁から所定の第１方向で外部へ延びる筒状の第１測定窓形成部材（第１覗管部材）ＨＳａが連結され、上壁から所定の第２方向で外部へ延びる筒状の第２測定窓形成部材（第２覗管部材）ＨＳｂが連結されている。これら第１および第２方向については、後述する。第１測定窓形成部材ＨＳａにおける搬送路に臨む一方端には、所定の第１測定波長を少なくとも透過する例えばＡｌ_２Ｏ_３等の第１窓部材（不図示）が嵌め込まれ、その他方端には、第１Ｐ偏光フィルタ部１−１を介して第１放射光輝度測定部２−１が取り付けられている。筒状の第１測定窓形成部材ＨＳａにおける中心軸は、第１放射光輝度測定部２−１の光軸ＡＸ−１と略一致する。第２測定窓形成部材ＨＳｂにおける搬送路に臨む一方端には、所定の第２測定波長を少なくとも透過する例えば石英ガラス等の第２窓部材（不図示）が嵌め込まれ、その他方端には、第２Ｐ偏光フィルタ部１−２を介して第２放射光輝度測定部２−２が取り付けられている。筒状の第２測定窓形成部材ＨＳｂにおける中心軸は、第２放射光輝度測定部２−２の光軸ＡＸ−２と略一致する。

第１Ｐ偏光フィルタ部１−１は、第１測定波長において、入射光のＰ偏光を透過して射出し、それ以外の状態の光を遮断する光学素子である。第２Ｐ偏光フィルタ部１−２は、第２測定波長において、入射光のＰ偏光を透過して射出し、それ以外の状態の光を遮断する光学素子である。

第１放射光輝度測定部２−１は、制御処理部３ａに接続され、制御処理部３ａの制御に従って、鋼板ＷＫにおける鋼板表面の放射光輝度を、第１Ｐ偏光フィルタ部１−１を介して、前記鋼板表面の法線ＮＬに対し６０度以上の第１測定角θ１で測定する装置である。本実施形態では、第１放射光輝度測定部２−１は、さらに、鋼板ＷＫの鋼板表面に形成される酸化物（例えば鉄系酸化物等）の膜厚ｄに依存する第１測定波長λ１で測定する。第１放射光輝度測定部２−１は、その測定した放射光輝度を制御処理部３ａへ出力する。

第２放射光輝度測定部２−２は、制御処理部３ａに接続され、制御処理部３ａの制御に従って、第１放射光輝度測定部２−１で測定される測定領域（測定位置）Ｐでの前記鋼板表面の放射光輝度を、第２Ｐ偏光フィルタ部１−２を介して、前記鋼板表面の法線ＮＬに対し所定の第２測定角θ２で測定する装置である。本実施形態では、第２放射光輝度測定部２−２は、さらに、鋼板ＷＫの鋼板表面に形成される酸化物の膜厚ｄに依存しない第２測定波長λ２で測定する。第２放射光輝度測定部２−２は、その測定した放射光輝度を制御処理部３ａへ出力する。

第１および第２放射光輝度測定部２−１、２−２は、それぞれ、例えば、測定波長を規定するための、所定の波長帯を透過するバンドパス光学フィルタと、前記バンドパス光学フィルタ介して鋼板ＷＫの表面の放射光強度を受光する受光素子と、前記受光素子の出力レベルと放射光輝度との対応関係を予め記憶する記憶部と、前記バンドパス光学フィルタ介して鋼板ＷＫの表面の放射光強度を受光して得られた前記受光素子の出力レベルから、前記対応関係を用いることで放射光輝度を求める情報処理部とを備える。第１放射光輝度測定部２−１におけるバンドパス光学フィルタ（第１バンドパス光学フィルタ）の波長帯（第１波長帯）は、第１測定波長を含むように設定され、第２放射光輝度測定部２−２におけるバンドパス光学フィルタ（第２バンドパス光学フィルタ）の波長帯（第２波長帯）は、第２測定波長を含むように設定される。なお、これら前記記憶部および前記情報処理部は、後述の記憶部４ａおよび制御処理部３ａと兼用されて良い。あるいは、第１および第２放射光輝度測定部２−１、２−２それぞれに放射温度計が利用されても良い。市販の放射温度計は、通常、測定波長が限定され、バンドパス光学フィルタが組み込まれている。また、放射光輝度は、温度（設定放射率を１としたときの表示温度）と測定波長とから、いわゆるプランクの法則より算出できる。このため、例えば、第１および第２放射光輝度測定部２−１、２−２は、それぞれ、鋼板ＷＫの表面の温度を測定する放射温度計と、前記放射温度計で測定された温度と前記放射温度計の測定波長から放射光輝度を求める情報処理部とを備える。第１放射光輝度測定部２−１に用いられる放射温度計（第１放射温度計）おける測定波長は、第１測定波長に設定され、第２放射光輝度測定部２−２に用いられる放射温度計（第２放射温度計）おける測定波長は、第２測定波長に設定される。なお、これら前記情報処理部は、後述の制御処理部３ａと兼用されて良い。また、ハーフミラー等の分光器を組み込んでいない、複数の放射温度計をこのように組み合わせて用いることで装置の低コスト化を図ることができる。前記放射温度計には、例えばサーモパイル（ｔｈｅｒｍｏｐｉｌｅ）やボロメータ（ｂｏｌｏｍｅｔｅｒ）や焦電センサ等を備えた放射温度計が利用できる。

これら第１および第２測定角θ１、θ２ならびに第１および第２測定波長λ１、λ２について説明する。

直火加熱炉の加熱工程による酸化の進行に伴い、放射率εは、酸化物の膜厚ｄの増加に従って、単調に増加した後に、ピークとなり、その後、減少したり、あるいは、増減を繰り返したりするプロファイルを持つ。この放射率εの振動の原因は、酸化膜表面での放射と、酸化膜と金属表面界面での放射が干渉を起こすためであると考えられている（平本一男他、「酸化プロセス中の金属の分光放射率挙動」、鉄と鋼 Ｖｏｌ．８５ （１９９９） Ｎｏ．１２、Ｐ８６３−８６９参照）。これにより、例えば、図７に示すように、鋼板ＷＫの鋼板表面に単層の酸化膜ＷＫ２が形成される場合、反射率Ｒは、次式１で表され、放射率εは、次式３で表される。
式１；Ｒ＝（ρ_０１＋ρ_１２ｅ^−２ｉδ）／（１＋ρ_０１ρ_１２ｅ^−２ｉδ）
式２；δ＝（２Ｎ_１ｄｃｏｓθ）／λ
式３；ε＝１−Ｒ
ここで、θは、入射角であり、λは、波長であり、ｄは、酸化膜厚であり、Ｎ_１は、酸化膜ＷＫ２の複素屈折率であり、ρ_０１は、鋼板ＷＫを取り巻く雰囲気（空気や窒素等）と酸化膜ＷＫ２との界面での反射率であり、ρ_１２は、酸化膜ＷＫ２と酸化膜ＷＫ２下における酸化していない鋼板本体ＷＫ１との界面での反射率であり、ｉは、虚数単位（ｉ^２＝−１）であり、ｅは、ネイピア数（ｅ≒２．７１８２８）である。なお、放射光輝度は、放射率と温度に依存し、ここでは、鋼板ＷＫの温度は、所定の温度で一定と仮定している。したがって、図３や図４に記載された放射率変化は、放射光輝度変化に読み替えることができる。

前記入射角θの正反射方向から放射光輝度を観測し（入射角θ＝測定角θ）、前記波長λを測定波長として上述の式１ないし式３を用いることによって、測定角θを変えながら、酸化物の膜厚ｄに対する放射率εの関係を求めると（シミュレートすると）、図４に示すように、酸化膜厚ｄの増加に従って放射率εが単調に増加する酸化膜厚ｄの範囲における上限膜厚ｄ_ｍａｘは、測定角θが０度から６０度未満では、ほとんど変化しないが、測定角θが６０度以上になると大きくなる。このような知見に基づき、第１測定角θ１は、６０度以上の角度、例えば、６５度や７５度や８０度等に設定される。このため、前記第１方向は、鋼板表面の法線ＮＬに対し６０度以上の第１測定角θ１の方向であり、筒状の第１測定窓形成部材ＨＳａは、前記上壁から前記第１測定角θ１の方向で外部へ延びる。

さらに、上述の式１ないし式３を用いることによって、観測する光の状態がＳ偏光のみである場合、観測する光の状態がＳ偏光およびＰ偏光である場合（従前）、および、観測する光の状態がＰ偏光のみである場合それぞれについて、酸化物の膜厚ｄに対する放射率εの関係を求めると、図５に示すように、酸化膜厚ｄの増加に従って放射率εが単調に増加する酸化膜厚ｄの範囲における上限膜厚ｄ_ｍａｘは、観測する光の状態がＳ偏光のみである場合、観測する光の状態がＳ偏光およびＰ偏光である場合（従前）、および、観測する光の状態がＰ偏光のみである場合の順で、大きくなる。このような知見に基づき、上述のように、第１放射光輝度測定部２−１は、第１Ｐ偏光フィルタ部１−１を介して鋼板表面の放射光輝度を測定するように構成されている。

一方、上述の式１ないし式３を用いることによって、所定の酸化膜厚ｄにおいて、測定波長λを変えながら、放射率εを求めると、図６に示すように、酸化膜厚が０．８μｍでは、放射率εは、測定波長λが長くなると曲線α１のように振動的に変化し、酸化膜厚が０．５μｍでは、放射率εは、同様に、測定波長λが長くなると曲線α２のように振動的に変化し、酸化膜厚が０．３μｍでは、放射率εは、同様に、測定波長λが長くなると曲線α３のように振動的に変化する。ここで、測定波長が４μｍないし２０μｍの範囲β２内では、測定波長λに対し酸化膜厚ｄが変化している。このような知見に基づき、第１放射光輝度測定部２−１の測定波長（第１測定波長）λ１は、酸化膜厚に依存する波長として、４μｍ以上に設定される。一方、測定波長が１μｍないし３μｍの範囲β１内では、測定波長λに対し酸化膜厚ｄが変化しない。このような知見に基づき、第２放射光輝度測定部２−２の測定波長（第２測定波長）λ２は、酸化膜厚に依存しない波長として、３μｍ以下に設定される。

このように第２放射光輝度測定部２−２は、酸化膜厚に依存しない波長で測定するので、第２測定角θ２は、任意の角度でよく、第１測定角θ１と等しくても、異なっていても良い。前記第２方向は、第２測定角θ２の方向であり、筒状の第２測定窓形成部材ＨＳｂは、前記上壁から前記第２測定角θ２の方向で外部へ延びる。本実施形態では、鋼板表面の法線ＮＬを含み搬送方向に直交する平面（後述のＸＹＺ直交座標系でのＹＺ平面）に対し対称的に構成するために、第２測定角θ２は、第１測定角θ１と等しい。

図１ないし図３に戻って、搬送路形成部材ＨＳにおける上壁から一方側壁に亘って冷却部８が配置されている。冷却部８は、搬送路形成部材ＨＳを冷却する装置であり、例えば、断面Ｌ字状の箱形のハウジングと、前記ハウジングを冷却するように前記ハウジング内に収容され、水等の冷却液が流通される流通管とを備えて構成され、前記ハウジングが、搬送路形成部材ＨＳにおける上壁から一方側壁に沿うように配設される。

鋼板ＷＫは、前記直火加熱炉で加熱されているので、搬送路形成部材ＨＳの内壁は、鋼板ＷＫによって加熱され、輻射熱を放射する。この搬送路形成部材ＨＳの内壁から輻射される輻射熱は、再び鋼板ＷＫに入射され、第１および第２放射光輝度測定部２−１、２−２に入射され、第１および第２放射光輝度測定部２−１、２−２の背景放射となる。この背景放射は、第１および第２放射光輝度測定部２−１、２−２にとって抑制されることが好ましい。このため、本実施形態では、前記鋼板表面の法線ＮＬを対称軸として第１放射光輝度測定部２−１の第１光軸ＡＸ−１に対称な方向上に位置する壁面が、冷却部８によって冷却される、搬送路形成部材ＨＳにおける上壁から一方側壁に亘る内壁面となるように、第１測定窓形成部材ＨＳａが配置され、前記鋼板表面の法線ＮＬを対称軸として第２放射光輝度測定部２−２の第２光軸ＡＸ−２に対称な方向上に位置する壁面が、冷却部８によって冷却される、搬送路形成部材ＨＳにおける上壁から一方側壁に亘る前記内壁面となるように、第２測定窓形成部材ＨＳｂが配置される。より具体的には、図１に示すように、鋼板ＷＫの搬送方向をＸ軸とし、このＸ軸に直交し鋼板ＷＫにおける鋼板表面の法線ＮＬをＺ軸とし、これらＸ軸およびＺ軸それぞれに直交する方向をＹ軸とするＸＹＺ直交座標系を設定すると、第１測定角θ１は、Ｚ軸と第１放射光輝度測定部２−１の第１光軸ＡＸ−１とのなす角であり、この第１光軸ＡＸ−１をＸＹ平面に射影した第１射影線ＳＡＸ−１とＸ軸とのなす角φ１が所定の角度（コンパクト化のために例えば４５度以上の角度）となるように第１測定窓形成部材ＨＳａが配置される。すなわち、第１測定窓形成部材ＨＳａは、鋼板ＷＫの搬送方向に対し傾斜して配置されている。これにより、冷却部８は、搬送路形成部材ＨＳにおける、前記鋼板表面の法線ＮＬを対称軸として第１放射光輝度測定部２−１の第１光軸ＡＸ−１に対称な方向上に位置する壁面を冷却でき、第１放射光輝度測定部２−１の背景放射が低減できる。同様に、第２測定角θ２は、Ｚ軸と第２放射光輝度測定部２−２の第２光軸ＡＸ−２とのなす角であり、この第２光軸ＡＸ−２をＸＹ平面（−ＸＹ平面）に射影した第２射影線ＳＡＸ−２（不図示）とＸ軸（−Ｘ軸）とのなす角φ２（不図示）が所定の角度（コンパクト化のために例えば４５度以上の角度）となるように第２測定窓形成部材ＨＳｂが配置される。すなわち、第２測定窓形成部材ＨＳｂは、鋼板ＷＫの搬送方向に対し傾斜して配置されている。これにより、冷却部８は、搬送路形成部材ＨＳにおける、前記鋼板表面の法線ＮＬを対称軸として第２放射光輝度測定部２−２の第２光軸ＡＸ−２に対称な方向上に位置する壁面を冷却でき、第２放射光輝度測定部２−２の背景放射が低減できる。

入力部５は、制御処理部３ａに接続され、例えば、酸化膜厚の測定開始を指示するコマンド等の各種コマンド、および、例えば、鋼板ＷＫの名称や後述の膜厚変換情報等の前記酸化膜厚の測定を行う上で必要な各種データを酸化膜厚測定装置Ｄａに入力する装置であり、例えば、所定の機能を割り付けられた複数の入力スイッチ、キーボードおよびマウス等である。出力部６は、制御処理部３ａに接続され、制御処理部３ａの制御に従って、入力部５から入力されたコマンドやデータ、および、当該酸化膜厚測定装置Ｄａによって測定された測定結果等を出力する装置であり、例えばＣＲＴディスプレイ、ＬＣＤ（液晶表示装置）および有機ＥＬディスプレイ等の表示装置やプリンタ等の印刷装置等である。

ＩＦ部７は、制御処理部３ａに接続され、制御処理部３ａの制御に従って、外部機器との間でデータの入出力を行う回路であり、例えば、シリアル通信方式であるＲＳ−２３２Ｃのインターフェース回路、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）規格を用いたインターフェース回路、ＩｒＤＡ（Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｄａｔａ Ａｓｓｃｏｉａｔｉｏｎ）規格等の赤外線通信を行うインターフェース回路、および、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）規格を用いたインターフェース回路等である。また、ＩＦ部７は、外部機器との間で通信を行う回路であり、例えば、データ通信カードや、ＩＥＥＥ８０２．１１規格等に従った通信インターフェース回路等であっても良い。

記憶部４ａは、制御処理部３ａに接続され、制御処理部３ａの制御に従って、各種の所定のプログラムおよび各種の所定のデータを記憶する回路である。前記各種の所定のプログラムには、例えば、酸化膜厚測定装置Ｄａの各部２（２−１、２−２）、４ａ〜８を制御する制御プログラムや、後述の膜厚変換情報記憶部４１ａに記憶された膜厚変換情報を用いることによって、放射光輝度測定部２で測定された鋼板表面の放射光輝度（本実施形態では第１および第２放射光輝度測定部２−１、２−２で測定された鋼板表面の各放射光輝度）に基づいて、前記鋼板表面に生成された酸化物の膜厚（酸化膜厚）ｄを求める膜厚処理プログラム等の制御処理プログラムが含まれる。前記各種の所定のデータには、鋼板ＷＫの名称や膜厚変換情報等の、これら各プログラムを実行する上で必要なデータが含まれる。このような記憶部４ａは、例えば不揮発性の記憶素子であるＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）や書き換え可能な不揮発性の記憶素子であるＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等を備える。記憶部４ａは、前記所定のプログラムの実行中に生じるデータ等を記憶するいわゆる制御処理部３ａのワーキングメモリとなるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等を含む。そして、記憶部４ａは、膜厚変換情報を記憶する膜厚変換情報記憶部４１ａを機能的に備える。

膜厚変換情報記憶部４１ａは、膜厚変換情報を記憶するものである。前記膜厚変換情報は、鋼板ＷＫにおける鋼板表面の放射光輝度に基づいて、前記鋼板表面に生成される酸化物の膜厚（酸化膜厚）ｄを求めるための情報である。より具体的には、鋼板表面の放射光輝度から酸化膜厚ｄを求めるので、前記膜厚変換情報は、前記６０度以上の測定角（第１測定角θ１）であってＰ偏光での、前記鋼板表面の放射光輝度と前記酸化膜厚との対応関係（輝度膜厚対応関係）である。より詳しくは、本実施形態では、第１および第２放射光輝度測定部２−１、２−２それぞれで測定された第１および第２放射光輝度の差分から酸化膜厚ｄを求めるので、前記膜厚変換情報は、例えば、図８に示すように、前記６０度以上の測定角（第１測定角θ１、第２測定角θ２は任意で良いので第２測定角θ２には依存しない）であってＰ偏光での、第１測定波長λ１における鋼板表面の第１放射光輝度γ１と第２測定波長λ２における鋼板表面の第２放射光輝度γ２との差分△γと、酸化膜厚ｄとの対応関係（差分輝度膜厚対応関係）である。このような差分輝度膜厚対応関係は、例えば、複数のサンプルから予め求められる。あるいは、例えば、差分輝度膜厚対応関係は、上述の式１ないし式３を用いることによってシミュレーションによって予め求められる。そして、差分輝度膜厚対応関係は、例えばルックアップテーブル形式で、あるいは例えば関数式で、膜厚変換情報記憶部４１ａに予め記憶される。

制御処理部３ａは、酸化膜厚測定装置Ｄａの各部２（２−１、２−２）、４ａ〜８を当該各部の機能に応じてそれぞれ制御し、膜厚変換情報記憶部４１ａに記憶された膜厚変換情報を用いることによって、放射光輝度測定部２で測定された鋼板表面の放射光輝度に基づいて酸化膜厚ｄを求めるための回路である。本実施形態では、制御処理部３ａは、第１および第２放射光輝度測定部２−１、２−２それぞれで第１および第２放射光輝度を測定し、膜厚変換情報記憶部４１ａに記憶された膜厚変換情報としての差分輝度膜厚対応関係を用いることによって、第１および第２放射光輝度の差分から酸化膜厚ｄを求める。制御処理部３ａは、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）およびその周辺回路を備えて構成される。制御処理部３ａは、制御処理プログラムが実行されることによって、制御部３１および膜厚処理部３２ａを機能的に備える。

制御部３１は、当該酸化膜厚測定装置Ｄａの各部２（２−１、２−２）、４ａ〜８を当該各部の機能に応じてそれぞれ制御し、酸化膜厚測定装置Ｄａの全体制御を司るものである。

膜厚処理部３２ａは、膜厚変換情報記憶部４１ａに記憶された膜厚変換情報を用いることによって、放射光輝度測定部２で測定された鋼板表面の放射光輝度に基づいて酸化膜厚ｄを求めるものである。より具体的には、膜厚処理部３２ａは、膜厚変換情報記憶部４１ａに記憶された膜厚変換情報としての輝度膜厚対応関係を用いることによって、放射光輝度測定部２で測定された鋼板表面の放射光輝度に対応する酸化膜厚ｄを求める。より詳しくは、本実施形態では、膜厚処理部３２ａは、第１放射光輝度測定部２−１で測定された鋼板表面の第１放射光輝度と第２放射光輝度測定部２−２で測定された鋼板表面の第２放射光輝度との差分を求め、膜厚変換情報記憶部４１ａに記憶された膜厚変換情報としての差分輝度膜厚対応関係を用いることによって、前記求めた差分に対応する酸化膜厚ｄを求める。

このような制御処理部３ａ、記憶部４ａ、入力部５、出力部６およびＩＦ部７は、例えばデスクトップ型やノード型等のパーソナルコンピュータＰＣ等によって構成可能である。

次に、第１実施形態の動作について説明する。図９は、第１実施形態における酸化膜厚測定装置の動作を示すフローチャートである。

このような構成の酸化膜厚測定装置Ｄａは、その電源が投入されると、必要な各部の初期化を実行し、その稼働を始める。その制御処理プログラムの実行によって、制御処理部３ａには、制御部３１および膜厚処理部３２ａが機能的に構成される。

そして、鋼板ＷＫにおける鋼板表面の酸化膜厚を測定するにあたって、まず、酸化膜厚測定装置Ｄａは、制御処理部３ａの制御部３１によって、冷却部８に冷却液を流通させる。なお、酸化膜厚の測定に関わらず、常時、冷却部８に冷却液を流通させるように、酸化膜厚測定装置Ｄａが構成されても良い。

例えば測定開始の指示を入力部５で受け付けると、図９において、制御処理部３ａの制御部３１は、第１および第２放射光輝度測定部２−１、２−２それぞれに鋼板ＷＫにおける鋼板表面の放射光輝度を測定させ、第１放射光輝度測定部２−１は、鋼板表面の法線に対し６０度以上の第１測定角θ１で、第１Ｐ偏光フィルタ部１−１を介して第１測定波長λ１での鋼板表面の放射光輝度を測定すると、その測定結果の第１放射光輝度（Ｐ偏光の第１放射光輝度）を制御処理部３ａへ出力し、第２放射光輝度測定部２−２は、第１放射光輝度測定部２−１が第１放射光輝度を測定した測定領域Ｐにおいて、第２Ｐ偏光フィルタ部１−２を介して第２測定波長λ２での鋼板表面の放射光輝度を測定すると、その測定結果の第２放射光輝度（Ｐ偏光の第２放射光輝度）を制御処理部３ａへ出力する（Ｓ１１）。

続いて、第１および第２放射光輝度を測定すると、制御処理部３ａの膜厚処理部３２ａは、第１放射光輝度から第２放射光輝度を減算することによって、第１および第２放射光輝度の差分を求め、膜厚変換情報記憶部４１ａに記憶されている膜厚変換情報、本実施形態では、差分輝度膜厚対応関係から、前記求めた差分に対応する酸化膜厚ｄを求める（Ｓ１２）。

続いて、酸化膜厚ｄを求めると、制御処理部３ａの制御部３１は、この求めた酸化膜厚ｄを出力部６で出力し、処理を終了する。なお、必要に応じて、制御処理部３ａの制御部３１は、この求めた酸化膜厚ｄをＩＦ部７に出力してもよい。

なお、上述の処理Ｓ１２において、膜厚処理部３２ａは、輝度膜厚対応関係から、第１放射光輝度に対応する酸化膜厚ｄを求めても良い。この場合では、第２Ｐ偏光フィルタ部１−２、第２放射光測定部２−２およびこれらを取り付けるための第２測定窓形成部材ＨＳｂが省略できる。

以上、説明したように、本実施形態における酸化膜厚測定装置Ｄａおよびこれに実装された酸化膜厚測定方法は、上述の知見に基づき、鋼板表面の法線ＮＬに対し６０度以上の第１測定角θ１で測定される鋼板表面におけるＰ偏光の放射光輝度を用いるので、より厚い膜厚も測定できる。

上記酸化膜厚測定装置Ｄａおよび酸化膜厚測定方法は、第１放射光輝度測定部２−１で測定された鋼板表面の第１放射光輝度と第２放射光輝度測定部２−２で測定された鋼板表面の第２放射光輝度との差分を用いるので、外乱が生じた場合に生じるノイズを相殺できるから、より精度良く酸化膜厚を求めることができる。

上記酸化膜厚測定装置Ｄａおよび酸化膜厚測定方法は、第１および第２放射光輝度測定部２−１、２−２それぞれの各光軸ＡＸ−１、ＡＸ−２に対称な各方向上に位置する壁面が冷却部８で冷却されるので、背景放射が抑制されるから、より精度良く酸化膜厚を求めることができる。

本実施形態によれば、酸化膜厚に依存する、４μｍ以上の第１測定波長で放射光輝度を測定する第１放射光輝度測定部２−１を備え、前記酸化膜厚に依存しない、３μｍ以下の第２測定波長で放射光輝度を測定する第２放射光輝度測定部２−２を備えた酸化膜厚測定装置Ｄａが提供できる。

次に、別の実施形態について説明する。

（第２実施形態）
連続稼働中では、鋼板ＷＫは、略一定温度であるが、何らかの原因で鋼板ＷＫの温度が変化する場合もある。第２実施形態における酸化膜厚測定装置は、鋼板表面における放射光輝度と温度から放射率を求め、この求めた放射率に基づいて酸化膜厚ｄを求めるものである。

このような第２実施形態における酸化膜厚測定装置Ｄｂは、例えば、図１ないし図３に示すように、第１Ｐ偏光フィルタ部１−１と、第１放射光輝度測定部２−１と、制御処理部３ｂと、記憶部４ｂと、入力部５と、出力部６と、ＩＦ部７と、冷却部８と、温度測定部９とを備え、搬送路形成部材ＨＳに配置される。すなわち、第２実施形態における酸化膜厚測定装置Ｄｂは、第１実施形態における酸化膜厚測定装置Ｄａに対し、制御処理部３ａおよび記憶部４ａに代え、制御処理部３ｂおよび記憶部４ｂを備え、第２Ｐ偏光フィルタ部１−２および第２放射光輝度測定部２−２を備えない一方で、さらに、温度測定部９を備える。このため、これら第２実施形態の酸化膜厚測定装置Ｄｂにおける第１Ｐ偏光フィルタ部１−１、第１放射光輝度測定部２−１、入力部５、出力部６、ＩＦ部７、冷却部８および搬送路形成部材ＨＳは、それぞれ、第１実施形態の酸化膜厚測定装置Ｄａにおける第１および第２Ｐ偏光フィルタ部１−１、１−２、第１および第２放射光輝度測定部２−１、２−２、入力部５、出力部６、ＩＦ部７、冷却部８および搬送路形成部材ＨＳと同様であるので、その説明を省略する。

温度測定部９は、制御処理部３ｂに接続され、制御処理部３ｂの制御に従って、第１放射光輝度測定部２−１で測定される測定領域Ｐでの鋼板表面の温度を測定する装置である。温度測定部９は、例えば、サーモパイルや、ボロメータや、焦電センサ等を備えて構成される放射温度計、あるいは接触式温度計等である。搬送路形成部材ＨＳには、第１放射光輝度測定部２−１で測定される測定領域Ｐにおいて、温度測定部９が鋼板ＷＫにおける鋼板表面の法線方向から前記鋼板表面を臨むことができるように、例えば、温度測定部取付開口（図１に不図示）がその上壁に設けられ、温度測定部９が取り付けられる。あるいは、搬送路形成部材ＨＳには、第１放射光輝度測定部２−１で測定される測定領域Ｐにおいて、第１および測定窓形成部材ＨＳａ、ＨＳｂと同様な、筒状の第３測定窓形成部材（図１に不図示）がその上壁から前記法線方向で外部へ延びるように連結され、前記第３測定窓形成部材における搬送路に臨む一方端には、断熱性の第３窓部材が嵌め込まれ、その他方端には、温度測定部９が取り付けられる。温度測定部９は、前記測定した鋼板表面の温度を制御処理部３ｂへ出力する。

なお、上述したように、第１および第２放射光輝度測定部２−１、２−２が放射温度計を備えて構成される場合には、温度測定部９は、第１および第２放射光輝度測定部２−１、２−２のいずれかと兼用でき、酸化膜厚測定装置Ｄｂは、第１および第２放射光輝度測定部２−１、２−２とは別途に温度測定部９を備える必要がなく、低コスト化できる。すなわち、第２実施形態における酸化膜厚測定装置Ｄｂは、上述のように、第１放射光輝度測定部２−１および温度測定部９を備えて構成されて良く、あるいは、放射光輝度測定部および温度測定部９として機能する第１放射光輝度測定部２−１を備えて構成されて良く、あるいは、第１放射光輝度測定部２−１および温度測定部９として機能する第２放射光輝度測定部２−２を備えて構成されて良い。

記憶部４ｂは、制御処理部３ｂに接続され、制御処理部３ｂの制御に従って、各種の所定のプログラムおよび各種の所定のデータを記憶する回路である。前記各種の所定のプログラムには、例えば、酸化膜厚測定装置Ｄｂの各部２−１、４ｂ〜８を制御する制御プログラムや、後述の膜厚変換情報記憶部４１ｂに記憶された膜厚変換情報を用いることによって、第１放射光輝度測定部２−１で測定された鋼板表面の放射光輝度に基づいて、前記鋼板表面に生成された酸化物の膜厚（酸化膜厚）ｄを求める膜厚処理プログラム等の制御処理プログラムが含まれる。前記各種の所定のデータには、鋼板ＷＫの名称や膜厚変換情報等の、これら各プログラムを実行する上で必要なデータが含まれる。このような記憶部４ｂは、例えばＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＲＡＭ等を備える。そして、記憶部４ｂは、膜厚変換情報を記憶する膜厚変換情報記憶部４１ｂを機能的に備える。

膜厚変換情報記憶部４１ｂは、厚変換情報を記憶するものである。前記膜厚変換情報は、鋼板ＷＫにおける鋼板表面の放射光輝度に基づいて、前記鋼板表面に生成される酸化物の膜厚（酸化膜厚）ｄを求めるための情報である。より具体的には、鋼板表面の放射率εから酸化膜厚ｄを求めるので、前記膜厚変換情報は、前記６０度以上の測定角（第１測定角θ１）であってＰ偏光での、前記鋼板表面の放射率εと前記酸化膜厚ｄとの対応関係（放射率膜厚対応関係）である。このような放射率膜厚対応関係は、例えば、複数のサンプルから予め求められる。あるいは、例えば、放射率膜厚対応関係は、上述の式１ないし式３を用いることによってシミュレーションによって予め求められる。そして、放射率膜厚対応関係は、例えばルックアップテーブル形式で、あるいは例えば関数式で、膜厚変換情報記憶部４１ｂに予め記憶される。

制御処理部３ｂは、酸化膜厚測定装置Ｄｂの各部２−１、４ｂ〜８を当該各部の機能に応じてそれぞれ制御し、膜厚変換情報記憶部４１ｂに記憶された膜厚変換情報を用いることによって、放射光輝度測定部２で測定された鋼板表面の放射光輝度に基づいて酸化膜厚ｄを求めるための回路である。本実施形態では、制御処理部３ｂは、第１放射光輝度測定部２−１で測定された鋼板表面の放射光輝度および温度測定部９で測定された鋼板表面の温度に基づいて鋼板表面の放射率を求め、膜厚変換情報記憶部４１ｂに記憶された膜厚変換情報を用いることによって、この求めた鋼板表面の放射率に対応する酸化物の膜厚を求める。制御処理部３ａは、例えば、ＣＰＵおよびその周辺回路を備えて構成される。制御処理部３ｂは、制御処理プログラムが実行されることによって、制御部３１および膜厚処理部３２ｂを機能的に備える。

制御部３１は、当該酸化膜厚測定装置Ｄｂの各部２（２−１、２−２）、４ｂ〜８を当該各部の機能に応じてそれぞれ制御し、酸化膜厚測定装置Ｄｂの全体制御を司るものである。

膜厚処理部３２ｂは、膜厚変換情報記憶部４１ｂに記憶された膜厚変換情報を用いることによって、放射光輝度測定部２で測定された鋼板表面の放射光輝度に基づいて酸化膜厚ｄを求めるものである。より具体的には、膜厚処理部３２ｂは、第１放射光輝度測定部２−１で測定された鋼板表面の放射光輝度および温度測定部９で測定された鋼板表面の温度に基づいて鋼板表面の放射率εを求め、膜厚変換情報記憶部４１ｂに記憶された膜厚変換情報としての放射率膜厚対応関係を用いることによって、前記求めた鋼板表面の放射率εに対応する酸化膜厚ｄを求める。

次に、第２実施形態の動作について説明する。図１０は、第２実施形態における酸化膜厚測定装置の動作を示すフローチャートである。

このような構成の酸化膜厚測定装置Ｄｂは、その電源が投入されると、必要な各部の初期化を実行し、その稼働を始める。その制御処理プログラムの実行によって、制御処理部３ｂには、制御部３１および膜厚処理部３２ｂが機能的に構成される。

そして、鋼板ＷＫにおける鋼板表面の酸化膜厚を測定するにあたって、まず、酸化膜厚測定装置Ｄｂは、制御処理部３ｂの制御部３１によって、冷却部８に冷却液を流通させる。なお、上述と同様に、酸化膜厚の測定に関わらず、常時、冷却部８に冷却液を流通させるように、酸化膜厚測定装置Ｄｂが構成されても良い。

例えば測定開始の指示を入力部５で受け付けると、図１０において、制御処理部３ｂの制御部３１は、第１放射光輝度測定部２−１に鋼板ＷＫにおける鋼板表面の放射光輝度を測定させ、第１放射光輝度測定部２−１は、鋼板表面の法線に対し６０度以上の第１測定角θ１で、第１Ｐ偏光フィルタ部１−１を介して第１測定波長λ１での鋼板表面の放射光輝度を測定すると、その測定結果の第１放射光輝度（Ｐ偏光の第１放射光輝度）を制御処理部３ｂへ出力する（Ｓ２１）。

そして、制御処理部３ｂの制御部３１は、温度測定部９に鋼板ＷＫにおける鋼板表面の温度を測定させ、温度測定部９は、第１放射光輝度測定部２−１が第１放射光輝度を測定した測定領域Ｐにおいて、鋼板表面の温度を測定すると、その測定結果の温度を制御処理部３ｂへ出力する（Ｓ２２）。

続いて、第１放射光輝度および温度を測定すると、制御処理部３ｂの膜厚処理部３２ｂは、第１放射光輝度測定部２−１で測定された鋼板表面の第１放射光輝度および温度測定部９で測定された鋼板表面の温度に基づいて鋼板表面の放射率εを求め、膜厚変換情報記憶部４１ｂに記憶された膜厚変換情報、本実施形態では放射率膜厚対応関係から、この求めた放射率εに対応する酸化膜厚ｄを求める（Ｓ２３）。

続いて、酸化膜厚ｄを求めると、制御処理部３ｂの制御部３１は、この求めた酸化膜厚ｄを出力部６で出力し、処理を終了する。なお、必要に応じて、制御処理部３ｂの制御部３１は、この求めた酸化膜厚ｄをＩＦ部７に出力してもよい。

第２実施形態における酸化膜厚測定装置Ｄｂおよびこれに実装された酸化膜厚測定方法は、上述の知見に基づき、鋼板表面の法線ＮＬに対し６０度以上の第１測定角θ１で測定される鋼板表面におけるＰ偏光の放射光輝度を用いるので、より厚い膜厚も測定できる。

上記酸化膜厚測定装置Ｄｂおよび酸化膜厚測定方法は、放射光輝度測定部２で測定された鋼板表面の放射光輝度および温度測定部９で測定された鋼板表面の温度に基づいて鋼板表面の放射率を求め、この求めた鋼板表面の放射率に対応する酸化膜厚を求めるので、鋼板表面の温度を考慮してより精度良く酸化膜厚を求めることができる。

なお、上述の実施形態において、第１放射光輝度測定部２−１は、鋼板ＷＫを搬送する搬送ローラに鋼板ＷＫが当接する当接位置に設定された測定領域で、鋼板表面の放射光輝度を測定するように、配置されても良い。第２放射光輝度測定部２−２を備える場合には、第２放射光輝度測定部２−２も、鋼板ＷＫを搬送する搬送ローラに鋼板ＷＫが当接する当接位置に設定された前記測定領域で、鋼板表面の放射光輝度を測定するように、配置される。測定領域の鋼板ＷＫが振動すると、第１および第２放射光輝度測定部２−１、２−２で測定される放射光輝度の精度が低下してしまうが、このような酸化膜厚測定装置Ｄ（Ｄａ、Ｄｂ）は、振動のより少ない測定領域で放射光輝度を測定できるので、より精度良く放射光輝度を測定でき、この結果、より精度良く酸化膜厚を求めることができる。好ましくは、前記搬送ローラは、鋼板ＷＫの搬送方向を変えるデフレクタローラである。このようなデフレクタローラでは、鋼板ＷＫがデフレクタローラに押し付けられるので、振動がより低減できる。また好ましくは、前記搬送ローラは、鋼板ＷＫを狭持して搬送する一対のローラである。このような一対のローラでは、前記一対のローラで鋼板ＷＫが狭持されるので、振動がより低減できる。また、鋼板ＷＫの表裏両面における各酸化膜厚を測定できるように、前記測定領域は、図１１に示すように、設定されても良い。図１１は、変形形態の酸化膜厚測定装置における測定領域を説明するための図である。搬送路には、搬送方向に並設された２個の第１および第２デフレクタローラＲ−１、Ｒ−２が備えられ、鋼板ＷＫは、第１デフレクタローラＲ−１の紙面右面に当接して搬送方向を変え、第２デフレクタローラＲ−２の紙面左面に当接して搬送方向を変える。すなわち、鋼板ＷＫは、第１デフレクタローラＲ−１と第２デフレクタローラＲ−２との間で、第１デフレクタローラＲ−１の第１回転軸と第２デフレクタローラＲ−２の回転軸とを結ぶ線分と当該鋼板ＷＫが交差するように、第１および第２デフレクタローラＲ−１、Ｒ−２それぞれに架け渡される。そして、鋼板ＷＫが第１デフレクタローラＲ−１に当接する紙面右面の当接位置に表面測定領域Ｐｆが設定され、鋼板ＷＫが第２デフレクタローラＲ−２に当接する紙面左面の当接位置に裏面測定領域Ｐｂが設定される。２個の第１および第２酸化膜厚測定装置Ｄ−１、Ｄ−２（不図示）が用意され、第１酸化膜厚測定装置Ｄ−１は、前記表面測定領域Ｐｆを測定するように配置され、第２酸化膜厚測定装置Ｄ−２は、前記裏面測定領域Ｐｂを測定するように配置される。

また、上述の実施形態では、１つの測定領域Ｐを第１および第２放射光輝度測定部２−１、２−２で同時に測定できるように、第１および第２測定窓形成部材ＨＳａ、ＨＳｂは、鋼板表面の法線ＮＬを含み搬送方向に直交する平面（後述のＸＹＺ直交座標系でのＹＺ平面）に対し互いに対称となるように配設されたが、これに限定されるものではなく、適宜に変更できる。例えば、第１および第２測定窓形成部材ＨＳａ、ＨＳｂは、互いに平行で、所定の間隔を空けて鋼板ＷＫの搬送方向に沿って並置されても良い。このような場合では、第２放射光輝度測定部２−２が第１放射光輝度測定部２−１の測定領域と同一の測定領域を測定するように、第２放射光輝度測定部２−２は、第１放射光輝度測定部２−１が測定したタイミングから、鋼板ＷＫの搬送速度に応じた時間だけずらしたタイミングで測定すればよい。

本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および／または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。

Ｄａ、Ｄｂ 酸化膜厚測定装置
１−１ 第１Ｐ偏光フィルタ部
１−２ 第２Ｐ偏光フィルタ部
２−１ 第１放射光輝度測定部
２−２ 第２放射光輝度測定部
３ａ、３ｂ 制御処理部
４ａ、４ｂ 記憶部
３２ａ、３２ｂ 膜厚処理部
４１ａ、４１ｂ 膜厚変換情報記憶部

Claims (10)

1. 鋼板の鋼板表面に生成される酸化物の膜厚を測定する酸化膜厚測定装置であって、
   前記鋼板表面の放射光輝度に基づいて前記酸化物の膜厚を求めるための膜厚変換情報を記憶する膜厚変換情報記憶部と、
   入射光のＰ偏光を射出する第１Ｐ偏光フィルタ部と、
   前記鋼板表面の放射光輝度を、前記第１Ｐ偏光フィルタ部を介して、前記鋼板表面の法線に対し６０度以上の測定角で測定する第１放射光輝度測定部と、
   前記膜厚変換情報記憶部に記憶された膜厚変換情報を用いることによって、前記第１放射光輝度測定部で測定された鋼板表面の放射光輝度に基づいて前記酸化物の膜厚を求める膜厚処理部とを備える、
   酸化膜厚測定装置。
2. 前記酸化物の膜厚に依存しない第２測定波長で、前記放射光輝度測定部で測定される測定領域での前記鋼板表面の放射光輝度を第２放射光輝度として測定する第２放射光輝度測定部をさらに備え、
   前記第１放射光輝度測定部は、前記酸化物の膜厚に依存する第１測定波長で、前記鋼板表面の放射光輝度を第１放射光輝度として測定し、
   前記膜厚変換情報は、前記第１測定波長における鋼板表面の第１放射光輝度と前記第２測定波長における鋼板表面の第２放射光輝度との差分と、前記酸化物の膜厚との対応関係であり、
   前記膜厚処理部は、前記第１放射光輝度測定部で測定された鋼板表面の第１放射光輝度と前記第２放射光輝度測定部で測定された鋼板表面の第２放射光輝度との差分を求め、前記膜厚変換情報記憶部に記憶された膜厚変換情報を用いることによって、前記求めた差分に対応する前記酸化物の膜厚を求める、
   請求項１に記載の酸化膜厚測定装置。
3. 入射光のＰ偏光を射出する第２Ｐ偏光フィルタ部をさらに備え、
   前記第２放射光輝度測定部は、前記酸化物の膜厚に依存しない第２測定波長で、前記第１放射光輝度測定部で測定される測定領域での前記鋼板表面の放射光輝度を第２放射光輝度として、前記第２Ｐ偏光フィルタ部を介して測定し、
   前記膜厚変換情報は、前記６０度以上の測定角であってＰ偏光での、前記第１測定波長における鋼板表面の第１放射光輝度と前記第２測定波長における鋼板表面の第２放射光輝度との差分と、前記酸化物の膜厚との対応関係である、
   請求項２に記載の酸化膜厚測定装置。
4. 前記第１放射光輝度測定部で測定される測定領域での前記鋼板表面の温度を測定する温度測定部をさらに備え、
   前記膜厚変換情報は、前記鋼板表面の放射率と前記酸化物の膜厚との対応関係であり、
   前記膜厚処理部は、前記第１放射光輝度測定部で測定された鋼板表面の放射光輝度および前記温度測定部で測定された鋼板表面の温度に基づいて鋼板表面の放射率を求め、前記膜厚変換情報記憶部に記憶された膜厚変換情報を用いることによって、前記求めた鋼板表面の放射率に対応する前記酸化物の膜厚を求める、
   請求項１に記載の酸化膜厚測定装置。
5. 前記膜厚変換情報は、前記６０度以上の測定角であってＰ偏光での、前記鋼板表面の放射率と前記酸化物の膜厚との対応関係である、
   請求項４に記載の酸化膜厚測定装置。
6. 前記第１放射光輝度測定部は、測定波長が４μｍ以上である、
   請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の酸化膜厚測定装置。
7. 前記第２放射光輝度測定部は、前記第２測定波長が３μｍ以下である、
   請求項２、請求項３、ならびに、請求項２および請求項３を引用する請求項６のいずれか１項に記載の酸化膜厚測定装置。
8. 前記鋼板を搬送する搬送路を形成する搬送路形成部材における、前記鋼板表面の法線を対称軸として前記放射光輝度測定部の光軸に対称な方向上に位置する壁面、を冷却する冷却部をさらに備える、
   請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の酸化膜厚測定装置。
9. 前記放射光輝度測定部は、前記鋼板を搬送する搬送ローラに前記鋼板が当接する当接位置に設定された測定領域で、前記鋼板表面の放射光輝度を測定する、
   請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の酸化膜厚測定装置。
10. 鋼板の鋼板表面に生成される酸化物の膜厚を測定する酸化膜厚測定方法であって、
    前記鋼板表面の放射光輝度を、Ｐ偏光フィルタ部を介して、前記鋼板表面の法線に対し６０度以上の測定角で測定する放射光輝度測定工程と、
    前記鋼板表面の放射光輝度に基づいて前記酸化物の膜厚を求めるための膜厚変換情報を用いることによって、前記放射光輝度測定工程で測定された鋼板表面の放射光輝度に基づいて前記酸化物の膜厚を求める膜厚処理工程とを備える、
    酸化膜厚測定方法。