JPH03115923A - 信号内挿回路及び該回路を備えた変位測定装置 - Google Patents

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、磁気式又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、ロータリーエンコーダーにおいて、回転スケー
ルの回転角度の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９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、１，２は入力端子であり、例えば、
ロータリーエンコーダーの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１
８０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１３６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によって短
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
短形波信号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ｊ、ｋが計数されて、角度が検出される。

しかしながら、回転スケールの回転速度が変化し、高速
にて回転すると、入力端子１．２に入力される正弦波信
号の周波数が高くなり、信号内挿回路が、高い周波数の
信号に追従できず誤動作を生じることがわかった。

Ｕ発明の概要］ 本発明の第１の目的は、上述の誤動作を正確に検出する
ことができる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、上述の誤動作を正確に検
出することができる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、該パルス数又は該複数個のパル
スの周期などの、該パルスの変動に基づいて該分割手段
の誤動作を検出する検出手段を有しており、このような
構成にすることにより、原信号の周波数が高くなって回
路に誤動作が生じたことを、正確に検出することができ
る。

従って、例えば、回路の後段に設けられた信号処理系に
誤まった信号を入力し続けることを未然に防止すること
が可能になる。

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した目盛りを読取りで
、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、予め決めたパ
ルス数の複数個のパルスを生成する分割手段とを備え、
該分割手段からのパルスを計数することによりスケール
の変位を測定するものであって、更に、上記パルス数又
は上記複数個のパルスの周期などの、該パルス変動に基
づいて上記分割手段の誤動作を検出する検出手段を有し
ている。そして、このような構成にすることにより、可
動スケールの変位が速くなり、読取手段からの信号の周
波数が高くなっても、装置に誤動作が生じたことが正確
に検出できる。従って、例えば、検出手段による検出結
果に基づいて所定の警報信号を出力せしめ、装置の動作
を停止するようにすれば、装置が不精確な変位の測定を
行ない続けるのを防止できる。

本発明のいくつかの特徴と具体的な形態例は、後述する
各実施例で明らかにされる。

［実施例］ 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
ロック図である。第１図において、第９図とに示した部
材と同一の部材には、第９図と同じ符号を付しである。

従って、これらの部材の説明は省略し、他の部材につい
て説明する。９はカウンタであり、方向弁別回路８から
出力された、分割信号であるところの、アップダウンパ
ルス（分割パルス）ｊ、ｋを計数し、計数データｍを出
力するように構成されている。１０は分割前の原信号ａ
に相当する信号ｆに若干の遅延りを与える遅延回路、ｌ
ｌは単安定マルチバイブレークなどのパルス発生回路で
あり、遅延回路ｌＯからの、信号ｆがＤだけ遅延された
信号の立上がりエツジに応答して、所定の時間幅のパル
スｎを発生させる。このパルスｎは、カウンタ９のリセ
ット信号として使用される。１２はカウンタ９の計数デ
ータｍが、本回路で予め決めた分割数Ｎと一致している
かどうかを判定する判別回路であり、一致しているとき
のみ出力ｐがＨ（ハイレベル・論理１）になるように構
成されている。

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。尚、第１図の回路は、第９図の回路と
同様、入力信号（原信号）の−周期を８分割するもので
ある。計数データｍは、第２図の■（信号ｆの立上がり
時）でリセットされ、そして、カウンタ９は、信号ｊの
立上がりエツジごとにカウントアツプしてゆく。従って
、方向弁別回路８までの回路に誤動作が生じていなけれ
ば、次に信号ｆが立上がった時点■で、計数データｍは
８（バイナリで上位ビットより１・０・０・０）となる
。このとき判別回路１２では、計数データｍが分割数Ｎ
（Ｎ８）と一致していると判定し、そこからの出力ｐが
Ｈとなる。時点■から、わずかな時間りを経過した時点
■では、信号ｎによってカウンタ９がリセットされると
同時に、判別回路１２の出力ｐもＬ（ローレベル・論理
０）となる。この例では、信号ｐが信号ｆの立上がりエ
ツジ直後にＨとなることで、８分割が確実に行なわれて
いることを確認している。

この判別回路１２を利用することによって各種の処理を
行なうことができる。

次に、入力端子１，２に入力される正弦波信号（位相角
００．９０°）の周波数が高くなり、方向弁別回路８か
らの分割パルスが互いに分離できなくなった場合につい
て、第３図を例にとって説明する。計数データｍは、第
３図の■（信号ｆの立上がり時）でリセットされ、そし
て、カウンタ９は、信号ｊの立上がりエツジごとにカウ
ントアツプしてゆく。第３図に示す例では、５番目と６
番目のパルスが合体して１個のパルスとなり、５番目と
６番目のパルスが分離できなくなっているため、次に信
号ｆが立上がった時点■で、計数データｍは７（上位ビ
ットより０・１・１・ｌ）となる。このとき、判別回路
１２では、計数データｍが分割数Ｎ　（Ｎ＝８）に一致
しないため、そこからの出力ｐはＬのままとなる。

このように、信号ｆの立上がりエツジ直後（時点■）の
信号ｐがＨかしかをチエツクすることによって、本回路
において分割が正しく行なわれているかどうかを知るこ
とができる。

上記実施例では、遅延回路１０による信号ｆの遅延りが
比較的短い例を示したが、基本的には、アップダウンパ
ルスＪ（又はｋ）の次のパルス信号が立上がる前までに
、カウンタ９のリセット動作が完了するように設定され
ていればよい。

上記実施例では、分割手段（１〜８）の誤動作を検出す
るために、カウンタ９により、信号ｆの一周期に対応す
る期間内の分割パルスの数を計数していたが、この計数
期間は、分割前の信号の一周期に限定されることなく、
信号ｆと信号ｈ（即ち信号ａと信号ｂ）とで得られる分
解能（１／４周期）の整数倍の期間であれば、どのよう
な期間も設定可能である。

また、計数値ｍが分割数Ｎと一致しているかどうかの判
定手段や、判定結果を示す信号の形態は、上記実施例の
判定回路１２や信号ｐに限定されるものではない。

さらに、上記実施例の回路は特に、ロータリーエンコー
ダーや、リニアエンコーダーなど、移動物体の移動量や
移動速度を検出するための変位測定装置で、効果的に使
用されるものである。

以上、特定の期間内に発生する分割パルスのパルス数を
計数し、分割手段（１〜８）により入力信号の分割が正
しく行なわれているかどうかを判定してその結果を出力
するように回路を構成したので、例えば、変位測定装置
において、確実に所定の分割が行なわれているかどうか
を確認しながら、スケールの変位が高速になった時の警
告を的確に行なえるような信号を生成することができる
。

第４図は、本発明に係る信号内挿回路の他の実施例を示
すブロック図である。第４図において、第９図とに示し
た部材と同一部材には、第９図と同じ符号を付しである
。従って、これらの部材の説明は省略し、他の部材につ
いて説明する。９はカウンタであり、方向弁別回路８か
ら出力された、分割信号であるところの、アップダウン
パルス（分割パルス）Ｌｋを計数し、計数データｍを出
力するように構成されている。１３および１４は再トリ
ガ可能な単安定マルチバイブレークなどのパルス発生回
路であり、分割パルス３．　　ｋよりパルス幅の広いア
ップダウンパルスｕ、　　ｖを発生させる。９０はカウ
ンタであり、パルス発生回路１３．　１４から出力され
る幅の広いアップダウンパルスｕ、　　ｖを計数し、計
数データｑを出力する。１０は分割前の原信号ａに相当
する信号ｆに若干の遅延りを与える遅延回路、１１は単
安定マルチバイブレークなどのパルス発生回路であり、
遅延回路１０からの、信号ｆ　ｆＪ＜　Ｄだけ遅延され
た信号の立上がりエツジに応答して所定の時間幅のパル
スｒを発生させる。このパルスｒはカウンタ９０のリセ
ット信号として使用される。１５は、カウンタ１２の計
数データｑが、本回路で予め決めた分割数Ｎと一致して
いるかどうかを判定する判別回路であり、一致している
ときのみ出力ＳがＨ（ハイレベル・論理１）になるよう
に構成されている。

第５図の、各信号の波形例を参照しながら第４図の回路
の動作を説明する。尚、第５図の回路も、第９図の回路
と同様、入力信号（原信号）の−周期を８分割１するも
のである。計数データｑは、第５図の■（信号ｆの立上
がり時）でリセットされ、そして、カウンタ９０は、信
号Ｕの立上がりエツジごとにカウントアツプしてゆく。

従って、方向弁別回路８までの回路に誤動作が生じてい
なければ、次に信号ｆが立上がった時点■で、計数デー
タｑは８（バイナリで上位ビットよりＩ・０・０・０）
となる。このとき、判別回路１５では、データｑが分割
数Ｎ（Ｎ＝８）と一致していると判定し、そこからの出
力ＳがＨとなる。時点■かられずかな時間りを経過した
時点■では、信号ｒによってカウンタ９０がリセットさ
れると同時に、判別回路１５の出力ＳもＬ（ローレベル
・論理Ｏ）となる。この例では、信号Ｓが信号ｆの立上
がりエツジ直後にＨとなることで、８分割が確実に行な
われていることを確認している。

この判別回路１５を利用することによって各種の処理を
行なうことができる。

次に、入力端子１．２に入力される正弦波信号（位相角
０°、９０°）の周波数が高（なり、方向弁別回路８か
らの分割パルスが互いに分離できなくなる（少し手前の
）場合について、第６図を例にとって説明する。計数デ
ータｑは、第６図の■（信号ｆの立上がり時）でリセッ
トされ、信号Ｕの立上がりエツジごとにカウントアツプ
してゆく。この例では、３番目から６番目のパルスにか
けてパルスの配列周期が変動し、３番目と４番目、５番
目と６番目のパルスが分離できなくなりでいる（ム印）
ため、次に信号ｆが立上がった時点■で、計数データｑ
は６（上位ビットより０・１ψ１・Ｏ）となる。このと
き、判別回路Ｉ５では、データｑが分割数Ｎ　（Ｎ＝８
）に一致しないため、出力ＳがＬのままとなる。

このように、信号ｆの立上がりエツジ直後の信号ＳがＨ
かＬかをチエツクすることによって、パルスｊ、ｋに応
答して生成せしめたパルスＵ、　Ｖが正しく分離されて
いるかどうかを知ることができる。第６図のように、パ
ルスＵ（またはＶ）が分離できなくなり始めた場合でも
、分割パルスｊ、にのパルス幅はこれより狭いために、
パルスの周期変動が生じてはいるものの、まだ分離可能
であり、カウンタ９の出力ｍには正しい計数値を得るこ
とはできる。したがって、第１図乃至第３図に示した実
施例より更に確実に、早い時期に、本回路において分割
が正しく行なわれつつあるか、又は行なわれているかを
知ることができる。

上記の実施例では、遅延回路１０による信号ｆの遅延り
が比較的短い例を示したが、基本的には、アップダウン
パルスＵ（又はＶ）次のパルス信号Ｖが立上がる前まで
に、カウンタ９０のリセット動作が完了するように設定
されていればよい。

上記実施例では、分割手段（１〜８）の誤動作を検出す
るために、カウンタ９により、信号ｆの一周期に対応す
る期間内の分割パルス（ｕ、　ｖ）の数を計数していた
が、この計数期間は、分割前の信号の一周期に限定され
ることな（、信号ｆと信号ｈ（即ち信号ａと信号ｂ）と
で得られる分解能（ｌ／４周期）の整数倍の期間であれ
ばよい。

また、計数値ｑが分割数Ｎと一致しているかどうかの判
定手段や、判定結果を示す信号の形態は、上記の方法に
限定されるものではない。

次に、本発明の更なる実施例について第７図をもとに説
明する。図において、カウンタ９，９０までは第４図の
実施例と同じである。本実施例では、カウンタ９と９０
の計数結果ｍ、ｑがコンパレータ１６によって比較され
、等しいか否かの判定がなされ、その結果が信号Ｓとし
て出力される。この構成では、例えば、スケールの変位
が低速で、入力信号の周波数が低い場合には計数結果ｍ
、ｑは常に等しくなるが、スケールの変位が高速になり
、入力信号の周波数が高くなると、アップダウンパルス
の間隔が挟まり、信号Ｕ（又はＶ）が分離できなくなっ
て計数結果ｍ、ｑが異なってくる。従って回路に誤動作
が生じつつあるか否か、または、回路に誤動作が生じた
か否かが判別できる。

なお、上記各実施例の回路も、ロータリーエンコーダー
やリニアエンコーダーなど、移動物体の移動量や移動速
度を検出するための変位測定装置で効果的に使用される
。

以上、分割パルスに基づいて、この分割パルスよりパル
ス幅の広いアップダウンパルスを生成し、これらのアッ
プダウンパルスが分離できているかどうかを検出するこ
とによって、分割手段（１〜８）により入力信号の分割
が正しく行なわれているかどうかを判定してその結果を
出力するように回路を構成したので、例えば、変位測定
装置において確実に所定の分割が行なわれているかどう
かを確認しながら、スケールの変位が高速になった時の
警告を的確に行なえるような信号を生成することができ
る。

第８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
造用露光装置のウェハ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
−１１５１，１５２は各々Ｘ波長板、１１１．　１１２
は反射鏡、１０６はビームスプリッタ−１１７１，１７
２は偏光板で、各々の偏光軸が互いに直交しており、更
にＡ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。１８１，１
８２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１８１．　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１８１からの位相角Ｏ０の信号が、信号内挿回路２０
０の入力端子１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１８１１８２からの信号
を分割して（内押して）形成したアップダウンパルスを
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３００の
位置制御を行なう。

方、何らかの理由でステージ３００の移動速度が上がり
、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からの信号
（例えば第１図に示す信号ｐ）に基づいて、制御装置４
００が警報を発する。そして、装置の動作を停止する。

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・ｌ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Ａ波長板１５１．　１５２を介して円
偏光とし、各々反射鏡１１１，１１．２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
３０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。

即ち、光学式スケール３０の回折格子の格子ピッチをＰ
１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 θｍ＃５ｉｎ−’（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、】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−〇□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１１０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。即ち素子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１】０に入射した上次回折光は第８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３
０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、Ａ波長板１．５１．　１．５２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％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−１，０９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、ス波長板１５３を介して互いに逆
回りの円偏光とし、ビームスブリッター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１２
０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　＝　１　）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
のピッチのス、即ち３．２／４．＝０．８μｍが得られ
る。

また、〃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１８１，１
８２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（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
．２　μｍ、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１
４．２度である。そこで、レンズ１１０として直径２ｍ
ｍ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１０１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。

本実施例では、信号内挿回路２００として、第１図に示
したものを用いているが、例えば第４図や第７図で示し
た回路を用いても良い。また、このような変位測定装置
は、不精確な測定を行なうことがないので、ウェハステ
ージの位置計測に限らず、磁気ヘッドや光ヘッドの位置
計測などにも有効である。

［発明の効果］ 以上、本発明では、原信号（入力信号）の周波数が高（
なって回路に誤動作が生じたことを、正確に検出するこ
とができるので、例えば回路の後段に設けられた信号処
理系に誤まった信号を入力し続けることを未然に防ぐこ
とができる。従って、非常に信頼性の高い、磁気式や光
学式、或いはリニア、ロータリーなどの様々なタイプの
エンコーダー等の変位測定装置の提供も可能になる。

【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図及び第３図は第１図に示す信号ｆ＋　ｊｒ　　ｍ
ｒｎｒ　ｐの波形例を示す図。 第４図は本発明に係る信号内挿入回路の他の実施例を示
すブロック図。 第５図及び第６図は第４図に示す信号ｆ＋　Ｌ　　ｕ＋
ｑ、　　ｒ、　　ｓの波形例を示す図。 第７図は本発明に係る信号内挿回路の更なる実施例を示
すブロック図。 第８図（Ａ）、（Ｂ）は本発明に係る変位測定装置の一
実施例を示す概略図。 第９図は従来の信号内挿回路の一例を示すブロック図。 第１０図は第９図に示す信号ｆ、　　ｇ、　　ｈ、　ｉ
、　ｊ。 ｋの波形例を示す図。 １．２・・・入力端子 ３・・・反転回路 ４、、　５．　６．　７・・・コンパレーター８・・・
方向弁別回路 ９．９０・・・カウンター １０・・・遅延回路 １１、　１３．　１４・・・パルス発生回路１．２．　
１５．　１６・・・判別回路３０・・・光学式スケール １００・・・スケール読取手段 ２００・・・信号内挿回路 ４００・・・制御装置 ぐρ ｌ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）原信号を分割し予め決めたパルス数の複数個のパ
   ルスを生成する分割手段と、該複数個のパルスの変動に
   基づいて該分割手段の誤動作を検出する検出手段とを有
   する信号内挿回路。 （２）可動スケールに形成し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、予め決めたパルス数
   の複数個のパルスを生成する分割手段とを備え、該分割
   手段からのパルスを計数することによりスケールの変位
   を測定する変位測定装置において、更に、上記複数個の
   パルスの変動に基づいて上記分割手段の誤動作を検出す
   る検出手段を有することを特徴とする変位測定装置。 （３）上記スケールの目盛りが回折格子で構成されてい
   る時、上記読取手段が、上記回折格子で生じた正負同次
   数の回折光を干渉させて得た干渉光を光電変換して上記
   信号を出力するように構成されることを特徴とする特許
   請求の範囲第（２）項記載の変位測定装置。（４）上記
   検出手段が、上記読取手段からの信号の一周期又は該周
   期に相当する期間における上記パルスの数を計数し、上
   記パルス数の変動を検出するよう構成されることを特徴
   とする特許請求の範囲第（２）項記載の変位測定装置。 （５）上記検出手段が、上記複数個のパルスの周期変動
   を検出するよう構成されることを特徴とする特許請求の
   範囲第（２）項記載の変位測定装置。