JP2000260372A - 走査信号発生装置 - Google Patents

走査信号発生装置

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JP2000260372A
JP2000260372A JP11064410A JP6441099A JP2000260372A JP 2000260372 A JP2000260372 A JP 2000260372A JP 11064410 A JP11064410 A JP 11064410A JP 6441099 A JP6441099 A JP 6441099A JP 2000260372 A JP2000260372 A JP 2000260372A
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JP
Japan
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signal
scanning
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voltage
output
Prior art date
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JP11064410A
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Kenji Arisaka
研司 有坂
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Jeol Ltd
Original Assignee
Jeol Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 安定した走査信号を発生する。 【解決手段】 ロー期間、AD変換器27はスライサ2
5を通過した信号の内、T11時点の信号のみをデジタル
信号に変換して比較器32に送る。比較器32はそれと
基準値とを比較し、差分に対応した信号をアップダウン
カウンタ34に送る。DA変換器23はアップダウンカ
ウンタ34の出力に基づいて可変電源22の電圧値をコ
ントロールする。ハイ期間、AD変換器28はスライサ
26を通過した信号の内、T21時点の信号のみをデジタ
ル信号に変換して比較器33に送る。比較器33はそれ
と基準値とを比較し、差分に対応した信号をアップダウ
ンカウンタ35に送る。DA変換器21はアップダウン
カウンタ35の出力に基づいて可変電流源21の電流値
をコントロールする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する分野】本発明は、安定した走査信号が発
生可能な走査信号発生装置に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、走査型電子顕微鏡では、電子ビ
ームにより試料上を走査し、該走査により試料から発生
した二次電子を検出し、該検出信号に基づいて試料の二
次電子像を得ている。又、電子ビーム描画装置では、電
子ビームにより被加工(描画)材料上の所定箇所を走査
して該所定箇所にパターンを描画している。
【0003】この様に、電子ビームの如き荷電粒子ビー
ムにより、試料若しくは被加工材料の如きターゲット上
を走査し、該走査に基づいてターゲット上の観察若しく
は加工等を行う荷電粒子ビーム装置が種々存在してい
る。
【0004】さて、この様な荷電粒子ビーム装置におい
ては、荷電粒子ビームでターゲット上を走査するため
に、荷電粒子ビーム発生源とターゲットの間の荷電粒子
ビーム路上に偏向器が設けられており、この偏向器に走
査信号が供給される様に成している。
【0005】この走査信号を発生する装置として、二つ
の方式がある。1つは、図1に示す方式で、例えば、C
PUの如き制御装置1からのデジタル走査データを直接
DA変換器2によりアナログ信号に変換し、フィルタ3
及びアンプ4を介した走査信号を偏向器5に供給する方
式で、仮にデジタル方式と称す。
【0006】他の一つは、図2,図3に示すもので、ア
ナログ方式と仮に称す。
【0007】図2の走査信号発生装置は、演算増幅器
6,定電流源7,コンデンサ8,トランジスタの如きス
イッチング素子9から成り、スイッチング素子9には図
4に示す如きスイッチング信号が供給されるように成し
てある。このスイッチング信号のロー(スイッチングオ
ン)により、該ローの期間(T1)、スイッチング素子
9はオンの状態となり、コンデンサ8は電荷を放電し、
演算増幅器6の入力電圧がほぼ定電流源7の電圧に近い
電圧となるので、演算増幅器6の出力電圧は、図5に示
す様に、該入力電圧に対応した電圧V1となる。一方、
スイッチング信号のハイ(スイッチングオフ)により、
該ハイの期間(T2)、スイッチング素子9はオフの状
態となる。この期間、定電流源7による電流をI1、コ
ンデンサ8の容量をC1、演算増幅器6の出力電圧をV
outとすると、式(1)の関係が成り立ち、出力には電
流I1を積分した値に対応した電圧、即ち、図5の傾斜
信号Kが得られる。
【0008】
【数1】
【0009】図3の走査信号発生装置は、演算増幅器1
0,定電圧源11,コンデンサ12,トランジスタの如
きスイッチング素子13,抵抗14から成り、スイッチ
ング素子13には図4に示す如きスイッチング信号が供
給されるように成してある。このスイッチング信号のロ
ー(スイッチングオン)により、該ローの期間
(T 1)、スイッチング素子13はオンの状態となり、
コンデンサ12は電荷を放電し、演算増幅器10の入力
電圧がほぼ定電圧源11の電圧に近い或る電圧となるの
で、演算増幅器10の出力電圧は、図5に示す、該入力
電圧に対応した電圧(例えば、V1)に対応した電圧と
なる。一方、スイッチング信号のハイ(スイッチングオ
フ)により、該ハイの期間、スイッチング素子13はオ
フの状態となる。この期間、定電圧源11による電圧
(演算増幅器10の入力電圧に対応)をV in、コンデン
サ8の容量をC1、抵抗14の抵抗値をR1、演算増幅器
6の出力電圧をVoutとすると、式(2)の関係が成り
立ち、出力には電圧Vinを積分した値に対応した電圧、
即ち、図5の傾斜信号Kに対応した傾斜信号が得られ
る。
【0010】
【数2】
【0011】
【発明が解決しようとする課題】所で、前記デジタル方
式の走査信号発生装置は、アナログ方式に比べ、安定し
た走査信号を発生することが出来るが、DA変換器によ
り、直接、アナログ走査信号が生成されるので、DA変
換器が持つ問題点、即ち、グリッチ(DA変換時に一時
的に発生するスパイク)の発生と非直線性歪みの発生の
影響が、生成したアナログ走査信号に及ぼされてしま
う。
【0012】それに対し、前記アナログ方式の走査信号
発生装置は、前記デジタル方式が持つ問題点はないこと
から、例えば、マルチスキャンディスプレイ等の多くの
走査信号発生装置等に使用されている。
【0013】しかし、前記デジタル方式に比べ、発生さ
れた走査信号の安定度が劣る。即ち、前記図5に示す走
査信号において、帰線期間(T1)における電圧レベル
V1と、走査期間(T2)における傾斜信号の傾斜が安
定しない。
【0014】前者の問題は、スイッチング素子9若しく
は13がオンした時、該スイッチング素子の端子間に電
位差が生じ、その電位差がスイッチング素子自身の温度
等により変化するために発生する。
【0015】後者の問題は、コンデンサ8若しくは12
の静電容量がコンデンサ自身の温度等により変化するた
めに発生する。
【0016】本発明はこの様な問題を解決する新規な走
査信号発生装置を提供することを目的としたものであ
る。
【0017】
【課題を解決するための手段】 第1の発明に基づく走
査信号発生装置は、帰線期間と走査期間にそれぞれ対応
してスイッチングを行うスイッチング素子のスイッチン
グに基づいて、帰線信号と、入力信号を積分した信号に
対応した出力信号から成る走査信号を発生する演算増幅
器を備えた走査信号発生装置において、帰線期間の或る
時点の出力信号をサンプリングしてデジタル信号に変換
し、その信号と基準信号との差に基づいて、帰線期間に
おける演算増幅器の入力信号をコントロールするように
成したことを特徴とする。
【0018】第2の発明に基づく走査信号発生装置は、
帰線期間と走査期間にそれぞれ対応してスイッチングを
行うスイッチング素子のスイッチングに基づいて、帰線
信号と、入力信号を積分した信号に対応した出力信号か
ら成る走査信号を発生する演算増幅器を備えた走査信号
発生装置において、走査期間の或る時点の出力信号をサ
ンプリングしてデジタル信号に変換し、その信号と基準
信号との差に基づいて、走査期間における演算増幅器の
入力信号をコントロールするように成したことを特徴と
する。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。
【0020】図6は本発明に基づく走査信号発生装置の
一例を示している。図中、前記図2で使用された符号と
同一符号の付されたものは同一構成要素である。
【0021】図中20は可変電流源で、後述するDA変
換器21の出力によりコントロールされる電流源で、こ
の電源からの電流I2は定電流源7からの電流I1より
小さくなるように成されている。22は後述するDA変
換器23によりコントロールされる可変電圧源で、ダイ
オード24を介して演算増幅器6の+入力端子に接続さ
れている。
【0022】25,26は、後述するAD変換器27,
28によるAD変換時のビット分解能が上がるように、
演算増幅器6の出力信号の内、特定レベル範囲の信号を
通過させるスライサで、前者は演算増幅器6の出力信号
の内の帰線信号レベルを中心とした上下適宜なレベル範
囲の信号を通過させ、後者は出力信号の内の傾斜信号中
のある時点での信号レベルを中心とした上下適宜なレベ
ル範囲の信号を通過させるように設定されている。2
9,30はアンプである。
【0023】27,28はタイミング信号発生回路31
からのタイミング信号に基づいて前記アンプ29,30
からの出力信号をサンプリングしてAD変換するAD変
換器である。
【0024】32,33は前記タイミング信号発生回路
31からのタイミング信号に基づいて前記AD変換器2
7,28の出力信号値と基準信号値を比較し、その差分
を出力する比較器である。
【0025】34,35は前記各比較器32,33の出
力に基づいてアップ若しくはダウンするアップダウンカ
ウンタである。該カウンタ34の出力はDA変換器23
を介して前記可変電圧源22をコントロールし、カウン
タ35の出力はDA変換器21を介して前記可変電流源
20をコントロールする。
【0026】この様な構成の走査信号発生装置の動作を
次に説明する。
【0027】タイミング信号発生回路31から、前記図
4に示す如きスイッチング信号が、スイッチング素子9
に供給されている。
【0028】このスイッチング信号のロー(スイッチン
グオン)により、該ローの期間T1、スイッチング素子
9はオンの状態となり、コンデンサ8は電荷を放電し、
ダイオード24には定電流源7からの電流I1と可変電
流源20からの電流I2の差(I1−I2)に対応した電
流が流れる。その為、スイッチング素子9と演算増幅器
6の+入力端子の接点Jaの電圧は、可変電圧源22の
電圧値から前記ダイオード24の順方向電圧降下(約
0.7ボルト)を差し引いた値となる。従って、演算増
幅器6の出力電圧はこの値に対応した電圧値V3とな
る。
【0029】さて、スライサ25を通過した出力信号は
アンプ29を介してAD変換器27に送られるいるが、
該AD変換器は前記タイミング信号発生回路31からの
タイミング信号に基づいて期間T1における或る時点
(例えば、T11の時点)の出力信号のみをデジタル信号
に変換して、比較器32に送る。該比較器32は予め設
定されている基準電圧値V4と送られて来た電圧値V3
比較し、その差分(V4−V3)に対応した信号をアップ
ダウンカウンタ34に送る。DA変換器23は該アップ
ダウンカウンタ34の出力に基づいて前記可変電圧源2
2の電圧値をコントロールする。その結果、前記演算増
幅器6の出力電圧がV4になるように(図7に示す走査
信号波形の期間T1の信号S1)接点Jaの電圧、即ち、
該演算増幅器の入力電圧が変化する。
【0030】一方、タイミング信号発生回路31からの
スイッチング信号のハイ(スイッチングオフ)により、
該ハイの期間(T2)、スイッチング素子9はオフの状
態となる。すると、ダイオード24には逆電圧が掛か
り、接点Jaの電位に対応している演算増幅器6の出力
電圧Voutは、式(3)の関係に従って、電流I2を積分
した値に対応した電圧、即ち、傾斜信号が得られる。
【0031】
【数3】
【0032】さて、スライサ26を通過した出力信号は
アンプ30を介してAD変換器28に送られているが、
該AD変換器は前記タイミング信号発生回路31からの
タイミング信号に基づいて期間T2における或る時点
(例えば、T21の時点)の出力信号のみをデジタル信号
に変換して比較器33に送る。
【0033】該比較器33には予め基準値A0が設定さ
れている。ここで、走査信号を成す傾斜信号部の傾きA
は、時間の変化分をΔT、電圧の変化分をΔVとする
と、A=ΔV/ΔTと表される。一方、傾きAは、可変
電流源20からの電流をI2,コンデンサの容量をC1
すると、A=I2/C2と表される。
【0034】さて、この傾斜信号が理想的なもの(基準
の傾きを維持した直線)であれば、期間T2内の何れの
時点における電圧値も或る決まった値になっている。従
って、期間T2における或る時点(例えば、T21の時
点)の理想的電圧値に対応したデジタル値を基準値A0
し、サンプリングされたT21時点の出力電圧値のデジタ
ル値とその基準値との差分に対応した分、可変電流源2
0からの電流I2をコントロールすれば、走査信号を成
す傾斜信号の傾斜が基準のものと等しくなる。
【0035】従って、前記比較器33に基準値A0設定
しておくと、該比較器33は設定されている基準値とA
D変換器28からのデジタル変換された電圧値とを比較
し、その差分に対応した信号をアップダウンカウンタ3
5に送る。DA変換器21は該アップダウンカウンタ3
5の出力に基づいて前記可変電流源21の電流値をコン
トロールする。その結果、前記演算増幅器6の出力電圧
の傾斜部(図7に示す走査信号波形の期間T2の信号
2)の傾きが所定のものとなる。
【0036】以上説明した様に、走査信号において、帰
線期間における電圧レベルと、走査期間における傾斜信
号の傾斜が安定する。
【0037】尚、前記例では、図2に示す走査信号発生
装置に本発明を応用したものを説明したが、他のアナロ
グ方式の走査信号発生装置(例えば、図3に示す走査信
号発生装置)にも応用可能であることは言うまでもな
い。
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来の走査信号発生装置の一例を示してい
る。
【図2】 従来の走査信号発生装置の一例を示してい
る。
【図3】 従来の走査信号発生装置の一例を示してい
る。
【図4】 スイッチング信号の一例を示している。
【図5】 走査信号の波形の一例を示している。
【図6】 本発明に基づく走査信号発生装置の一例を示
している。
【図7】 本発明に基づく走査信号の波形例を示してい
る。
【符号の説明】
6…演算増幅器 7…電流源 8…コンデンサ 9…スイッチング素子 20…可変電流源 21,23…DA変換器 22…可変電圧源 24…ダイオード 25,26…スライサ 27,28…AD変換器 29,30…アンプ 31…タイミング信号発生回路 32,33…比較器 34,35…アップダウンカウンタ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 帰線期間と走査期間にそれぞれ対応して
    スイッチングを行うスイッチング素子のスイッチングに
    基づいて、帰線信号と、入力信号を積分した信号に対応
    した出力信号から成る走査信号を発生する演算増幅器を
    備えた走査信号発生装置において、帰線期間の或る時点
    の出力信号をサンプリングしてデジタル信号に変換し、
    その信号と基準信号との差に基づいて、帰線期間におけ
    る演算増幅器の入力信号をコントロールするように成し
    たことを特徴とする走査信号発生装置。
  2. 【請求項2】 帰線期間と走査期間にそれぞれ対応して
    スイッチングを行うスイッチング素子のスイッチングに
    基づいて、帰線信号と、入力信号を積分した信号に対応
    した出力信号から成る走査信号を発生する演算増幅器を
    備えた走査信号発生装置において、走査期間の或る時点
    の出力信号をサンプリングしてデジタル信号に変換し、
    その信号と基準信号との差に基づいて、走査期間におけ
    る演算増幅器の入力信号をコントロールするように成し
    たことを特徴とする走査信号発生装置走査信号発生装
    置。
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