JP2013033044A - 光子計数装置およびその方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光子計数装置10は検出器ユニット12と切替ユニット30とサンプリングユニットと直並列変換ユニットと評価ユニットを有し、切替ユニットには検出器ユニットにより生成された検出信号26が衝突し、サンプリングユニットは切替ユニットにより生成された状態信号32をサンプリングし、直列サンプリングデータを生成する。直並列変換器ユニットはサンプリングデータをサンプリングデータパケットにグループ分けし、評価ユニットはサンプリング頻度を下回る所定の動作サイクルタイムで動作し、動作サイクル時間により決定される各クロックサイクル内にそれぞれのサンプリングデータパケットのうちの少なくとも1つのnビット2進値を評価して部分的カウンタ計数結果を特定し、個々のクロックサイクル内に特定された部分的カウンタ計数結果を加算して検出光子数を示す全体的カウンタ計数結果を得る。
【選択図】図1
Description
12 検出器ユニット
14 検出器
16 増幅器
18 比較器
20 信号
22 パルス
24 増幅信号
26 検出信号
28 検出パルス
30 フリップフロップ
32 状態信号
34 評価モジュール
36 サンプリングユニット
38 出力線
40 変換器ユニット
44、46 ルックアップテーブル
48 加算器
49 評価ユニット
50 計数装置
52 n−ビットバイナリカウンタ
54 評価モジュール
56 状態信号
58 サンプリングユニット
60 チェックブロック
62 評価ユニット
X 不安定な切替状態
Claims (15)
- 光子を計数する装置(10、50)にして、
光子を検出するために、検出される光子1個につき1つの検出パルス(28)を含む検出電気信号(26)を生成する検出ユニット(12)と、
前記検出信号の衝突を受け、複数の切替状態を有し、それぞれの前記切替状態に関係する状態信号レベルを有する状態電気信号(32、56)を生成し、各検出パルス(28)により切替状態を変化させるトリガが引かれる切替ユニット(30、52)と、
サンプリングデータを直列に生成するために、所定のサンプリング頻度で前記状態信号をサンプリングし、前記サンプリングデータが各々の場合に、各状態信号レベルに関してnビット2進値(n≧1)を有するサンプリングユニット(36、58)と、
前記直列に生成されたサンプリングデータを、所定の数の連続するサンプリングデータを個別のサンプリングデータパケットにグループ分けすることにより、並列化する直並列変換器ユニット(40)と、
前記サンプリングユニット(36、58)の前記サンプリング頻度を下回る所定の動作サイクルタイムで動作する評価ユニット(49、62)と
を有する装置であって、
前記評価ユニット(49、62)は、前記動作サイクルタイムによって画定される各クロックサイクル内で、前記個別のサンプリングデータパケットのうちの少なくとも1つのnビット2進値を評価して、前記切替ユニット内で発生した切替状態の変化の回数を示す部分的カウンタ計数結果を特定し、前記個々のクロックサイクル内で特定された前記部分的カウンタ計数結果を加算して、検出光子数を示す全体的カウンタ計数結果を得る、
装置(10、50)。 - 前記個別のサンプリングデータパケットが、直前に生成された前記サンプリングデータパケットの、最後に特定されたnビットのサンプリング値を含む、請求項1に記載の装置(10)。
- 前記評価ユニット(49、62)が、それぞれの前記部分的カウンタ計数結果を特定するために、前記個別のサンプリングデータパケットの可能性としてのnビット2進値に関する所定の部分的カウンタ計数結果が保存されている少なくとも1つのルックアップテーブル(44、46)を有する、請求項1または2に記載の装置(10、50)。
- 複数の連続するサンプリングデータパケットを特定するために、前記評価ユニット(49、62)が、同時に読取可能な複数のルックアップテーブル(44、46)であって、各々、前記連続するサンプリングデータパケットの1つに関する前記所定の部分的カウンタ計数結果を含む複数のルックアップテーブル(44、46)を有する、請求項3に記載の装置(10、50)。
- 前記評価ユニット(49、62)が、前記少なくとも1つのルックアップテーブル(44、46)の前記部分的カウンタ計数結果を加算する加算器(48)を有する、請求項3または4に記載の装置(10、50)。
- 前記評価ユニット(49、62)がFPGA(34)の機能ブロックである、請求項1〜5のいずれか一項に記載の装置(10、50)。
- 前記サンプリングユニット(36、58)がFPGA(34)の上流のユニットである、請求項6に記載の装置(10、50)。
- 前記切替ユニット(30、52)が、2n個の切替状態を有するnビットバイナリカウンタである、請求項1〜7のいずれか一項に記載の装置(10、50)。
- 前記nビットカウンタが、2つの切替状態を有する双安定のエッジ制御型トリガ素子(30)である、請求項8に記載の装置(10)。
- 前記nビットバイナリカウンタがn≧2のカウンタ(52)であり、前記評価ユニット(62)が、前記直列に生成されたサンプリングデータに含まれる前記nビット2進値を、前記カウンタ(52)の前記切替状態の安定性の点でチェックするチェックブロック(6であって、前記部分的カウンタ計数結果の特定において、安定であると認識されたnビット2進値を考慮に入れるチェックブロック(60)を含む、請求項8に記載の装置(50)。
- 前記チェックブロック(60)が、前記直列に生成されたサンプリングデータに含まれる前記nビット2進化値を、前記サンプリングユニットが前記nビット2進値を直列に生成する時のサンプリング頻度を下回るチェック頻度でサンプリングし、前記チェックブロック(60)によって直前にサンプリングされた前記nビット2進値とそれぞれ同じnビット2進値を安定していると認識する、請求項10に記載の装置(50)。
- 前記カウンタ(52)の前記切替状態が、所定の状態シーケンスで前記検出パルス(28)によってトリガ可能であり、前記評価ユニット(62)が、前記カウンタ(52)内で発生した切替状態の変化の回数を示すそれぞれの前記部分的カウンタ計数結果を特定することに関して、2つずつの連続する安定した切替状態の間で経た切替状態の数を、前記所定の状態シーケンスを考量して判断する、請求項11に記載の装置(50)。
- 前記検出ユニット(12)が、前記検出信号(26)を増幅する増幅器(16)と、前記増幅器(16)の下流にあり、増幅された検出信号(26)に含まれる検出パルス(28)を方形波パルスに整形する比較器(18)と、を有する、請求項1〜12のいずれか一項に記載の装置(10、50)。
- 請求項1〜13のいずれか一項による光子を計数する装置(10、50)を有する光学顕微鏡。
- 光子計数方法にして、
検出ユニット(12)を用いて光子を検出するために、検出光子1個につき1つの検出パルス(28)を含む検出電気信号(26)が生成され、
複数の切替状態を有し、それぞれの前記切替状態に関する状態信号レベルを持つ状態電気信号(32、56)を生成する切替ユニット(30、52)に、前記検出信号(26)が衝突し、各検出パルス(28)によって切替状態の変化のトリガが引かれ、
サンプリングデータを直列に生成するために、前記状態信号がサンプリングユニット(36、58)によって、所定のサンプリング頻度でサンプリングされ、前記サンプリングデータが各々の場合に、各状態信号レベルについてnビット2進値(n≧1)を有し、
前記直列に生成されたサンプリングデータが、直並列変換器ユニット(40)を用いて、所定の数の連続するサンプリングデータがそれぞれサンプリングデータパケットにグループ分けされることで並列化され、
サンプリングユニット(36、58)のサンプリング頻度を下回る所定の動作サイクルタイムで評価ユニット(49、62)が動作され、
前記サンプリングデータパケットの少なくとも1つの前記nビット2進値がそれぞれ、前記評価ユニット(49、62)を用いて、前記動作サイクルタイムにより画定される各クロックサイクル内で評価されて、前記切替ユニット(30、52)で発生した切替状態の変化の回数を示す部分的カウンタ計数結果が特定され、前記個別のクロックサイクル内に特定された前記部分的カウンタ計数結果が加算されて、前記検出光子数を示す全体的カウンタ計数結果が得られる、方法。
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