CN102914375A - 用于对光子进行计数的装置和方法 - Google Patents

Abstract

描述了一种用于对光子进行计数的装置（10,50），具有探测器单元（12），开关单元（30,52），采样单元（36,58），串并转换单元（40）以及评价单元（49,52）。探测器单元（12）生成的探测信号（26）入射在开关单元（30,52）上。采样单元（36,58）对开关单元（30,52）生成的状态信号（32,56）进行采样并生成采样数据串。串并转换单元（40）将串行生成的采样数据组合成采样数据包。评价单元（49,62）以低于采样单元（36,58）的采样频率的预定工作周期运行。评价单元（49,58）在由工作周期定义的每一时钟周期内评价至少一个采样数据包的n位二进制值，从而确定出部分计数结果，并对在单个时钟周期中确定出的部分计数结果求和从而得到指示探测光子数目的总计数结果。

Description

用于对光子进行计数的装置和方法

技术领域

本发明涉及用于对光子进行计数的装置和方法。本发明进一步地涉及装备有这种装置的光学显微镜。

背景技术

现有技术中已知有多种用于探测单光子而产生时间连续的电探测信号的探测器，其中时间连续的电探测信号包含了用于每一探测光子的探测脉冲。这种探测脉冲的持续时间非常短，通常小于一纳秒。

为了在特定时间间隔中确定出被探测器检测到的光子的数目，需要制造能够无误地对这种短探测脉冲进行计数的适用的计数装置。所使用的计数装置为规则数字模块（例如现场可编程门阵列（FPGA）），为其提供构成模块工作速度的上限的最大工作周期。这种类型的FPGA的最大工作周期依赖于，举例来说有用于分配时钟的FPGA内部网络的带宽、单个逻辑元件的信号传输时间、在逻辑元件之间的连接线中产生的信号延迟，以及这些元件布置的复杂程度。对于所使用的特定模块来说，上述变量都是典型的，并且也依赖于，举例来说是生产该模块所采用的制造工艺。

采用这种数字模块，通常并不能够对那些脉冲宽度近似等于或小于由最大工作周期预定的时钟周期的探测脉冲进行计数。

发明内容

本发明的目的是描述一种用于对光子进行计数的装置，其能够可靠并精确地对那些由光子产生的、且具有很小脉冲宽度的探测脉冲进行计数。

借助于根据权利要求1的装置，本发明实现了上述目的，该用于对光子进行计数的装置具有用于探测光子的探测单元，其产生电的、优选时间连续的探测信号，该探测信号包含有用于每一探测光子的探测脉冲；探测信号入射其上的开关单元，其具有多个开关状态并产生电的、优选时间连续的状态信号，该状态信号的状态信号电平与各自的开关状态相关联，其中每一个探测脉冲触发一个开关状态的改变；用于串行地产生采样数据的采样单元，其以预定的采样频率对状态信号进行采样，在每一种情况下，采样数据对每个状态信号电平都具有一个n位二进制值，n≥1；将串行产生的采样数据并行化的串并转换单元，其将预定数量的连续的采样数据组成相应的采样数据包；以低于采样单元的采样频率的预定工作周期进行运行的评价单元，该评价单元在由工作周期定义的每一时钟周期内评价至少一个采样数据包的相应的n位二进制值，从而确定出指示在开关单元中发生的开关状态改变的数目的部分计数结果，并将在单个时钟周期中确定的部分计数结果求和从而得到指示探测光子数目的总计数结果。

因此，根据本发明的装置还提供了以预定采样频率运行的采样单元，以及以低于采样单元的采样频率的预定工作周期进行运行的评价单元。举例来说，采样单元的采样频率是评价单元的工作周期的整数倍。因而评价单元可以以低于采样单元的工作速度来运行。这是因为，在评价单元评价采样数据以确定出探测光子的数目之前，采样单元产生的采样数据的串行数据流被串并转换单元并行化，即这些串行数据流被拆分成多个可被并行评价的数据流。采样数据被并行化的越多，驱动评价单元的工作周期就能越短。

根据本发明，计数过程中执行的步骤以这样的方式被分配予计数装置的单个组件，从而采样单元仅具有生成采样数据的串行数据流的功能，而评价单元对采样数据进行相对更加复杂的评价。结果，采样单元可具有与之相关联的相对较高的扫描频率，而评价单元以较低的工作周期运行。

该工作周期之所以能够较低，是由于采样单元串行产生的采样数据在被评价单元进行评价之前，被串并转换单元组合成采样数据包。如果采样数据或采样数据包被构建为评价向量，这些评价向量的向量宽度被串并转换器增加，同时处理数据的工作速度也增加了。因此在评价单元中，采样数据以某种方式被变换至周期域，该域的工作周期低于串行产生采样数据所使用的采样频率。

基于探测脉冲的接收，探测信号入射其上的开关单元从一个稳定的开关状态转换成另一个稳定的开关状态。这些开关状态反映在开关单元输出的状态信号中，在该状态信号中每一开关状态具有单独的状态信号电平。这些开关状态的持续时间远大于探测脉冲的持续时间，从而随后采样单元能够可靠地对开关状态进行采样。这确保了所有的探测脉冲实际上都被计数，即没有漏掉任何一个探测信号。

各个采样数据包优选地包含了最近确定出的之前刚生成的采样数据包的n位采样值。这样可谓是保证了在两个相继的采样数据包之间的过渡中的开关状态的改变实际上能够被识别出。举例来说，如果串并转换单元以因数m提供并行转换，则m+1个采样值被分组成一个采样数据包。

在一个有利的实施例中，为了确定出各个部分计数结果，评价单元包含至少一份查询表，其存储了对于相应的采样数据包可能的n位二进制值的预定的部分计数结果。由于待评价的采样数据在评价单元中以并行的方式呈现，即以采样数据包或评价向量的形式呈现，因而采用这种查询表来加速对采样数据提供的n位二进制值进行评价。查询表消除了根据当前n位二进制值对部分计数结果进行计算的需要，因而加速了计数过程。

为了对多个相继的采样数据包进行确定，评价单元优选地包括多个可被同时读取的查询表，其中每一查询表包含有对于相继采样数据包的其中一个的预定的部分结果。这种对查询表的并行访问进一步地增加了评价单元中的工作速度。可以使用多个查询表，例如将各采样数据包提供的评价向量细分成具有更小向量宽度的向量，后者随后可通过独立的查询表评价。这尤其能够将评价过程最优地适配于数字模块中存在的结构。如果评价单元例如是FPGA的一部分，则该实施例中FPGA的功能块可被最优化地使用。

因而，使用一个或多个查询表使得能够在评价单元的单个时钟周期内确定出对于给定采样数据包的部分计数结果。

评价单元优选地包含加法器，其对至少一个查询表的部分计数结果进行求和。并不需要太大的技术花费即可实施这种加法器，因而其只不过一定程度地增加了评价单元的等待时间，但不减少数据通过量。

评价单元优选地为FPGA的功能块。这种情况下，FPGA的其他功能块可用于实施采样单元和串并转换单元。这种情况下，FPGA构成了包含了根据本发明功能上重要的计数单元的组件的评价模块。

在一个可能的实施例中，采样单元是FPGA上游的单元。这种情况下，以由上游采样单元的采样频率定义的高带宽将采样数据发送至FPGA。但是在可选的实施例中，同样能够通过在FPGA自身中提供的功能块来实施采样单元，这种模块被设计为以预定的高采样频率执行采样。

开关单元优选地为具有2ⁿ个开关状态的n位二进制计数器。在n=1的情况下，优选地使用具有两个开关状态的双稳态沿控制触发元件（也被称为触发器（flip-flop））。例如，可采用被称为“反转触发器”的装置作为开关单元，其时钟输入接收探测信号及其探测脉冲，反相的输出被反馈至数据输入。采用这种类型的双稳态元件，相继到达的探测脉冲交替地触发两个稳定的开关状态，这两个稳定的开关状态随后被采样单元采样。当采用这种类型的双稳态触发元件，能够以特别简单的方式实施根据本发明的装置。

如果在非常短的时间间隔中探测各个探测脉冲，优选地使用n≥2的n位二进制计数器，例如以n个触发器彼此前后连接的方式实施的计数器。在这种情况下，评价单元优选地包含核查包含在串行生成的采样数据中n位二进制值的核查模块，其中依据计数器的开关状态的稳定性进行核查，且在确定部分计数结果时考虑那些识别出是稳定的n位二进制值。这种稳定性核查确保了在计数过程中识别出计数器的非稳定的开关状态，例如被称为亚稳态的状态，并且在评价中将其排除以免使计数结果失真。

在一个优选实施例中，核查模块对包含在串行生成的采样数据中的n位二进制值进行采样，其中核查频率低于采样单元串行生成该n位二进制值的采样频率。核查模块随后将那些与之前刚被核查模块取样的n位二进制值相等的n位二进制值识别为是稳定的。该实施例利用了非稳定的开关状态通常仅存在一段很短的时间。如果对采样生成的两个相继的n位二进制值进行低于扫描单元的扫描频率的核查频率的核查指示出这两个二进制值是相同的，则可以确定这两个二进制值反映了稳定的开关状态。因而可识别出该二进制值是稳定的，并且在确定计数器结果中考虑该值。

探测脉冲优选地以预定的状态次序触发计数器的开关状态。在这种情况下，在确定指示在计数器中发生的开关状态改变的数目的相应的部分计数结果时，评价单元考虑预定的状态序列来确定在每两个相继的稳定开关状态之间改变的状态的数目。例如如果计数器是顺向计数模块，计数器在相继的计数步骤中改变的状态序列是预定的。这使得能够通过考虑该预定的状态序列查看两个相继的稳定开关状态，确定出在这些状态之间发生的计数步骤。

在可选实施例中。可使用被称为格雷码计数器的装置作为计数器，应当注意由于在每一计数步骤中格雷码计数器仅改变一个二进制数位，因而在非稳定性方面，其鲁棒性特别好。虽然这种格雷码计数器通常都具有更低的工作速度，例如低于由n个触发器彼此前后连接构成的计数器，但在那些特别需要关于开关状态的非稳定性特别稳健的情况下，这种计数器有利的适用。

探测器单元优选地包含放大探测信号的放大器和放大器下游的比较器，该比较器使包含在被放大的探测信号中的探测脉冲成形为方波脉冲。因此在该实施例中，被发送至采样单元的探测脉冲是增强的方波脉冲，从而可以以特别简单和可靠的方式对其进行采样。

根据本发明的其他方面，提供了一种具有上述类型的计数装置的光学显微镜。

本发明进一步地提供了用于对光子进行计数的方法，具有如权利要求15所述的特征。

附图说明

下文中进一步详细地描述了本发明，参考附图如下：

图1是根据本发明的计数装置的第一典型实施例的方框图。

图2是示出图1中绘出的评价模块的功能块的方框图。

图3示出了解释如何由探测信号、以并行采样数据的形式生成采样数据包的示意图，其中采用根据附图1和2的计数装置。

图4示出了解释如何根据采样数据包确定出探测的光子数目的示意图，其中采用根据附图1和2的计数装置。

图5是根据本发明的计数装置的第二典型实施例的方框图。

图6是示出图5中绘出的评价模块的功能方块的方框图。

图7是解释如何根据采样数据包确定出探测的光子数目的示意图，其中采用根据附图5和6的计数装置。

具体实施方式

附图1是表示本发明第一实施例的计数装置10的方框图。计数装置10是提供在共焦显微镜（未示出）中的探测系统的一部分，在接收光子流的情况下用于对多个单光子进行计数，例如高达每秒几亿个光子。

计数装置10包括由例如为光电倍增管的探测器14、放大器16和比较器18构成的探测器单元12。探测器14接收光子流并生成电的、时间连续的探测信号20，该探测信号包括了针对每一探测光子的脉冲22。放大器16将信号放大并生成发送至比较器18的信号24。比较器18使信号24的形状发生改变，形成包括了相应于脉冲22的方波脉冲28的信号26。在下文中，信号26被称为“探测信号”，方波脉冲28被称为“探测脉冲”。

探测器单元12下游的是数字开关单元30，其由具有两个稳定开关状态的双稳态、沿控制触发元件构成，例如反转触发器(toggle flip-flop)。探测信号26被应用到触发器30的时钟输入端。触发器30的反相输出/Q被反馈至数据输入端D。

发送至触发器30的时钟输入端的探测脉冲28作为时钟脉冲，其每一个产生了触发器30的两个开关状态之间的改变。触发器30通过其输出端Q输出电的、时间连续的输出信号32，下文中被称为“状态信号”。触发器30的两个稳定的开关状态反映在状态信号32可确定的两个可能的状态信号电平中，即低电平和高电平。状态信号32被发送至数字评价模块34，例如FPGA。

附图2以方框图的形式示出评价模块34的功能块。

评价模块34包含功能块36，其构成以预定的工作频率运行的采样单元。采样单元36接收状态信号32，并以预定的采样频率对其进行采样以生成采样数据串，通过一输出线38将该采样数据串传输至构成串并转换单元的另一功能块40。

采样单元36以串行的一位二进制值的形式生成采样数据，下文中简称为“位（bits）”。基于所采样的状态信号电平，采样数据的每一位具有一个值1或0（见附图3）。

串并转换单元40将采样数据串转换成采样数据包，在每个采样数据包中组合了预定数目的相继的采样数据。用于此目的，转换单元40包括多个输出线42，各个采样数据包的位在该输出线上并行地输出。

连接在转换单元42下游的是多个查询表44、46，采用该表评价转换单元40生成的采样数据包，评价的方式将在下文中详细地解释。查询表44、46被耦合至加法器48，加法器48借助于查询表44和46对确定出的部分计数结果求和从而获得总计数结果。该总计数结果指示了在预定时间间隔中确定的光子数目。

转换单元40，查询表44、46，以及加法器构成了评价单元49。

仅是示例的，参考附图3和4，以下解释了附图1和2示出的计数单元在预定时间间隔中确定出探测光子的数目的方式。

附图3中a)示出探测器14输出的信号20，b)示出比较器18输出的探测信号26。c)示出接收探测脉冲28时，触发器30输出的状态信号32的电平改变的方式。

在该典型实施例中，在探测脉冲28的每一上升沿处，触发器30在两个可能的开关状态之间发生改变并且反映为相应的状态信号32的电平改变。因此，触发器30将短暂的探测脉冲28转换成稳定的开关状态，其长度由两个相继的探测脉冲28之间的时间间隔定义。

附图3中，d)示出采样模块34的采样单元36串行生成的采样数据，其通过对c)中示出的状态信号32进行采样获得。这些采样数据的位对低状态信号电平假定0值，对高状态信号电平假定1值。

从附图3的c)和d)可明显看出，采样单元36对状态信号32进行采样的频率非常的高，从而对触发器30的每一个稳定的开关状态生成多个位作为采样数据。

附图3中,e)示出了转换单元40如何并行化串行生成的采样数据，即生成可被并行处理的各个采样数据包或包含多个位的评价向量。在该典型实施例中，每一采样数据包由十七个位构成，其中通过继承之前生成的采样数据包的最后一位来生成每一采样数据包中的第一位。在附图3的e)中，通过箭头示出了最后一位的继承。每个最后一位的继承确保了，即使在两个相继的采样数据包之间确实发生了状态改变，也能将其识别出来。

附图4示出了如何借助于查询表44、46（附图4中标记为LUT 1和LUT 2）评价转换单元40生成的采样数据包，以及如何借助于加法器48最终确定出总计数结果。附图4中a)再一次示出了串行采样数据，b)再一次示出了由串行采样数据生成的采样数据包。

如附图4中b)所示，包含十七位的每一采样数据包被再次细分成两个更小的包或评价向量，以获得计数过程与评价模块34中存在的功能块可能的最好适配，特别是与查询表44和46的适配。每一个该更小的采样数据包包含九位；并且再次地，通过继承之前的采样数据包的最后一位来生成每一采样数据包的第一位。在附图4的b)中以波形括号示出。

每一查询表44、46用于评价前述细分生成的更小的采样数据包。查询表44、46中存储的是用于各个采样数据包中所有可能的位组合的计数值，对于相应的位组合，该值指示了状态改变发生的次数，即检测的探测脉冲28的数目。附图4的c)中示出了这些值，并且示出了如何对这些预定的计数值进行首次求和，并且借助于加法器48对这些值进行求和以获得部分计数结果。在该典型实施例中，对附图4的b)中的前三个采样数据包，获得了值2、0和1。c)中虚线箭头表示的值是由附图4中未示出的先前采样数据包得到的。

最后，为了确定总的探测光子数目，加法器48对附图4的c)中指示的部分计数结果进行求和并获得总计数结果。

附图5和6示出作为本发明第二典型实施例的计数装置50，其是根据附图1和2的典型实施例的变型。计数装置50中那些与第一典型实施例的相应组件相同的组件被标记为第一典型实施例所使用的附图标记，且在下文中不再赘述。

根据第二典型实施例的计数装置50，表示了特别用于彼此以非常短的时间间隔相随的光子进行探测的变型例。用于该目的，替代第一典型实施例中的触发器30（代表了一位二进制计数器），提供n位二进制计数器52，其中n≥2。与根据第一典型实施例的触发器30相类似，计数器52同样作为外部模块来实施，即并非数字评价模块54的一部分，后者相反可由例如FPGA实施。

探测信号26及其探测脉冲28被发送至计数器52，计数器52具有2ⁿ个开关状态，且输出对于每一开关状态具有单独状态信号电平的状态信号56。与根据附图1的触发器30的情况相同，此处被计数器接收的每个探测脉冲引发一个开关状态的改变。

附图6是具有包含在根据附图5的评价模块54中的功能块的方框图。一个功能块58构成采样单元，其以预定的采样频率对计数器52输出的状态信号进行采样并生成采样数据串。该串行生成的采样数据对每一状态电平具有n位二进制值。

采样单元58将该串行生成的采样数据输出至核查模块60，核查模块按照计数器52的开关状态的稳定性以后文详述的方式核查包含在采样数据中的n位二进制值，并且在用于确定光子数目的进一步的评价中排除那些被认为是非稳定的值。为此，核查模块60对采样单元58生成的采样数据再次进行采样，其采样频率低于采样单元58所进行的采样频率。核查模块60的采样频率在下文中被称为“核查频率”。

核查模块60，转换单元40，查询表44、46，以及加法器48构成评价单元62。在该典型实施例中，核查模块60布置在转换单元40之前。然而核查模块60同样也可以设置在转换单元40的下游

以下参考附图7，考虑附图5和6中示出的变型例的运行方式。其中，a)示出探测器14输出的信号20，b)示出比较器输出的探测信号26和探测脉冲28。

附图7中，c)示出扫描单元58对计数器52输出的状态信号进行采样而生成的串行生成的采样数据。在附图7示出的实施例中，假定计数器52是一个二位二进制计数器，以及该串行生成的采样数据相应地包含二位二进制值。借由这些二位二进制值，能够表示四种可能的开关状态，即(0,0)、(1,0)、(0,1)和(1,1)。在c)中，最低位显示在下面一行中，最高位显示在上面一行中。

在第二典型实施例中，核查模块60按照稳定性对计数器52的开关状态进行核查。在根据附图7的实施例中，通过c)、d)和e)中示出的二位二进制值来进行示意。例如，在c)示出的二位二进制值的数串中，X标记出的二进制值(1,1)意在指示并不代表有效计数值的计数器52的非稳定开关状态。

这种错误的状态，通常也被称为“亚稳定（meta-state）”，仅仅短暂地存在。在附图7示出的实施例中，该非稳定开关状态仅在一个采样时间上存在。与附图7的b)所示出的进行比较，由X标记的错误的开关状态(1，1)同样是明显的。在询问的采样时间内，仅仅产生有两个探测脉冲，但根据被错误编码为(1,1)的开关状态X，本应已探测到三个探测脉冲。

为了从评价中排除非稳定开关状态X，如前所述，核查模块60在核查频率上进行更慢的采样。这种采样的结果在d)中示出。非常明显，非稳定开关状态X仅仅发生了一次，而所有其它开关状态都连续地发生多次。在第二典型实施例中使用这种情形来将非稳定开关状态X从评价中排除。

为此，核查模块按照这些值是否连续地多次发生，还是像非稳定开关状态X一样仅发生一次，来评价d)中示出的二位二进制值。通过核查d)示出的值与其前面一个值的一致性，生成了附图7中e)示出的二位二进制值。如果两个值一样，则该相同的值被继承为当下考虑的值。举例来说，d)中从最左侧起第四个位置发生的二位二进制值(0,1)未被继承，由于其与其之前的值，即(0,0)，并不相同。这同样适用于表示非稳定开关状态X的值(1,1)。另一方面，d)中从最左侧起第七个位置发生的二位二进制值(1,0)被继承了，由于其与其之前的值相同。

核查模块60以这种方式生成二位二进制值，示出在附图7的e)中，这些值被输出至转换单元40并在随后借助于查询表44、46进行评价。在该评价中，确定出在由附图7中e)示出的二位二进制值表示的开关状态之间发生的计数步骤的数目。存储在查询表44、46中的评价信息考虑其中计数器52在四个可能的开关状态之间变迁运行的状态序列。在附图7示出的实施例中，假定计数器52是顺向计数模块。确定计数步骤的数目的结果示出在附图7的f)中。

最后，加法器48对分别指示计数步骤的确定数目的各个部分计数结果进行求和，从而得到总计数结果。该总计数结果指示了在预定时间间隔内探测的光子的总数目。

部件列表

10计数装置

12探测单元

14探测器

16放大器

18比较器

20信号

22脉冲

24放大信号

26探测信号

28探测脉冲

30触发器

32状态信号

34评价模块

36采样单元

38输出线

40转换单元

42输出线

44,46查询表

48加法器

49评价单元

50计数装置

52n位二进制计数器

54评价模块

56状态信号

58采样单元

60核查模块

62评价单元

X非稳定开关状态

Claims (15)

1.一种用于对光子进行计数的装置（10,50），具有：

用于探测光子的探测器单元（12），其产生电的探测信号（26），该探测信号包含有用于每一探测光子的探测脉冲（28）；

探测信号入射其上的开关单元（30,52），其具有多个开关状态并产生电的状态信号（32,56），该状态信号的状态信号电平与相应的开关状态相关联，其中每一个探测脉冲（28）触发一个开关状态的改变；

用于串行地产生采样数据的采样单元（36,58），其以预定的采样频率对状态信号进行采样，在各种情况下，采样数据都具有用于每个状态信号电平的n位二进制值，n≥1；

使串行产生的采样数据并行化的串并转换单元（40），其将预定数量的连续的采样数据分组成相应的采样数据包；

以预定的工作周期运行的评价单元（49,62），该预定的工作周期低于采样单元（36,58）的采样频率，该评价单元（49,58）在由工作周期定义的每一时钟周期内评价至少一个采样数据包的相应的n位二进制值，从而确定出指示在开关单元中发生的开关状态改变的数目的部分计数结果，并对在单个时钟周期中确定出的部分计数结果求和从而得到指示探测光子数目的总计数结果。

2.根据权利要求1的装置（10），其中各采样数据包包含有最近确定的之前生成的采样数据包的n位采样值。

3.根据前述任一权利要求的装置（10,50），其中为确定相应的部分计数结果，评价单元（49,62）包含有至少一个查询表（44,46），查询表中存储有对于各采样数据包可能的n位二进制值的预定的部分计数结果。

4.根据权利要求3的装置（10,50），为确定多个相继的采样数据包，评价单元（49,62）包含有多个可被同时读取的查询表（44,46），每一个查询表都包含了对于一个相继的采样数据包的预定的部分计数结果。

5.根据权利要求3或4的装置（10,50），其中评价单元（49,62）包含有对至少一个查询表（44,46）的部分计数结果进行求和的加法器（48）。

6.根据前述任一权利要求的装置（10,50），其中评价单元（49,62）是FPGA（34）的一个功能块。

7.根据权利要求6的装置（10,50），其中采样单元（36,58）是FPGA上游的单元。

8.根据前述任一权利要求的装置（10,50），其中开关单元（30,52）为具有2n个开关状态的n位二进制计数器。

9.根据权利要求8的装置（10），其中n位计数器为具有两个开关状态的双稳态、沿控制触发单元。

10.根据权利要求8的装置（50），其中该n位二进制计数器是n≥2的计数器（52），评价单元（62）包含有核查模块（60），核查模块按照计数器（52）的开关状态的稳定性核查包含在串行生成的采样数据中的n位二进制值，并且在确定部分计数结果时考虑被识别为稳定的那些n位二进制值。

11.根据权利要求10的装置（50），其中核查模块（60）以一核查频率对包含在串行生成的采样数据中的n位二进制值进行采样，该核查频率低于采样单元串行生成该n位二进制值的采样频率，并且将那些与核查模块（60）在其之前采样的n位二进制值相同的n位二进制值识别为是稳定的。

12.根据权利要求11的装置（50），其中探测脉冲（28）以预定的状态次序触发计数器（52）的开关状态，在确定指示发生在计数器（52）中的开关状态改变的次数的相应的部分计数结果时，评价单元（62）考虑该预定的状态次序来确定在每两个相继的稳定的开关状态之间改变的开关状态的数目。

13.根据前述任一权利要求的装置（10,50），其中探测器单元（12）包含有放大探测信号（26）的放大器（16）和在放大器（16）下游的比较器（18），该比较器使得包含在被放大的探测信号（26）中的探测脉冲（28）成形为方波脉冲。

14.一种光学显微镜，具有根据前述任一权利要求的用于对光子进行计数的装置（10,50）。

15.一种用于对光子进行计数的方法，其中

通过探测器单元（12）探测光子，生成电的探测信号（26），该探测信号包含有用于每一探测光子的探测脉冲（28）；

探测信号（26）入射在开关单元（30,52）上，开关单元（30,52）具有多个开关状态并生成电的状态信号（32,56），该状态信号的状态信号电平与相应的开关状态相关联，其中每一个探测脉冲（28）触发一个开关状态的改变；

对于串行生成的采样数据，采样单元（36,58）以预定的采样频率对状态信号进行采样，在各种情况下，采样数据都具有用于每个状态信号电平的n位二进制值，n≥1；

通过串并转换单元（40）对串行产生的采样数据并行化，将预定数量的连续的采样数据分组成相应的采样数据包；

以预定的工作周期运行评价单元（49,62），该预定的工作周期低于采样单元（36,58）的采样频率，

在由工作周期定义的每一时钟周期内，通过评价单元（49,62）评价至少一个采样数据包的相应的n位二进制值，从而确定出指示在开关单元（30,52）中发生的开关状态改变的数目的部分计数结果，并对在单个时钟周期中确定出的该部分计数结果求和从而得到指示探测光子数目的总计数结果。

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