JPH03115921A

JPH03115921A - 信号内挿回路及び該回路を備えた変位測定装置

Info

Publication number: JPH03115921A
Application number: JP1255518A
Authority: JP
Inventors: Satoru Ishii; 哲石井
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1989-09-29
Filing date: 1989-09-29
Publication date: 1991-05-16
Anticipated expiration: 2013-01-19
Also published as: US5127035A; DE69029356D1; JP2697919B2; DE69029356T2; EP0420287A2; EP0420287A3; EP0420287B1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［技術分野］本発明は、例えば、インクリメンタル型のロータリーエ
ンコーダーやリニアエンコーダー等の変位測定装置に使
用される信号内挿回路に関するものである。

［従来技術］従来より、磁気式または光学式のインクリメンタル型の
ロータリーエンコーダーやリニアエンコーダーにおいて
は、２つのセンサーから得られる、互いに位相が異なる
２つの正弦波信号（２相正弦波信号）を用いて、可動ス
ケールの変位量および移動方向等を検出している。そし
て、例えば、リニアエンコーダーにおいて、リニアスケ
ールの位置検出の分解能をより高めるために、信号内挿
回路を用いて、上記の２相正弦波信号から、複数個の、
互いに位相差を有する正弦波信号を形成し、これらの正
弦波信号に基づいて複数の分割パルス信号を作ることが
知られている。

第５図は、その信号内挿回路の一例を示すブロック図で
ある。図において、Ｉ、　２は入力端子であり、例えば
、リニアエンコーダーの２つのセンサから出力された、
位相が互いに異なった正弦波信号が入力される。例えば
、入力端子１へ入力された信号ａに対して、入力端子２
へは信号ａと９０度の位相差を有した信号すが入力され
る。また、反転回路３に信号ａを入力し、信号ａと１８
０度の位相差を有した信号Ｃを得る。これらの３つの正
弦波信号ａ、　　ｂ。

Ｃを、適宜、抵抗等により重み付は加算して任意の角度
（位相角）の正弦波信号を内挿している。図では、抵抗
Ｒの抵抗値を全て同じ値とし、信号ａに対する位相差が
４５度と１３５度の信号ｄ、　ｅを得ている。これらの
信号ａ、　ｄ、　ｂ、　ｅは、各々、対応するコンパレ
ータ４．　５．　６．　７によって矩形波信号（２値化
信号）ｆ、　ｇ、　ｈ、　ｉに変換され、方向弁別回路
８によってパルス列のかたちで信号が出力される。この
パルス列は、一般にアップダウンパルスと呼ばれ、信号
ａ、　　ｂの位相関係（どちらが進んでいるか）によっ
て、アップパルスｊまたはダウンパルスｋに振り分けら
れる。このように、原信号ａ（ｂ）が多分割されるので
、角度検出の分解能をより高めることができる。第１０
図に、第９図におけるｆ〜にの波形例を示す。この場合
、入力信号ａ（またはｂ）に対応した矩形波信号ｆ（ま
たはｈ）の−周期が８分割されたパルス信号ｊ（逆回転
時はｋ）が得られている。このアップダウンパルス（分
割パルス）ｊ、ｋが計数されて、スケールの位置が検出
される。

しかしながら、リニアスケールの移動速度が上り、高速
に移動すると、入力端子１．２に入力される正弦波信号
の周波数が高（なり、信号内挿回路が高い周波数の信号
に追従できずに分割パルスを正確に生成しなくなり、リ
ニアスケールの変位が正確に測定できなくなることがわ
かった。

［発明の概要］本発明の第１の目的は、上記問題を解消することができ
る、改良された信号内挿回路を提供することにある。

また、本発明の第２の目的は、上記問題を解消すること
ができる、改良された信号内挿回路を備えた変位測定装
置を提供することにある。

上記第１の目的を達成するために、本発明の信号内挿回
路は、原信号を分割し、予め決めた数の複数個のパルス
を生成する分割手段と、該複数個のパルスを計数する第
１計数手段と、該原信号に相当する所定のパルスを計数
する第２計数手段と、該原信号の周波数の変化に応じて
該第１及び第２計数手段による計数動作を制御する制御
手段とを有し、このような構成とすることにより、原信
号の周波数が高くなり、分割手段が分割パルスを正確に
生成しなくなっても、制御手段の作用で、第１計数手段
による計数結果の代りに第２計数手段による計数結果を
用いるようにすることができる。従って、例えば、リニ
アエンコーダーなどに適用すれば、リニアスケールの速
度変動に係わらず、常にスケールの変位が測定できる。

また、上記第２の目的を達成するために、本発明の変位
測定装置は、可動スケールに形成された目盛りを読取っ
て、スケールの変位に応じた信号を出力するスケール読
取手段と、該読取手段からの信号を分割し、予め決めた
数の複数個のパルスを生成する分割手段と、該複数個の
パルスを計数する第１計数手段とを有する変位測定装置
において、更に、上記読取手段からの信号に相当するパ
ルスを計数する第２計数手段と、上記読取手段からの信
号の周波数の変化に応じて、上記第１と第２計数手段に
よる計数動作を制御する制御手段とを有している。そし
て、この第２計数手段と制御手段とを備えたことにより
、スケールの移動（並進移動や回転）速度が変化し、読
取手段からの信号の周波数が高くなっても、第２計数手
段による計数結果を用いてスケールの変位を測定するこ
とが可能になる。

更に、上記第２の目的を達成するために、本発明の特徴
的な変位測定装置は、可動スケールに形成された目盛り
を読取って、スケールの変位に応じた信号を出力するス
ケール読取手段と、該読取手段からの信号に基づいて所
定周波数の第１パルスと該第１パルスより周波数が高い
第２パルスとを生成する生成手段と、該第１パルス及び
該第２パルスを計数し、上記スケールの変位を測定する
測定手段と、上記スケールの移動速度の変化に応じて該
測定手段を制御する制御手段とを有しており、このよう
な構成とすることにより、上述の装置と同様、スケール
の移動速度に係わらず、測定手段によりスケールの変位
を測定することが可能になる。また、スケールの移動速
度に応じて、例えば低速の場合には第２パルスを計数し
て測定を行ない、例えば高速の場合には第１パルスを計
数して測定を行なうといった、測定法の選択ができる。

この選択は、対象となるスケール毎に行なったり、また
、あるスケールの測定中の移動速度の変更に応じたりし
て行なう。

本発明のいくつかの特徴と具体的な形態は、後述する各
実施例から明らかになる。

Ｕ実施例コ第１図は本発明に係る信号内挿回路の一実施例を示すブ
ロック図で、第５図と同様、リニアエンコーダーに搭載
されるものである。第１図において、第５図とに示した
部材と同一の部材には、第５図と同じ記号を付し、これ
らの部材の説明を省略し、他部材について説明する。９
はカウンタであり、方向弁別回路８からのアップダウン
パルスｊ、　ｋを計数して計数データｍを出力するよう
に構成されている。１０はラッチ回路などのデーター時
保持回路であり、カウンタ９の計数データｍをラッチし
て、その値をデータｎとして出力する。データのラッチ
は後述するパルス信号Ｕで行なわれる。

１１は方向弁別回路であり、方向弁別回路８と同様に構
成され、信号ａ、　ｂに相当する、分割前の信号ｆ、　
　ｈに対応したアップダウンパルスｐ、ｑを発生させる
。Ｉ２はカウンタであり、カウンタ９と同様にアップダ
ウンパルスｐ、ｑを計数し、計数データｒを出力する。

１３は掛算回路であり、アップダウンパルスｐ、ｑとア
ップダウンパルスｊ、にの分解能（周波数）の比率に相
当する値Ｎを計数データｒに乗じた値を、データＳとし
て出力する。図の例では、ｐ、　ｑが入力信号を４分割
して得たパルスｊ、ｋが入力信号を８分割して得たパル
スなので、Ｎは２となる。

１４は加算回路であり、データｎとデータＳとを加算演
算して、（ｎ＋ｓ）の値をデータＷとして出力するとと
もに、このデータＷを、カウンタ９のプリセットデータ
入力端子に入力する。１５は速度検出回路であり、この
例では、アップダウンパルスｐ、　ｑのパルス間隔また
は周波数を検出して、論理信号のかたちで、リニアスケ
ールの速度に対応する検出出力ｔを出力する。１６はラ
ッチ回路であり、信号ｆの立上がりエツジで信号ｔをラ
ッチし、論理信号Ｕとして出力する。信号Ｕは、データ
ー時保持回路ｌＯのラッチ信号およびカウンタ１２のリ
セット信号（負論理とする）として用いられる。１７は
パルス発生回路であり、論理信号Ｕが反転するときにパ
ルス信号Ｖを発生させる。このパルス信号Ｖは、カウン
タ９のプリセットデータのロード用として用いられる。

第２図の、各信号の波形例を参照しながら第１図の回路
の動作を説明する。第２図では、移動物体、即ちリニア
スケールが徐々に加速された後、逆に徐々に減速されて
いる例を示している。このため信号ｆ、　　ｊ、　　ｐ
の周波数は上昇した後下降する。８分割された信号ｊは
、周波数が高いところでは分割手段（１〜８）が追従で
きず、第２図の■と■の間（範囲Ｇ）は信頼できる状態
ではなくなっている。

一方、速度検出回路１５では、信号ｊが追従できなくな
るかなり手前の速度で、スケールの移動が高速であると
判定するように構成され、回路１５が、図の■以前と■
以降（範囲Ａ）で低速、■と■の間（範囲Ｂ）で高速と
判定し、図示したような出力信号ｔが得られる。この信
号ｔを信号ｆの立上がりでラツヂした信号ｕ１およびパ
ルス信号Ｖは図示したような波形となる。なお、第２図
の■は、信号ｔがＨｉ　ｇ　ｈとなった後はじめて信号
ｆが立上がり、信号ＵがＨｉ　ｇ　１１に変化する点で
あり、図の■は、信号ｔがＬ　ｏ　ｗとなった後はじめ
て信号ｆが立上がり、信号ＵがＬ　ｏ　ｗに変化する点
である。

図の範囲Ｃにおいては、カウンタ９は、通常通り、パル
スｊの計数を行ない、その計数結果を信号ｍとして出力
している。データー時保持回路１０は、信号ＵがＬｏｗ
のため、出力データｎが計数データｍをそのまま出力し
ている状態になっている。一方、この時、カウンタ１２
はリセット状態となっており、出力ｒはゼロを維持して
いるので、データＳも当然ゼロとなっている。したがっ
て加算回路１４での加算結果Ｗは計数データｍと等しく
なっている。すなわち、分割により得た信号ｊ（アップ
ダウンパルス）を計数した結果がそのまま出力されるこ
とがわかる。

図の■になると、信号Ｕが立上がり、カウンタ１２の計
数がスタートするとともに、データー時保持回路１０が
ラツヂされる。データー時保持回路１０では直前の計数
データｍの値（これを保持値Ｍとする）を保持し、これ
をデータｎとして出力する。

このとき同時に信号Ｖが発生するので、カウンタ９には
プリセットデータｗ＝ｎ＋ｓ　（値Ｍ）がロードされる
。ここからの範囲りでは、データｎの値はＭのまま変化
せず、計数データｒおよびこれを８倍したＳが変化し、
加算回路１４の出力Ｗもこれに応じて変化する。したが
って、図の■以降からは、保持値Ｍに、信号ｐを計数し
て得られたデータＳを加算した値が出力信号Ｗとして得
られる。

第２図の■と■の間では、分割により得た信号ｊは信頼
できなくなるが、この期間は信号ｆ（即ち信号ａ）に相
当する信号ｐを計数することによって、保持値Ｍにデー
タＳを加算した値がＷに出力される。この場合、信号ｐ
が入力された時点では分解能の高い正確な値を得ること
ができる。

第２図の■では信号ｔがＬｏｗになるが、この時点では
まだ上記の動作を続け、信号ｊは利用されない。

第２図の■になると、パルス信号Ｖによってカウンタ９
にこの時点の出力信号Ｗがプリセットされる（この時点
のＷは正確な値になっている）。同時に、信号ＵがＬｏ
ｗになるので、データー時保持回路ｌＯは保持を停止し
、入力信号をそのまま出力するようになる。また、カウ
ンタ１２はリセットされ、データｒ、　ｓはゼロとなる
。すなわち、ここからは、プリセットされた正しい値か
ら分割により得た信号ｊを用いた計数が再開されること
になる。

以上の動作を概念的にまとめると、第３図のようになる
。第３図において、上記分割後のアップダウンパルスｊ
、ｋに相当する周波数が高い信号を高分解能パルス、上
記分割前のアップダウンパルスｐ。

ｑに相当する周波数が低い信号を低分解能パルスと称す
る。この例でも、移動物体が低速から高速になり、再度
低速になった場合を想定している。

低速時は、低分解能パルスはリセットされており、高分
解能パルスの計数結果Ｊ１が出力される。

高速になると、高分解能パルスの計数が停止し切換え時
の計数値Ｍがホールドされる。同時に低分解能パルスの
計数が開始され、計数値Ｐに分解能の比Ｎを乗じた値と
ホールドされている値Ｍとが加算された値が出力される
。再度速度が落ち低速と判断されると、低分解能パルス
の計数がリセットされると同時に、直前の加算結果Ｓ（
リセット直前のＭ十ＰＸＮ）が高分解能パルスのカウン
タ（第１図のカウンタ１２）にプリセットされ、ここか
ら高分解能パルスの計数が再開される。

このように、低速時は分割前のアップダウンパルス、高
速時は分割後のアップダウンパルスを計数することによ
って、分解能が高くかつ高速応答可能なエンコーダを実
現することができる。

なお、上記では、移動物体が一方向に移動した場合につ
いて説明したが、逆方向に移動した場合についても同様
に考えることができる。

上記の実施例において、実際には信号ＵやＶに若干の遅
延を用いた方が安定した動作が得られるが、このような
アレンジを加えても本発明の趣旨を逸脱するものではな
い。

上記実施例では、入力端子１，２へ入力された正弦波信
号−周期を８分割した例を示したが、より高分割されて
いても同様に構成することができる。むしろ、高分割し
た場合はど本発明の効果が顕著に表われるということが
できる。

また、信号ｐ、　ｑとして、入力信号ａ、　ｂを４分割
したものを例にしたが、これに限定されず、信号ｆと信
号ｌ】とで得られる分解能（１／４周期）の整数倍の分
解能を有する信号であればよい。

また、移動物体の移動速度の検出は上記で述べた手段に
限定されるものではないが、少なくとも分割信号が信頼
できな（なる範囲に対して余裕をもって分割前の信号の
計数に切換えられるように構成されていなければならな
い。

以上述べたように、本実施例では、分割前の信号または
分割後の信号を用いてリニアスケールの移動速度の変化
を検出する速度検出手段と、分割前の信号数および分割
後の信号数をそれぞれ計数する二つの計数手段とを設け
、上記速度検出手段においてスケールの移動が高速であ
ると判定されたときは、分割後の信号の計数結果を用い
ず、分割前の信号の計数結果を用いるように構成するこ
とによって、高速応答可能な信号内挿回路を実現するこ
とができる。

第４図（Ａ）、（Ｂ）は本発明の信号内挿回路を備えた
変位測定装置の概略図を示す。本実施例では、半導体製
造用露光装置のウニ／Ｓステージの位置計測のために、
光学式変位測定装置を用いた例が示されている。

同図において、１００はスケール読取手段、１０１は半
導体レーザー、１０２はコリメーターレンズ、３０はウ
ェハステージ３００に取付けた、格子ピッチｄの回折格
子を有する光学式スケールであり、図示する矢印Ｘの方
向に速度Ｖで移動している。ステージ３０は駆動装置５
００により駆動される。１０９は偏光ビームスプリッタ
−１１５］、、１５２は各々ス波長板、１１１．１１．
２は反射鏡、１０６はビームスプリッタ−１１７１，１
７２は偏光板で、各々の偏光軸が互いに直交しており、
更に％波長板１５１．　１５２の偏光軸と、各々の偏光
軸が４５度の角度をなすように配置されている。１８１
，１８２は各々受光素子であり、干渉を光電変換する。

１１０は一方の端面から入射した光を他方の端面に結像
する両端平面の屈折率分布型のスティック状のレンズで
、一方の端に反射膜１２１が施されている。レンズ１１
０と反射膜１２１により反射素子１２０を構成している
。

後述するように、受光素子１．８１，１８２からの正弦
波信号は、互いに９０’　の位相差を有しており、受光
素子】８１からの位相角Ｏ０の信号が、信号内挿回路２
００の入力端子ｌへ入力され、受光素子１８２からの位
相角９０°の信号が信号内挿回路２００の入力端子２へ
入力される。信号内挿回路２００は、第１図で示した回
路より構成されており、受光素子１８１゜１８２からの
信号を分割して（内押して）形成した第１アツプダウン
パルス及び分割前の信号に相当する第２アツプダウンパ
ルスを計数することにより、ステージ３００の変位を測
定する。この測定結果は、制御装置４００へ送られ、制
御装置４００が駆動装置５００を介して、ステージ３０
０の位置制御を行なう。

ここでは、ステージ３００の移動速度を上げ、受光素子
１８１．　１８２からの信号の周波数が、ある程度以上
高くなると、信号内挿回路２００から制御装置４００へ
入力される信号が第１アツプダウンパルスの計数結果か
ら第２アツプダウンパルスの計数結果へと切換えられる
。また、逆にステージ３００の移動速度を下げた時には
、信号内挿回路２００から制御装置４００へ入力される
信号が、第２アツプダウンパルスの計数結果から第１ア
ツプダウンパルスの計数結果へと切換えられる。

本実施例では、半導体レーザー１０１からの可干渉性光
束をコリメーターレンズ１０２によって略平行光束とし
、偏光ビームスプリッタ−１０９に入射させ、直線偏光
（Ｐ偏光）の透過光束と直線偏光（Ｓ偏光）の反射光束
の２つの光束に分割している。このとき半導体レーザー
１０１の出射光束の直線偏光方位が偏光ビームスプリッ
タ−１０９の偏光方位に対して４５度となるように、半
導体レーザー１０１の取付位置を調整している。これに
より、偏光ビームスプリッタ−１０９からの透過光束と
反射光束の強度比が略１：１となるようにしている。

そして、偏光ビームスプリッタ−１０９からの反射光束
と透過光束を各々％波長板１５１．　１５２を介して円
偏光とし、各々反射鏡１１１，１１２で反射させて光学
式スケール３０に斜入射させる。そして、対象とする光
学式スケール３０からのｍ次回折光が光学式スケール３
０の回折格子面から略垂直に射出するように各光束を光
学式スケール３０に入射させている。

すなわち、光学式スケール３０の回折格子の格子ピッチ
をＰ１半導体レーザ１０１からの可干渉性光束の波長を
λ、ｍを整数とし、可干渉性光束の回折格子面への入射
角度（回折格子面の垂線からの角度）をθ□としたとき６ｍ　Ｌ９ｓｉｎ−’　（ｍλ／ｐ）　　　　　　　−
（１）となるように入射させている。

偏光ビームスプリッタ−１０９からの反射光束は、入射
角度θ□で光学式スケール３へ斜入射し、光学式スケー
ル３０の回折格子で反射回折され、１次回折光が光学式
スケール３０から垂直に出る。一方、偏光ビームスプリ
ッタ−１０９からの透過光束は、入射角度−θ□で光学
式スケール３０に斜入射し、光学式スケール３０の回折
格子で反射回折され、−１次回折光が光学式スケール３
０から垂直に出る。本実施例では、反射光束と透過光束
の光学式スケール３０への入射位置が同じであり、光学
式スケール３０から垂直に射出する一対の（±１次の）
回折光が重なり合う。従って、この反射回折光は互いに
共通の光路を形成することになる。尚、偏光ビームスプ
リッタ−１０９からの透過光束と反射光束、及び、反射
回折光の光路は同一の入射平面（紙面に平行な面）に含
まれている。

光学式スケール３０から垂直に射出した±１回折光は反
射素子１２０へ向かい、レンズ１．１０の端面に入射す
る。レンズ１１０はスティック状のレンズであり、一方
の端面に入射した平行光が他方の端面上に結像する様に
、その長さが設定されている。すなわち素子１２０の焦
点面は素子の端面にある。そして、この他方の端面には
反射膜１２１が形成しである。従って、レンズ１１０に
入射しだ手吹回折光は第４図（Ｂ）に示すように反射膜
１２１で反射した後、元の光路を戻りレンズ１１０から
射出し、再度光学式スケール３０に入射する。

そして、光学式スケール３０の回折格子で再度回折され
た±１次の反射回折光は元の光路を戻り、反射鏡１１１
，１１２で反射し、ス波長板１５１．　１５２を透過し
偏光ビームスプリッタ−１０９に再入射する。

このとき、各再回折光はス波長板１５１．　１５２を再
び通過しているので、偏光ビームスプリッタ−１０９で
最初反射した（Ｓ偏光）光束は、再入射するときは、偏
光ビームスプリッタ−１０９に対する偏光方位が９０度
異なるＰ偏光となっているため、偏光ビームスプリッタ
−１０９を透過するようになる。逆に偏光ビームスプリ
ッタ−１０９で最初透過した光束（Ｐ偏光）はＳ偏光と
なり、偏光ビームスプリッタ−１０９に再入射したとき
反射されるようになる。

こうして、偏光ビームスプリッタ−１０９で２つの再回
折光を重なり合わせ、％波長板１５３を介して互いに逆
回りの円偏光とし、ビームスプリッタ−１０６で２つの
光束に分割し、各々偏光板１７１．　１７２を介して直
線偏光とし、受光素子１８１．、１８２に各々干渉光と
して、入射させている。

尚、（１）式の入射角度θ□は、回折光が、反射素子１
２０に入射し、再度、光学式スケール３０に入射出来る
範囲内の値であれば良い。

本実施例において、ｍ次の回折光の位相は回折格子が１
ピツチ移動すると２ｍπだけ変化する。

従って、受光素子１８１．　１８２は正と負のｍ次の回
折を２回ずつ受けた光束同志の干渉による干渉光を受光
し、光電変換する為、回折格子が格子の１ピッチ分移動
すると４ｍ個の正弦波信号が得られる。

従って、光学式スケール３０の回折格子のピッチを３．
２μｍ１回折光として１次（ｍ　＝　］、　）を利用し
た為、光学式スケール３０が３．２μｍ移動したとき、
受光素子１８１，１８２からは４個の正弦波信号が得ら
れる。即ち正弦波１個当りの分解能として回折格子３０
のピッチの％、即ち、３．２／４＝０．８μｍが得られ
る。

また、Ａ波長板１５１．１５２．１５３及び偏光板１７
１゜１７２の組み合わせによって、受光素子１８１．　
１８２からの出力信号（正弦波信号）間に９０度の位相
差をつけ、回折格子３０の移動方向の判別及び信号の内
挿ができるようにしている。

本実施例では、光学式スケール３から射出する±１次回
折光の光路を共通にし、共通の反射素子２０を介して光
学式スケール３へ再び指向している。即ち、個々の回折
光に対して個別の反射鏡を配することがない為、装置を
小型且つ簡便に構成出来る。又、これによって、迷光が
発生して受光素子へ到達する割合を減少させて、干渉縞
の検出精度を向上させている。

更に、第１図に図示する通り、装置を構成する部品を全
て光学式スケール３の上方（片側）に設けることが容易
にでき、極めて汎用性に富んだ光学式エンコーダを提供
する。

本実施例における反射素子１２０は焦点面近傍に反射面
を有している為、例えばレーザー光の発振波長の変化に
伴う回折角が微少変化してレンズ１１０への入射角が多
少変化しても、回折光を略同じ光路で光学式スケール３
へ戻すことができる。これにより２つの正と負の回折光
を正確に重なり合わせ、結果的に、受光素子１８１．　
１８２の出力信号のＳ／Ｎ比の低下を防止している。そ
して、レーザー光の光学式スケール３への入射角度θ□
を前述の如く設定すると共に、反射素子１２０を用いる
ことにより装置全体の小型化を図っている。

従って、光学式スケール３０の回折格子の格子ピッチ３
．２μｍ、レーザー１０１の波長を０．７８　μとすれ
ば、±１次の回折光の回折角度は先に述べたように１４
．２度である。そこで、レンズ１１０として直径２ｍｍ
程度の屈折率分布型レンズを用いて、±１次の回折光の
みを反射させる場合、光学式スケール３０から、レンズ
１１０までの距離は２／１ａｎ１４．２゜＝７．９ｍｍ
となり、８ｍｍ程度離せばよく、装置全体を極めて小型
に構成することができる。

本実施例において、受光素子１８１．　１８２上に干渉
縞（単色）を形成する一対の再回折光の光路長（ｏｐｔ
ｉｃａｌ　　ｐａｔｈ　　ｌｅｎｇｔｈ）は等しい。従
って、半導体レーザーｌｏｔの波長が変化しても、光学
式スケール３の変位にのみ反応する干渉縞を形成できる
。又、安価なマルチモード半導体レーザーを、発光素子
として、搭載することができる。

そして、本実施例では、第１図から理解される様に、偏
光ビームスプリッタ−９、反射鏡１１１．１１２、反射
素子１２０から成る光学系による光路が左右対称であり
、光学式スケール３０の上下動等の外乱に対して鈍感な
システムを構成している。

以上説明した実施例では、ウェハステージの位置計測の
ための変位測定装置を示したが、この装置は、例えば磁
気ディスクや光ディスクのトラッキングトラック形成用
の磁気ヘッド、光ヘッドの位置計測用として、有効に使
用できる。

［発明の効果コ以上、本発明では、互いに周波数が異なる第１パルスと
第２パルスの各々を計数する手段を設け、これらのパル
スの計数動作を制御するように構成しているため、周波
数が高い、例えば原信号を分割して生成した第１パルス
が、原信号の周波数が高くなって不正確なものになった
場合でも、第１パルスより周波数が低い、例えば原信号
に相当する第２パルスを用いて正確な信号の処理を行な
うことができる。従って、スケールの移動速度に係らず
変位の測定を行なうことができる変位測定装置の提供も
可能になる。また、本発明は、磁気式、光学式、或はリ
ニア、ロータリーなどの様々なタイプのエンコーダーに
適用可能な変位測定装置を提供した。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る信号内挿回路の一実施例を示す
ブロック図。第２図は、第１図に示す信号ｆ＋　Ｊｌ　ｐｌ　ｉ＋　
ＬＩ＋Ｖの波形例を示す図。第３図は、第１図に示す回路のシーケンスの概念を示す
図。第４図（Ａ）、（Ｂ）は、本発明に係る変位測定装置の
一例を示す概略図。第５図は、移動量検出装置の信号分割回路の−例を示す
ブロック図。第６図は、第５図に示す信号ｆ。ｋの波形例を示す図。１・２・・・入力端子３・・・反転回路４幸５・６・７・・・コンパレータ８・１１・・・方向弁別回路９・１２・・・カウンタ１０・・・データー時保持回路１３・・・掛算回路１４・・・加算回路１５・・・速度検出回路１６・・・ラッチ回路Ｉ７・・・パルス発生回路３０・・・光学式スケール１００・・・スケール読取手段２００・・・信号内挿回路３００・・・ステージ４００・・・制御装置５００・・・ステージ駆動装置７ −ピＸ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）原信号を分割し、予め決めた数の複数個のパルス
を生成する分割手段と、該複数個のパルスを計数する第
１計数手段と、該原信号に相当する所定のパルスを計数
する第２計数手段と、該原信号の周波数の変化に応じて
、該第１及び第２計数手段による計数動作を制御する制
御手段とを有する信号内挿回路。
（２）可動スケールに形成された目盛りを読取って、ス
ケールの変化に応じた信号を出力するスケール読取手段
と、該読取手段からの信号を分割し、予め決めた数の複
数個のパルスを生成する分割手段と、該複数個のパルス
を計数する第１計数手段とを有する変位測定装置におい
て、更に、上記読取手段からの信号に相当するパルスを
計数する第２計数手段と、上記読取手段からの信号の周
波数の変化に応じて、上記第１と第２計数手段による計
数動作を制御する制御手段とを有することを特徴とする
変位測定装置。
（３）可動スケールに形成された目盛りを読取って、ス
ケールの変位に応じた信号を出力するスケール読取手段
と、該読取手段からの信号に基づいて所定周波数の第１
パルスと該第１パルスより周波数が高い第２パルスとを
生成する生成手段と、該第１パルス及び該第２パルスを
計数して上記スケールの変位を測定する測定手段と、上
記スケールの移動速度の変化に応じて該測定手段を制御
する制御手段とを有することを特徴とする変位測定装置
。