KR100984370B1

KR100984370B1 - 전자현미경용 스캔신호발생장치

Info

Publication number: KR100984370B1
Application number: KR1020080084894A
Authority: KR
Inventors: 배문섭; 이확주; 조양구
Original assignee: 한국표준과학연구원
Priority date: 2008-08-29
Filing date: 2008-08-29
Publication date: 2010-09-30
Also published as: KR20100026065A

Abstract

본 발명은 전자현미경의 주사신호발생장치에 관한 것으로, 상세하게는 주사신호 및 영상신호를 제어하는 모드제어신호 및 클럭제어신호를 생성하는 스캔/영상 제어프로세서; 상기 스캔/영상 제어프로세서로부터 클럭제어신호를 입력받아 특정 클럭을 생성하는 프로그램어블 타이머 카운터(programmable timer counter); 상기 프로그램어블 타이머 카운터에서 출력된 클럭을 입력받고, 상기 스캔/영상 제어프로세서의 모드제어신호를 입력받아, 스캔리드클럭신호, 반복제어신호 및 영상제어클럭신호를 포함하는 스캔제어신호를 생성하는 FIFO(First Input First Output)스캔제어로직; 상기 FIFO스캔제어로직의 스캔제어신호에 의해 제어되며, 수평스캔데이터 및 수직스캔데이터를 저장하는 스캔FIFO(First Input First Output); 상기 스캔FIFO에 저장된 값을 입력받아 주사신호인 전자파형을 생성하는 고속 D/AC(digital analog converter); 상기 FIFO스캔제어로직의 스캔제어신호에 의해 제어되며, 아날로그 신호를 디지털 영상신호로 출력하는 고속 A/DC(analog digital converter); 및 상기 FIFO스캔제어로직의 스캔제어신호에 의해 제어되며, 상기 고속 A/DC의 출력된 영상신호를 저장하고, 상기 스캔/영상 제어프로세서로 출력하는 영상FIFO;를 포함하여 구성되는 특징이 있다.

주사전자현미경, 주사신호, 전자빔, 스캔파형, 주사신호생성회로

Description

전자현미경용 스캔신호발생장치{Apparatus for Scan Generation of Scanning Electron Microscope}

본 발명은 전자현미경용 스캔신호발생장치에 관한 것으로, 상세하게는 스캔을 위한 전자빔의 생성 및 얻어진 영상을 하드웨어적으로 처리하여 딜레이(delay) 없이 실시간으로 주사신호의 생성과 영상 처리가 가능하며, 다양한 패턴의 주사신호가 생성 가능하며, 수직/수평 시작점을 정확하게 알 수 있는 영상신호를 얻을 수 있는 전자현미경용 스캔신호발생장치에 관한 것이다.

종래의 아날로그 전자현미경에서는 톱니파 발생회로에서 저항과 캐패시터의 조합으로 주사신호를 발생시켜 사용해 왔다. 그러나 수동소자를 이용한 주사신호의 생성 시, 온도와 습도의 변화에 따라 저항과 캐패시터의 용량 값이 변화되며, 사용 기간이 길어짐에 따라 소자의 열화가 발생하여 생성된 주사주파수가 변동되는 결과를 초래한다. 또한 사용하기 위해 처음 전자현미경을 작동시켰을 때의 주사 신호주파수와 몇 분이 지났을 때의 차이가 눈으로 인지 될 정도로 초기 안정화 시간이 긴 단점이 있다. 아날로그 형태의 주사신호 발생회로에서는 다양한 패턴의 주사가 상 당히 어렵고 얻어진 영상 또한 저장할 수 없다는 단점이 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해 디지털 전자회로로 주사 빔이 발생하는 디지털 전자현미경이 개발되었으나, 디지털 전자회로로 주사 발생회로를 구성할 때에는 다음과 같은 문제를 해결해야만 한다.

디지털 전자현미경에서는 고속의 임베디드(Embedded)형 프로세서를 사용하여 고속의 주사신호를 만들고, 시료에서 얻어진 영상신호를 고속으로 A/D 변환하고, 변환된 디지털 영상 데이터를 컴퓨터로 지연되지 않게 전송하면서, 설정된 조정 값을 컴퓨터에서 받아 처리해야 한다.

이러한 상호동작을 지연없이 실시간으로 동시처리하기 위해서는 고속의 주사신호 발생회로와 영상신호의 A/D 변환회로를 프로세서나 CPU에 부담을 주지 않도록 하드웨어(Hardware)적인 방법으로 회로를 설계하여야 하고, 주사신호 발생회로는 시료영상을 얻기 위한 순차적인 주사신호 뿐 만 아니라 원형 주사신호나 또는 전자 빔 제어를 위한 사각형 주사나 다양한 패턴을 발생시키기 위한 주사신호 발생도 가능해야 한다. 또한 시료에 빔 스캔 주사하여 얻어진 영상신호를 A/D 변환을 하여 영상을 얻는 경우, 영상의 수직 및 수평의 시작점을 구별 할 수 있어야 한다.

상술한 문제점들을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 스캔을 위한 전자빔의 생성 및 얻어진 영상을 하드웨어적으로 처리하여 딜레이(delay) 없이 실시간으로 주사신호의 생성과 영상 처리가 가능하며, 다양한 패턴의 주사가 가능한 주사신호가 생성될 수 있으며, 수직/수평 시작점을 정확하게 알 수 있는 영상신호를 얻을 수 있는 전자현미경용 스캔신호발생장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 전자현미경용 스캔신호발생장치는 주사신호 및 영상신호를 제어하는 모드제어신호 및 클럭제어신호를 생성하는 스캔/영상 제어프로세서; 상기 스캔/영상 제어프로세서로부터 클럭제어신호를 입력받아 특정 클럭을 생성하는 프로그램어블 타이머 카운터(programmable timer counter); 상기 프로그램어블 타이머 카운터에서 출력된 클럭을 입력받고, 상기 스캔/영상 제어프로세서의 모드제어신호를 입력받아, 스캔리드클럭신호, 반복제어신호 및 영상제어클럭신호를 포함하는 스캔제어신호를 생성하는 FIFO(First Input First Output)스캔제어로직; 상기 FIFO스캔제어로직의 스캔제어신호에 의해 제어되며, 수평스캔데이터 및 수직스캔데이터를 저장하는 스캔FIFO(First Input First Output); 상기 스캔FIFO에 저장된 값을 입력받아 주사신호인 전자파형을 생성하는 고속 D/AC(digital analog converter); 상기 FIFO스캔제어로직의 스캔제어신호에 의해 제어되며, 아날로그 신 호를 디지털 영상신호로 출력하는 고속 A/DC(analog digital converter); 및 상기 FIFO스캔제어로직의 스캔제어신호에 의해 제어되며, 상기 고속 A/DC의 출력된 영상신호를 저장하고, 상기 스캔/영상 제어프로세서로 출력하는 영상FIFO;를 포함하여 구성되는 특징이 있다.

상기 FIFO스캔제어로직은 스캔/영상 제어프로세서의 모드제어신호를 입력받아, 스캔리드클럭신호, 반복제어신호 및 영상제어클럭신호를 포함하는 스캔제어신호를 생성한다.

상세하게 FIFO스캔제어로직은 상기 프로그램어블 타이머 카운터에서 출력된 클럭을 입력받아 상기 영상FIFO 및 디지털 영상신호를 출력하는 고속 ADC를 제어하는 영상제어클럭신호 및 스캔FIFO의 데이터 입/출력 여부 및 입/출력 속도를 제어하는 스캔리드클럭신호를 생성한다.

상세하게 상기 FIFO스캔제어로직은 상기 스캔FIFO에 저장된 수평스캔데이터 및 수직스캔데이터의 반복 출력을 지시하는 반복제어신호를 생성한다.

상기 전자현미경용 스캔신호발생 전자회로에 의해 발생되는 주사 신호의 파형은 상기 스캔FIFO에 저장된 수평스캔데이터 및 수직스캔데이터에 의해 결정되며, 상기 주사 신호의 속도는 상기 프로그램어블 타이머 카운터의 클럭을 입력받아 상기 FIFO스캔제어로직에서 생성된 스캔리드클럭신호가 상기 스캔FIFO에 인가됨으로써 제어되는 특징이 있다.

상기 FIFO스캔제어로직은 반복제어신호를 생성하며, 상기 반복제어신호가 상기 스캔FIFO에 인가됨으로써 상기 고속 DAC에서 동일한 전자파형이 연속적으로 출 력되는 특징이 있다.

상기 스캔리드클럭신호는 수평동기클럭신호 및 수직동기클럭신호로 구성되고, 상기 반복제어신호는 수평반복제어신호 및 수직반복제어신호로 구성되며, 상기 스캔FIFO는 상기 수평스캔데이터를 저장하는 수평스캔FIFO; 상기 수평스캔FIFO에 저장된 값을 입력받아 고속D/AC에 출력하는 수평스캔FIFO 래치(latch); 상기 수직스캔데이터를 저장하는 수직스캔FIFO; 및 상기 수직스캔FIFO에 저장된 값을 입력받아 고속D/AC에 출력하는 수직스캔FIFO 래치(latch);를 포함하여 구성되며, 상기 수평스캔FIFO 및 수평스캔FIFO 래치(latch)는 각각 상기 수평동기클럭신호 및 수평반복제어신호에 의해 제어되고, 상기 수직스캔FIFO 및 수직스캔FIFO 래치(latch)는 상기 수직동기클럭신호 및 수직반복제어신호에 의해 제어되는 특징이 있다.

이때, 상기 스캔FIFO에 저장된 값을 입력받아 전자파형을 생성하는 고속 D/AC는 상기 수평스캔FIFO 래치(latch)로부터 출력된 값을 입력받아 전자파형을 생성하는 수평 고속 DAC와 상기 수직스캔FIFO 래치(latch)로부터 출력된 값을 입력받아 전자파형을 생성하는 수직 고속 DAC로 구성되는 것이 바람직하다.

바람직하게 상기 수평스캔FIFO는 수평스캔FIFO용 상기 반복제어신호 및 수평스캔FIFO용 상기 스캔리드클럭신호(수평동기클럭신호)에 의해 제어되며, 상기 수직스캔FIFO는 수직스캔FIFO용 상기 반복제어신호 및 수직스캔FIFO용 상기 스캔리드클럭신호(수직동기클럭신호)에 의해 제어된다.

바람직하게 상기 수평스캔FIFO 래치(latch)는 상기 수평스캔FIFO용 스캔리드클럭신호(수평동기클럭신호)에 의해 제어되며, 상기 수직스캔FIFO 래치(latch)는 상기 스캔리드클럭신호(수직동기클럭신호)에 의해 제어된다.

상세하게, FIFO스캔제어로직에서 발생한 수직동기클럭신호, 수평동기클럭신호, 수평반복제어신호 및 수직반복제어신호가 각각 수평/수직스캔FIFO에 인가되는데, 수직동기클럭신호와 수평동기클럭신호는 각각의 수평/수직스캔FIFO의 리드신호에 입력되어 수평/수직스캔FIFO에 저장된 데이터가 수평/수직스캔FIFO의 다음 단에서 래치되고 최종적에는 고속 DAC에서 수평/수직 스캔신호가 발생되게 된다. 필요로 하는 전자파형 발생이 완료되면 수평반복제어신호 및 수직반복제어신호가 자동적으로 인가되어 연속적으로 같은 파형의 스캔신호가 PC에서 다시 스캔 데이터를 전송받지 않고도 발생시킬 수 있다.

상기 FIFO스캔제어로직은 영상프레임의 수직 라인수를 결정하는 수직 카운터 프리셋 래치; 영상프레임의 수평 라인수를 결정하는 수평 카운터 프리셋 래치; 수직 카운터; 수평 카운터; 및 상기 스캔FIFO에 저장된 값이 출력되는 속도를 제어하는 스캔리드클럭신호를 발생시켜 스캔의 속도 변화시키는 리드클럭발생로직;을 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

상기 영상FIFO 및 상기 고속 ADC는 상기 FIFO스캔제어로직에서 생성된 상기 영상제어클럭신호에 의해 그 동작이 제어되며, 상기 영상FIFO에는 상기 고속 ADC의 출력된 영상신호; 및 수평동기클럭신호와 수직동기클럭신호를 두 입력으로 한 OR 로직의 출력값;이 함께 저장되어, 영상 프레임을 구별 할 수 있는 특징이 있다.

상기 스캔/영상 제어프로세서에서 발생하는 상기 모드제어신호는 스캔의 시 작을 지시하는 스캔시작신호, 상기 FIFO스캔제어로직의 상기 수평 카운터 프리셋 래치 및 수평 카운터 프리셋 래치 값을 설정하기 위한 프리셋 래치 신호, 영상의 캡쳐(capture) 시작을 지시하는 영상시작신호를 포함하는 특징이 있다.

또한, 상기 스캔/영상 제어프로세서는 클럭제어신호를 발생하여, 상기 프로그램어블 타이머 카운터의 내부 레지스터 값을 설정하고 프로그램어블 타이머 카운터에서 출력되는 클럭의 주파수를 제어하며, 상기 프로그램어블 타이머 카운터에서 출력된 클럭은 영상포착클럭신호 및 스캔클럭신호로 상기 FIFO스캔제어로직에 입력되게 된다.

상세하게, 스캔/영상 제어프로세서에서 출력되는 영상시작신호가 High가 되면, 타이머 카운터에서는 발생되는 영상포착클럭 신호는 영상을 얻는데 사용되고, 또 다른 출력신호인 스캔클럭신호는 FIFO스캔제어로직에서 이를 바탕으로 수직동기클럭신호(스캔리드클럭신호), 수평동기클럭신호 (스캔리드클럭신호), 수평반복제어신호 및 수직반복제어신호를 만들어 수평/수직스캔FIFO에 인가된다. 상기 수평/수직스캔FIFO다음의 래치에서 수직동기클럭신호와 수평동기클럭신호의 주기 동안 수평/수직스캔FIFO의 데이터를 래치시켜 다음 단의 D/A 변환기 출력 신호 즉 수평/수직 스캔신호가 최종적으로 발생하게 된다. 또한, 상기 영상시작신호가 Low이면 상기 모든 신호발생이 정지되게 된다.

본 발명의 전자현미경용 스캔신호발생장치는 스캔을 위한 전자빔의 생성 및 얻어진 영상을 하드웨어적으로 처리하여 딜레이(delay) 없이 실시간으로 주사신호의 생성과 영상 처리가 가능하며, SEM 장치를 제어하기 위한 중앙처리장치(CPU) 또는 프로세서에 부담을 주지 않고 스캔신호발생장치 내에서 주사신호의 생성 및 영상이 처리되며, 다양한 패턴의 주사가 가능한 주사신호가 생성될 수 있으며, 주사신호의 형상, 패턴, 주파수등이 실시간으로 자유롭게 변화될 수 있으며, 수직/수평 시작점을 정확하게 알 수 있는 영상신호를 얻을 수 있어 주사신호의 이동중에 발생하는 영상신호등 불필요한(잘못된) 영상신호를 제거할 수 있는 장점이 있다. 또한, 불필요한 신호가 제거된 영상신호를 통해 정확한 측정 이미지를 얻을 수 있는 장점이 있다.

이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 전자현미경용 스캔신호발생장치를 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명에 따른 전자현미경용 스캔신호를 발생하는 장치의 일 블록도이다. 도 1과 같이 주사신호 및 영상신호를 제어하는 스캔/영상 제어프로세서(110), 상기 스캔/영상 제어프로세서(110)로부터 클럭제어신호(a)를 입력받아 특정 클럭을 생성하는 프로그램어블 타이머 카운터(programmable timer counter, 120), 상기 프로그램어블 타이머 카운터(120)에서 출력된 클럭(b)을 입력받고, 상기 스캔/영상 제어프로세서(110)의 모드제어신호(c)를 입력받아 스캔제어신호(d, e, f 및 g)를 생성하는 FIFO(file input file output)스캔제어로직(130), 상기 FIFO스캔제어로직(130)의 스캔제어신호(d, e, f 및 g)에 의해 제어되며, 수평스캔데이터 및 수직스캔데이터를 각각 저장하는 스캔FIFO(141, 142, 143 및 144), 상기 FIFO스캔제어로직(130)에 의해 제어(f)되며, 상기 스캔FIFO(141, 142, 143 및 144)에 저장된 값을 입력받아 전자파형(h 및 i)을 생성하는 고속 D/AC(digital analog converter, 151 및 152), 상기 FIFO스캔제어로직(130)에 의해 제어(j)되며, 입력된 아날로그 신호(k)를 디지털 영상신호(l)로 출력하는 고속 A/DC(analog digital converter, 160), 및 상기 FIFO스캔제어로직에 의해 제어(j)되며, 상기 고속 A/DC(160)의 출력된 영상신호(l)를 저장하고, 상기 스캔/영상 제어프로세서로 출력(m)하는 영상FIFO(170)를 포함하여 구성되는 특징이 있다.

상기 스캔/영상 제어프로세서(110)는 주사신호나 다양한 패턴을 수치화하여 테이블 값으로 만들고, 수치화된 수평스캔데이터 및 수직스캔데이터를 스캔FIFO(141, 142, 143 및 144)에 전송하거나, 수치화된 테이블값을 PC(300)로 전송한 후 PC(300)의 데이터라인을 통해 스캔FIFO(141, 142, 143 및 144)에 전송하게 된 다.

상기 프로그램어블 타이머 카운터(120)는 상기 스캔/영상 제어프로세서(110)로부터 클럭제어신호(a)를 입력받아 이를 내부 레지스터에 저장하고, 이에 따라 스캔신호와 패턴의 속도를 변화시키는 클럭을 생성하게 된다. 상기 프로그램어블 타이머 카운터(120)에서 출력된 클럭은 영상포착클럭신호 및 스캔클럭신호로 상기 FIFO스캔제어로직(130)에 입력되게 된다.

FIFO스캔제어로직(130)은 상기 스캔/영상 제어프로세서(110)로부터 출력된 모드제어신호(c)를 입력받아 스캔제어신호(d, e, f 및 g)를 생성하게 되는데, 상기 스캔/영상 제어프로세서(110)로부터 출력된 모드제어신호(c)는 스캔의 시작을 지시하는 스캔시작신호, 상기 FIFO스캔제어로직의 상기 수평 카운터 프리셋 래치 및 수평 카운터 프리셋 래치 값을 설정하기 위한 프리셋 래치 신호, 영상의 캡쳐(capture) 시작을 지시하는 영상시작신호로 구성되며, 상기 모드제어신호(c) 및 상기 프로그램어블 타이머 카운터(120)에서 출력된 클럭(b)을 입력받은 FIFO스캔제어로직(130)은 스캔 신호의 파형 및 속도를 제어하는 스캔리드클럭신호, 스캔 신호의 반복을 지시하는 반복제어신호 및 영상제어클럭신호를 생성한다.

상기 FIFO스캔제어로직(130)은 스캔FIFO(141, 142, 143 및 144), 고속 D/AC(151 및 152), 영상FIFO(170) 및 고속 A/DC(160)의 동작을 제어한다.

이때, 상기 스캔FIFO(141, 142, 143 및 144)는 수평 스캔에 사용되는 수평스캔데이터와 수직 스캔에 사용되는 수직스캔데이터를 구분하여 저장 및 출력하는 것이 바람직하다. 바람직하게 상기 스캔FIFO(141, 142, 143 및 144)는 수평스캔데이 터를 저장하는 수평스캔FIFO(141), 상기 수평스캔FIFO에 저장된 값을 입력받아 고속D/AC(151)에 출력하는 수평스캔FIFO 래치(142), 상기 수직스캔데이터를 저장하는 수직스캔FIFO(143) 및 상기 수직스캔FIFO(143)에 저장된 값을 입력받아 고속D/AC(152)에 출력하는 수직스캔FIFO 래치(144)를 포함하여 구성된다.

도 1에 도시된 바와 같이 상기 스캔FIFO(141, 142, 143 및 144)에 저장된 값을 입력받아 전자파형을 생성하는 고속 D/AC(151 및 152)는 상기 수평스캔FIFO 래치(142)로부터 출력된 값을 입력받아 전자파형을 생성하는 수평 고속 D/AC(151)와 상기 수직스캔FIFO 래치(144)로부터 출력된 값을 입력받아 전자파형을 생성하는 수직 고속 D/AC(152)로 구성되는 것이 바람직하다.

상기 수평스캔FIFO(141), 수평스캔FIFO 래치(142), 수직스캔FIFO(143) 및 수직스캔FIFO 래치(145)는 상기 FIFO스캔제어로직(130)에 의해 제어되는 특징이 있다. 바람직하게는 수평스캔FIFO(141), 수평스캔FIFO 래치(142), 수직스캔FIFO(143) 및 수직스캔FIFO 래치(145)는 상기 FIFO스캔제어로직(130)의 스캔제어신호(d, e, f 및 g)에 의해 제어되는 특징이 있다.

상기 FIFO스캔제어로직(130)의 스캔제어신호(d, e, f 및 g)는 상기 수평스캔FIFO(141) 및 수직스캔FIFO(143)에 각각에 저장된 수평스캔데이터 및 수직스캔데이터의 반복을 지시하는 반복제어신호(d 및 e)및 상기 수평스캔FIFO(141), 수평스캔FIFO 래치(142), 수직스캔FIFO143) 및 수직스캔FIFO 래치(145)에 값이 저장되고, 저장된 값이 출력되는 속도를 제어하는 스캔리드클럭신호(f 및 g)를 포함하여 구성된다.

상세하게는 상기 수평스캔FIFO(141)는 수평스캔FIFO용 상기 반복제어신호(d) 및 수평스캔FIFO용 상기 스캔리드클럭신호(f)에 의해 제어되며, 상기 수직스캔FIFO(143)는 수직스캔FIFO용 상기 반복제어신호(e) 및 수직스캔FIFO용 상기 스캔리드클럭신호(g)에 의해 제어된다.

상세하게는 상기 수평스캔FIFO 래치(142)는 상기 수평스캔FIFO용 스캔리드클럭신호(f)에 의해 수평스캔FIFO(141)와 동시에 제어되며, 상기 수직스캔FIFO 래치(144)는 상기 수직스캔FIFO용 스캔리드클럭신호(g)에 의해 수직스캔FIFO(143)와 동시에 제어된다.

상술한 본 발명의 구성에 의해, 전자현미경용 스캔신호발생 전자회로에 의해 발생되는 주사 신호(h 및 i)의 파형은 상기 스캔FIFO(141, 142, 143 및 144)에 저장된 수평스캔신호 및 수직스캔신호에 의해 결정되며, 상기 주사 신호(h 및 i)의 속도는 상기 프로그램어블 타이머 카운터(120)의 클럭을 입력받아 상기 FIFO스캔제어로직(130)에서 생성된 스캔리드클럭신호(f 및 g)가 상기 스캔FIFO(141, 142, 143 및 144)에 인가됨으로써 제어되는 특징이 있다.

따라서, 스캔/영상 제어프로세서(110)에서 수치화되어 테이블 값으로 변환된 수평스캔데이터 및 수직스캔데이터와 상기 스캔리드클럭신호를 이용하여 사각형과 같은 다양한 패턴을 갖는 주사신호의 생성이 용이하며, 주사 패턴의 변화 속도가 신속하며, 실시간으로 주사 패턴을 변화시킬 수 있는 장점을 갖게 된다.

또한 상기 FIFO스캔제어로직(130)은 저장된 값의 반복을 지시하는 반복제어신호(d 및 e)를 상기 스캔FIFO(141, 143)에 인가함으로써, 발생시키고자 하는 주사 파형의 데이터를 계속적으로 스캔FIFO(141, 142, 143 및 144)에 전송하지 않고도, 연속적인 주사 파형 또는 패턴을 발생시킬 수 있다.

발생된 주사 신호(h 및 i)는 주사전자현미경(200)의 시편에 조사되게 되고, 조사된 주사신호(h 및 i)에 의해 시편에서 발생한 2차전자ㅇ반사전자를 검출하는 검출기(detector, 미도시)를 통해 아날로그 신호(k)로 입력되게 된다. 입력된 아날로그 신호(k)는 고속 A/DC(160)에 의해 디지털 영상신호(l)로 출력되고, 상기 디지털 영상신호(l)는 영상FIFO(170)에 저장되게 된다. 스캔/영상 제어프로세서(110)는 상기 영상FIFO(170)에 저장된 디지털 영상신호를 입력받아, 최종적으로 디지털 영상신호를 후처리하여 이미지, 그래프, 특정 값등으로 표시하는 PC(300)로 전송하게 된다.

도 2는 본 발명에 따른 스캔제어신호를 상세히 도시한 도면으로, 도 1의 스캔/영상 제어프로세서(110), 프로그램어블 타이머 카운터(120), FIFO스캔제어로직(130), 수평스캔FIFO(141) 및 수직스캔FIFO(143) 블록의 제어신호들을 상세히 도시한 것이다.

바람직하게 상기 FIFO스캔제어로직(130)은 영상프레임의 수직 라인수를 결정하는 수직 카운터 프리셋 래치(131), 영상프레임의 수평 라인수를 결정하는 수평 카운터 프리셋 래치(132), 수직 카운터(133), 수평 카운터(134) 및 상기 스캔FIFO(141 및 143)에 인가되는 스캔리드클럭신호를 발생시키는 리드클럭발생로직(135)을 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

상기 프로그램어블 타이머 카운터(120)는 스캔/영상 제어프로세서(110)로부 터 클럭제어신호(a)를 입력받아 이를 내부 레지스터(미도시)에 저장하고, 이에 따라 스캔신호(주사신호)와 패턴의 속도를 변화시키는 클럭을 생성하게 된다. 상기 프로그램어블 타이머 카운터(120)에서 출력된 클럭은 스캔클럭신호(b1)와 영상포착클럭신호(b2)로 상기 FIFO스캔제어로직(130)에 입력되게 된다.

상기 스캔/영상 제어프로세서(110)는 스캔의 시작을 지시하는 스캔시작신호(c1), 상기 수직 카운터 프리셋 래치(131) 및 수평 카운터 프리셋 래치(132)값을 설정하기위한 프리셋 래치 신호(c2, c3), 영상의 캡쳐(capture) 시작을 지시하는 영상시작신호(c4)를 포함한 제어신호들을 FIFO스캔제어로직(130)으로 출력한다.

일 예로, 스캔시작신호(c1)를 HIGH 레벨로 설정하면 수평 카운터 프리셋 래치(132)(일 예로 13Bit)와 수직 카운터 프리셋 래치(131)(일 예로 13Bit)에 설정된 값에 따라 스캔FIFO(141, 142, 143 및 144)를 제어하기 위한 신호 동작이 시작된다.

스캔/영상 제어프로세서(110)에서 출력되는 영상시작신호(c4)가 High가 되면, 프로그램어블 타이머 카운터(120)에서 발생되는 영상포착클럭 신호(b2)는 영상을 얻는데 사용되고, 또 다른 출력신호인 스캔클럭신호(b1)는 FIFO스캔제어로직(130)에서 이를 바탕으로 수직동기클럭신호(스캔리드클럭신호,f), 수평동기클럭신호 (스캔리드클럭신호,g), 수평반복제어신호(d) 및 수직반복제어신호(e)를 만들어 수평/수직스캔FIFO(141, 143)에 인가된다. 상기 수평/수직스캔FIFO(141, 143) 다음의 래치에서 수직동기클럭신호(f)와 수평동기클럭신호(g)의 주기 동안 수평/수직스캔FIFO(141, 143)의 데이터를 래치(142, 144)시켜 다음 단의 D/A 변환기 출력 신호 즉 수평/수직 스캔신호가 최종적으로 발생하게 된다. 또한, 상기 영상시작신호(c4)가 Low이면 상기 모든 신호발생이 정지되게 된다.

상기 스캔제어로직(130)은 상기 프로그램어블 타이머 카운터(120) 및 스캔/영상 제어프로세서(110)에서 출력된 신호들을 입력받아 상술한 스캔리드클럭신호(f 및 g) 및 반복제어신호(d 및 e)를 생성하여 상기 스캔FIFO(141, 142, 143 및 144)를 제어하고, 또한, 상기 스캔제어로직(130)은 상기 영상FIFO(170) 및 고속 A/DC(160)를 제어하는 영상제어클럭(j)을 생성한다.

도 2에 도시된 바와 같이 상기 수평스캔FIFO(141) 및 수직스캔FIFO(143)에서 출력된 신호가 스캔제어로직(130)로 재입력되는 루프(o1 및 o2)가 형성되는 것이 바람직하다. 이를 통해 상기 수평스캔FIFO(141) 및 수직스캔FIFO(143)가 비어있는 상태를 감지하게 된다.

효과적인 실시간 이미지 처리 및 주사신호의 의도적 조사가 아닌 위치 이동중에 부가적으로 얻어지는 불필요한 영상신호를 제거하기 위해서는 영상신호에서 정확하게 수직수평 시작점을 알아야 할 필요가 있다.

일 예로, 1 프레임(Frame)의 영상신호를 구성하는 데이터 중 수평라인(Horizontal Scan Line) 동안에 발생되어 측정된 데이터는 정상적인 측정 데이터이나 신호와 수평귀선시간(Horizontal Retrace Time)에 발생되어 측정된 데이터 버려져야할 비정상적인 데이터이다. 이러한 일련의 영상데이터들이 구별없이 계속적(serial data)으로 영상FIFO에 들어오게 되므로 이러한 데이터들을 정확하게 구별해야하는 것이 가장 어려운 문제라고 할 수 있다.

본 발명을 이러한 일련의 데이터를 구별하기 위해, 상기 수평/수직 스캔의 시작점을 나타내는 블랭크신호의 값이 상기 영상FIFO(170)에 영상신호와 같이 저장된다. 즉, 상기 영상FIFO(170)에는 상기 고속 A/DC(160)에 의해 디지털 값으로 변화된 영상신호 뿐만 아니라 상기 블랭크신호의 값 또한 저장되는 것이다.

도 3에 도시된 바와 같이 상기 블랭크신호는 하드웨어적으로 수평동기클럭(f)과 수직동기클럭(g)을 두 입력으로 갖는 OR 로직(180)을 구성하여, 그 출력값(q)을 블랭크신호의 값으로 사용하는 것이 바람직하다. 즉, 수평스캔FIFO(141) 및 수직스캔FIFO(143)의 입출력을 제어하는 각 스캔리드클럭신호(f, g)를 두 입력으로 갖는 OR 로직(180)을 구성하여 그 출려값이 영상 데이터와 함께 영상FIFO에 저장되는 것이다. 따라서, 상기 영상FIFO(170)에는 상기 고속 A/DC(160)에 의해 디지털 값으로 변화된 영상신호(l) 및 상기 OR 로직(180)의 출력값(q)이 저장되어 상기 스캔/영상 제어프로세서(110)로 출력되게 된다.

일 예로, 상기 영상FIFO레지스터(170)가 9개의 bit(0에서 8)으로 구성되는 경우, 0~7bit는 상기 영상신호를 저장하게 되고, 상기 블랭크신호가 8번째 bit에 저장되게 된다. 8번째 bit에 저장된 블랭크신호의 값은 수평라인의 시작과 끝을 판별할 수 있는 데이터로 활용되며, 이에 의해 1 프레임의 이미지를 정확하게 구성할 수 있다. 즉 8번째 bit에 저장된 블랭크신호의 값이 High이면 0~7bit에 저장된 데이터는 귀선동안에 얻어진 데이터로 판별되며, 8번째 bit에 저장된 블랭크신호의 값이 Low일 때는 정상 스캔 신호에 의해 얻어진 데이터로 판별된다. 따라서, low의 블랭크신호 값을 갖는 영상 신호를 이용하여 이미지를 구성하면 불필요한 정보가 제거된 정확한 이미지를 얻을 수 있게 되는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 전자현미경용 스캔신호를 발생하는 장치의 일 블록도이며,

도 2는 본 발명에 따른 전자현미경용 스캔신호를 발생하는 장치에 있어, 스캔/영상 제어프로세서와 FIFO스캔제어로직의 제어신호를 상세히 도시한 것이며,

도 3은 본 발명에 따른 전자현미경용 스캔신호를 발생하는 장치에 있어, 수평/수직 스캔의 시작점을 나타내는 블랭크신호를 구현하기 위한 일 블록도를 도시한 것이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

110 : 스캔/영상 제어프로세서 120 : 프로그램어블 타이머 카운터

130 : FIFO스캔제어로직 141, 142, 143, 144 : 스캔FIFO

151, 152 : 고속 D/AC 160 : 고속 A/DC

170 : 영상FIF 180 : OR 로직

200 : 주사전자현미경장치 300 : PC

Claims

전자현미경용 주사신호를 발생하는 장치에 있어서,

주사신호 및 영상신호를 제어하는 모드제어신호 및 클럭제어신호를 생성하는 스캔/영상 제어프로세서;

상기 스캔/영상 제어프로세서로부터 클럭제어신호를 입력받아 특정 클럭을 생성하는 프로그램어블 타이머 카운터(programmable timer counter);

상기 프로그램어블 타이머 카운터에서 출력된 클럭을 입력받고, 상기 스캔/영상 제어프로세서의 모드제어신호를 입력받아, 스캔리드클럭신호, 반복제어신호 및 영상제어클럭신호를 포함하는 스캔제어신호를 생성하는 FIFO(First Input First Output)스캔제어로직;

상기 FIFO스캔제어로직의 스캔제어신호에 의해 제어되며, 수평스캔데이터 및 수직스캔데이터를 저장하는 스캔FIFO(First Input First Output);

상기 스캔FIFO에 저장된 값을 입력받아 주사신호인 전자파형을 생성하는 고속 D/AC(digital analog converter);

상기 FIFO스캔제어로직의 스캔제어신호에 의해 제어되며, 아날로그 신호를 디지털 영상신호로 출력하는 고속 A/DC(analog digital converter); 및

상기 FIFO스캔제어로직의 스캔제어신호에 의해 제어되며, 상기 고속 A/DC의 출력된 영상신호를 저장하고, 상기 스캔/영상 제어프로세서로 출력하는 영상FIFO;

를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전자현미경용 스캔신호발생장치.
제 1항에 있어서,

상기 스캔리드클럭신호는 수평동기클럭신호 및 수직동기클럭신호로 구성되고,

상기 반복제어신호는 수평반복제어신호 및 수직반복제어신호로 구성되며,

상기 스캔FIFO는 상기 수평스캔데이터를 저장하는 수평스캔FIFO; 상기 수평스캔FIFO에 저장된 값을 입력받아 고속D/AC에 출력하는 수평스캔FIFO 래치(latch); 상기 수직스캔데이터를 저장하는 수직스캔FIFO; 및 상기 수직스캔FIFO에 저장된 값을 입력받아 고속D/AC에 출력하는 수직스캔FIFO 래치(latch);를 포함하여 구성되며,

상기 수평스캔FIFO 및 수평스캔FIFO 래치(latch)는 상기 수평동기클럭신호 및 수평반복제어신호에 의해 제어되고,

상기 수직스캔FIFO 및 수직스캔FIFO 래치(latch)는 상기 수직동기클럭신호 및 수직반복제어신호에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 전자현미경용 스캔신호발생장치.
제 2항에 있어서,

상기 전자현미경용 주사 신호의 파형은 상기 스캔FIFO에 저장된 수평스캔데이터 및 수직스캔데이터에 의해 결정되며,

상기 주사 신호의 속도는 상기 프로그램어블 타이머 카운터의 클럭을 입력받 아 상기 FIFO스캔제어로직에서 생성된 스캔리드클럭신호가 상기 스캔FIFO에 인가됨으로써 제어되는 것을 특징으로 하는 전자현미경용 스캔신호발생장치.
제 2항에 있어서,

상기 FIFO스캔제어로직의 반복제어신호가 상기 스캔FIFO에 인가됨으로써 상기 고속 D/AC에서 동일한 전자파형이 연속적으로 출력되는 것을 특징으로 하는 전자현미경용 스캔신호발생장치.
제 2항에 있어서,

상기 FIFO스캔제어로직은 영상프레임의 수직 라인수를 결정하는 수직 카운터 프리셋 래치; 영상프레임의 수평 라인수를 결정하는 수평 카운터 프리셋 래치; 수직 카운터; 수평 카운터; 및 상기 스캔FIFO에 저장된 값이 출력되는 속도를 제어하는 스캔리드클럭신호를 발생시켜 스캔의 속도 변화시키는 리드클럭발생로직;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전자현미경용 스캔신호발생장치.
제 5항에 있어서,

상기 영상 FIFO에는 상기 고속 A/DC에서 출력된 영상신호; 및 수평동기클럭신호과 수직동기클럭신호을 두 입력으로 한 OR 로직의 출력값;이 영상 FIFO에 함께 저장되어, 영상 프레임을 구별할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 전자현미경용 스캔신호발생장치.
제 5항에 있어서,

상기 모드제어신호는 스캔의 시작을 지시하는 스캔시작신호, 상기 수평 카운터 프리셋 래치 및 수평 카운터 프리셋 래치 값을 설정하기 위한 프리셋 래치 신호, 영상의 캡쳐(capture) 시작을 지시하는 영상포착클럭신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자현미경용 스캔신호발생장치.