特許 5978266 時間計測装置、時間計測方法、発光寿命計測装置、及び発光寿命計測方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5978266

(24)【登録日】2016年7月29日

(45)【発行日】2016年8月24日

(54)【発明の名称】時間計測装置、時間計測方法、発光寿命計測装置、及び発光寿命計測方法

(51)【国際特許分類】

   G04F 10/06 20060101AFI20160817BHJP

   G01N 21/64 20060101ALI20160817BHJP

【ＦＩ】

   G04F10/06

   G01N21/64 B

【請求項の数】18

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2014-179391(P2014-179391)

(22)【出願日】2014年9月3日

(65)【公開番号】特開2016-53516(P2016-53516A)

(43)【公開日】2016年4月14日

【審査請求日】2016年1月15日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000236436

【氏名又は名称】浜松ホトニクス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100140442

【弁理士】

【氏名又は名称】柴山 健一

(74)【代理人】

【識別番号】100148013

【弁理士】

【氏名又は名称】中山 浩光

(72)【発明者】

【氏名】北澤 健

(72)【発明者】

【氏名】西沢 充哲

(72)【発明者】

【氏名】伊東 孝

【審査官】 榮永 雅夫

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１０／０１３３８５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特公昭６２−００９８４６（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特公昭６３−００３２７３（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特表平０４−５０３２４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００９−５４４９７３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０４Ｆ １０／０４ − ０６

Ｇ０１Ｎ ２１／６４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１のトリガ信号が入力されてから第２のトリガ信号が入力されるまでの時間を計測時間として算出する時間計測装置であって、
前記第１のトリガ信号に応じて第１の信号を生成する第１の信号生成部と、
前記第２のトリガ信号に応じて第２の信号を生成する第２の信号生成部と、
前記第１の信号及び前記第２の信号の入力を受け、前記第１の信号が入力されてから前記第２の信号が入力されるまでの時間に相当するデジタル信号を生成するデジタル変換部と、
前記第１の信号及び前記第２の信号の少なくとも一方の前記デジタル変換部への入力を、予め設定された複数の遅延時間から選択された遅延時間で遅延させる時間遅延部と、
複数の前記デジタル信号に基づいて前記計測時間を算出する時間算出部と、を備え、
前記時間遅延部は、少なくとも２つの遅延時間を選択し、前記複数の遅延時間から選択される遅延時間を経時的に切り替えながら、前記第１の信号及び前記第２の信号の少なくとも一方の前記デジタル変換部への入力を遅延させる、時間計測装置。

【請求項2】

前記時間算出部は、前記デジタル信号が示す時間から、該デジタル信号に与えられた前記遅延時間を減算することにより、前記計測時間を算出する、請求項１記載の時間計測装置。

【請求項3】

前記デジタル変換部は、１つの前記第１の信号の入力に対して複数の前記第２の信号の入力を受け、各第２の信号の入力について、前記デジタル信号を生成する、請求項１又は２記載の時間計測装置。

【請求項4】

前記デジタル変換部は、前記第１の信号及び前記第２の信号の対である信号対の入力を複数受け、各信号対について、前記デジタル信号を生成する、請求項１又は２記載の時間計測装置。

【請求項5】

第１のトリガ信号が入力されてから第２のトリガ信号が入力されるまでの時間を計測時間として算出する時間計測装置であって、
前記第１のトリガ信号に応じて第１の信号を生成する第１の信号生成部と、
前記第２のトリガ信号に応じて第２の信号を生成する第２の信号生成部と、
前記第１の信号及び前記第２の信号の入力を受け、前記第１の信号が入力されてから前記第２の信号が入力されるまでの時間に相当するデジタル信号を生成するデジタル変換部と、
前記第１の信号及び前記第２の信号の少なくとも一方の前記デジタル変換部への入力を、予め設定された複数の遅延時間から選択された遅延時間で遅延させる時間遅延部と、
複数の前記デジタル信号に基づいて前記計測時間を算出する時間算出部と、を備え、
前記時間遅延部は、少なくとも２つの遅延時間を選択し、
前記時間算出部は、前記デジタル信号が示す時間から、該デジタル信号に与えられた前記遅延時間を減算することにより、前記計測時間を算出する、時間計測装置。

【請求項6】

前記デジタル変換部は、１つの前記第１の信号の入力に対して複数の前記第２の信号の入力を受け、各第２の信号の入力について、前記デジタル信号を生成する、請求項５記載の時間計測装置。

【請求項7】

前記デジタル変換部は、前記第１の信号及び前記第２の信号の対である信号対の入力を複数受け、各信号対について、前記デジタル信号を生成する、請求項５記載の時間計測装置。

【請求項8】

第１のトリガ信号が入力されてから第２のトリガ信号が入力されるまでの時間を計測時間として算出する時間計測装置であって、
前記第１のトリガ信号に応じて第１の信号を生成する第１の信号生成部と、
前記第２のトリガ信号に応じて第２の信号を生成する第２の信号生成部と、
前記第１の信号及び前記第２の信号の入力を受け、前記第１の信号が入力されてから前記第２の信号が入力されるまでの時間に相当するデジタル信号を生成するデジタル変換部と、
前記第１の信号及び前記第２の信号の少なくとも一方の前記デジタル変換部への入力を、予め設定された複数の遅延時間から選択された遅延時間で遅延させる時間遅延部と、
複数の前記デジタル信号に基づいて前記計測時間を算出する時間算出部と、を備え、
前記時間遅延部は、少なくとも２つの遅延時間を選択し、
前記デジタル変換部は、前記第１の信号及び前記第２の信号の対である信号対の入力を複数受け、各信号対について、前記デジタル信号を生成する、時間計測装置。

【請求項9】

第１のトリガ信号が入力されてから第２のトリガ信号が入力されるまでの時間を計測時間として算出する時間計測方法であって、
前記第１のトリガ信号に応じて第１の信号を生成するステップと、
前記第２のトリガ信号に応じて第２の信号を生成するステップと、
デジタル変換部によって、前記第１の信号及び前記第２の信号の入力を受け、前記第１の信号が入力されてから前記第２の信号が入力されるまでの時間に相当するデジタル信号を生成するステップと、
前記第１の信号及び前記第２の信号の少なくとも一方の前記デジタル変換部への入力を、予め設定された複数の遅延時間から選択された遅延時間で遅延させるステップと、
複数の前記デジタル信号に基づいて前記計測時間を算出するステップと、を備え、
前記遅延させるステップでは、少なくとも２つの遅延時間が選択され、前記複数の遅延時間から選択される遅延時間を経時的に切り替えながら、前記第１の信号及び前記第２の信号の少なくとも一方の前記デジタル変換部への入力を遅延させる、時間計測方法。

【請求項10】

第１のトリガ信号が入力されてから第２のトリガ信号が入力されるまでの時間を計測時間として算出する時間計測方法であって、
前記第１のトリガ信号に応じて第１の信号を生成するステップと、
前記第２のトリガ信号に応じて第２の信号を生成するステップと、
デジタル変換部によって、前記第１の信号及び前記第２の信号の入力を受け、前記第１の信号が入力されてから前記第２の信号が入力されるまでの時間に相当するデジタル信号を生成するステップと、
前記第１の信号及び前記第２の信号の少なくとも一方の前記デジタル変換部への入力を、予め設定された複数の遅延時間から選択された遅延時間で遅延させるステップと、
複数の前記デジタル信号に基づいて前記計測時間を算出するステップと、を備え、
前記遅延させるステップでは、少なくとも２つの遅延時間が選択され、
前記計測時間を算出するステップでは、前記デジタル信号が示す時間から、該デジタル信号に与えられた前記遅延時間を減算することにより、前記計測時間を算出する、時間計測方法。

【請求項11】

第１のトリガ信号が入力されてから第２のトリガ信号が入力されるまでの時間を計測時間として算出する時間計測方法であって、
前記第１のトリガ信号に応じて第１の信号を生成するステップと、
前記第２のトリガ信号に応じて第２の信号を生成するステップと、
デジタル変換部によって、前記第１の信号及び前記第２の信号の入力を受け、前記第１の信号が入力されてから前記第２の信号が入力されるまでの時間に相当するデジタル信号を生成するステップと、
前記第１の信号及び前記第２の信号の少なくとも一方の前記デジタル変換部への入力を、予め設定された複数の遅延時間から選択された遅延時間で遅延させるステップと、
複数の前記デジタル信号に基づいて前記計測時間を算出するステップと、を備え、
前記遅延させるステップでは、少なくとも２つの遅延時間が選択され、
前記デジタル信号を生成するステップでは、前記第１の信号及び前記第２の信号の対である信号対の入力を複数受け、各信号対について、前記デジタル信号を生成する、時間計測方法。

【請求項12】

試料から発せられる発光の寿命を計測する発光寿命計測装置であって、
前記試料に照射される光を出力する光源と、
前記光の出力に対応する第１のトリガ信号を出力するトリガ信号発生部と、
前記試料からの発光を検出し、該検出信号を第２のトリガ信号として出力する検出器と、
前記第１のトリガ信号及び前記第２のトリガ信号の一方のトリガ信号が入力されてから他方のトリガ信号が入力されるまでの時間を計測時間として算出する時間計測装置と、
前記計測時間に基づいて、前記発光の寿命を導出する導出部と、を備え、
前記時間計測装置は、
前記一方のトリガ信号が入力され、該一方のトリガ信号に応じて第１の信号を生成する第１の信号生成部と、
前記他方のトリガ信号が入力され、該他方のトリガ信号に応じて第２の信号を生成する第２の信号生成部と、
前記第１の信号及び前記第２の信号の入力を受け、前記第１の信号が入力されてから前記第２の信号が入力されるまでの時間に相当するデジタル信号を生成するデジタル変換部と、
前記第１の信号及び前記第２の信号の少なくとも一方の前記デジタル変換部への入力を、予め設定された複数の遅延時間から選択された遅延時間で遅延させる時間遅延部と、
複数の前記デジタル信号に基づいて前記計測時間を算出する時間算出部と、を有し、
前記時間遅延部は、少なくとも２つの遅延時間を選択する、発光寿命計測装置。

【請求項13】

前記トリガ信号発生部は、前記光源による前記光の出力を制御し、該制御信号を第１のトリガ信号として出力するパルスジェネレータである、請求項１２記載の発光寿命計測装置。

【請求項14】

前記トリガ信号発生部は、前記光源からの前記光を検出し、該検出信号を前記第１のトリガ信号として出力する第２の検出器である、請求項１２記載の発光寿命計測装置。

【請求項15】

前記第１のトリガ信号は前記第２の信号生成部に入力され、前記第２のトリガ信号は前記第１の信号生成部に入力される、請求項１２〜１４のいずれか一項記載の発光寿命計測装置。

【請求項16】

試料から発せられる発光の寿命を計測する発光寿命計測装置が行う発光寿命計測方法であって、
前記試料に照射される光を出力するステップと、
前記光の出力に対応する第１のトリガ信号を出力するステップと、
前記試料からの発光を検出し、該検出信号を第２のトリガ信号として出力するステップと、
前記第１のトリガ信号及び前記第２のトリガ信号の一方のトリガ信号が入力されてから他方のトリガ信号が入力されるまでの時間を計測時間として算出するステップと、
前記計測時間に基づいて、前記発光の寿命を導出するステップと、を備え、
前記算出するステップには、
前記一方のトリガ信号に応じて第１の信号を生成するステップと、
前記他方のトリガ信号に応じて第２の信号を生成するステップと、
デジタル変換部によって、前記第１の信号及び前記第２の信号の入力を受け、前記第１の信号が入力されてから前記第２の信号が入力されるまでの時間に相当するデジタル信号を生成するステップと、
前記第１の信号及び前記第２の信号の少なくとも一方の前記デジタル変換部への入力を、予め設定された複数の遅延時間から選択された遅延時間で遅延させるステップと、
複数の前記デジタル信号に基づいて前記計測時間を算出するステップと、が含まれており、
前記遅延させるステップでは、少なくとも２つの遅延時間が選択される、発光寿命計測方法。

【請求項17】

前記第１の信号を生成するステップでは、前記第１のトリガ信号に応じて前記第１の信号を生成し、
前記第２の信号を生成するステップでは、前記第２のトリガ信号に応じて前記第２の信号を生成する、請求項１６記載の発光寿命計測方法。

【請求項18】

前記第１の信号を生成するステップでは、前記第２のトリガ信号に応じて前記第１の信号を生成し、
前記第２の信号を生成するステップでは、前記第１のトリガ信号に応じて前記第２の信号を生成する、請求項１６記載の発光寿命計測方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、時間計測装置、時間計測方法、発光寿命計測装置、及び発光寿命計測方法に関する。

【背景技術】

【0002】

試料に励起光を照射した際の発光の寿命を計測する発光寿命計測装置等においては、スタートパルス信号及びストップパルス信号の時間差に係る情報を出力する時間計測装置が用いられる。このような時間計測装置として、上述した時間差をデジタル信号として出力することにより時間を計測するＴＤＣ（Time-digital-converter）方式を利用した時間計測装置が知られている（例えば非特許文献１参照）。ＴＤＣ方式は、時間差をアナログ信号として出力するＴＡＣ（Time-Analog-Converter）方式と比べると、計測レンジが長く低コストであるという点で有利である。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0003】

【非特許文献1】「Advanced Time-Correlated SinglePhoton Counting Techniques 」W.Becker (2005)

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ＴＤＣ方式を利用した時間計測装置においては、スタートパルス信号が出力されてからストップパルス信号が出力されるまでの実時間に対応する量子化間隔のデジタル信号を出力する。しかしながら、量子化間隔を一定間隔とすることは難しく、実時間と量子化間隔とを完全に対応させることは困難である。量子化間隔がばらつく（微分非直線性の影響が大きくなる）ことにより、実時間と本来は対応していないデジタル信号を出力してしまう場合があり、この場合、時間計測の精度を十分に担保することができなくなるおそれがある。

【0005】

本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、高精度に時間計測を行うことができる時間計測装置、時間計測方法、発光寿命計測装置、及び発光寿命計測方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係る時間計測装置は、第１のトリガ信号が入力されてから第２のトリガ信号が入力されるまでの時間を計測時間として算出する時間計測装置であって、第１のトリガ信号に応じて第１の信号を生成する第１の信号生成部と、第２のトリガ信号に応じて第２の信号を生成する第２の信号生成部と、第１の信号及び第２の信号の入力を受け、第１の信号が入力されてから第２の信号が入力されるまでの時間に相当するデジタル信号を生成するデジタル変換部と、第１の信号及び第２の信号の少なくとも一方のデジタル変換部への入力を、予め設定された複数の遅延時間から選択された遅延時間で遅延させる時間遅延部と、複数のデジタル信号に基づいて計測時間を算出する時間算出部と、を備え、時間遅延部は、少なくとも２つの遅延時間を選択する。

【0007】

この時間計測装置では、第１の信号及び第２の信号の少なくとも一方の信号が遅延させられ、第１の信号及び第２の信号の入力の時間差から生成される複数のデジタル信号に基づいて、第１のトリガ信号が入力されてから第２のトリガ信号が入力されるまでの時間である計測時間が算出される。そして、第１の信号及び第２の信号の少なくとも一方の信号に与える遅延時間が、少なくとも２つの異なる遅延時間とされる。一般的に、デジタル変換に係る量子化間隔を一定間隔とすることは難しく、量子化間隔にばらつきがあるため、実時間と量子化間隔とを完全に対応させることは困難であり、これにより時間計測の精度が低下しやすい。この点、本発明では、複数の遅延時間に応じた複数のデジタル信号から計測時間を算出するので、量子化間隔にばらつきがある場合であっても、複数の遅延時間によって量子化間隔のばらつきが平滑化され、複数のデジタル信号全体から高精度に時間を算出することができる。以上より、本発明によれば、高精度に時間計測を行うことができる。

【0008】

また、時間遅延部は、複数の遅延時間から選択される遅延時間を経時的に切り替えながら、第１の信号及び第２の信号の少なくとも一方のデジタル変換部への入力を遅延させてもよい。これにより、時間が異なる複数の遅延時間を、順次、第１の信号及び第２の信号の少なくとも一方に与えることができ、複数の遅延時間に応じた複数のデジタル信号を効率的に生成することができる。すなわち、高精度な時間計測を効率的に行うことができる。

【0009】

また、時間算出部は、デジタル信号が示す時間から、該デジタル信号に与えられた遅延時間を減算することにより、計測時間を算出してもよい。これにより、遅延時間に応じた複数のデジタル信号により量子化間隔のばらつきを平滑化しながら、遅延時間を差し引いた実時間を適切に算出することができる。

【0010】

また、デジタル変換部は、１つの第１の信号の入力に対して複数の第２の信号の入力を受け、各第２の信号の入力について、デジタル信号を生成してもよい。これにより、１つの第１のトリガ信号に対して、複数の第２のトリガ信号が入力される場合でも対応することができる。

【0011】

また、デジタル変換部は、第１の信号及び第２の信号の対である信号対の入力を複数受け、各信号対について、デジタル信号を生成してもよい。

【0012】

本発明に係る時間計測方法は、第１のトリガ信号が入力されてから第２のトリガ信号が入力されるまでの時間を計測時間として算出する時間計測方法であって、第１のトリガ信号に応じて第１の信号を生成するステップと、第２のトリガ信号に応じて第２の信号を生成するステップと、デジタル変換部によって、第１の信号及び第２の信号の入力を受け、第１の信号が入力されてから第２の信号が入力されるまでの時間に相当するデジタル信号を生成するステップと、第１の信号及び第２の信号の少なくとも一方のデジタル変換部への入力を、予め設定された複数の遅延時間から選択された遅延時間で遅延させるステップと、複数のデジタル信号に基づいて計測時間を算出するステップと、を備え、遅延させるステップでは、少なくとも２つの遅延時間が選択される。

【0013】

本発明に係る発光寿命計測装置は、試料から発せられる発光の寿命を計測する発光寿命計測装置であって、試料に照射される光を出力する光源と、光の出力に対応する第１のトリガ信号を出力するトリガ信号発生部と、試料からの発光を検出し、該検出信号を第２のトリガ信号として出力する検出器と、第１のトリガ信号及び第２のトリガ信号の一方のトリガ信号が入力されてから他方のトリガ信号が入力されるまでの時間を計測時間として算出する時間計測装置と、計測時間に基づいて、発光の寿命を導出する導出部と、を備え、時間計測装置は、一方のトリガ信号が入力され、該一方のトリガ信号に応じて第１の信号を生成する第１の信号生成部と、他方のトリガ信号が入力され、該他方のトリガ信号に応じて第２の信号を生成する第２の信号生成部と、第１の信号及び第２の信号の入力を受け、第１の信号が入力されてから第２の信号が入力されるまでの時間に相当するデジタル信号を生成するデジタル変換部と、第１の信号及び第２の信号の少なくとも一方のデジタル変換部への入力を、予め設定された複数の遅延時間から選択された遅延時間で遅延させる時間遅延部と、複数のデジタル信号に基づいて計測時間を算出する時間算出部と、を有し、時間遅延部は、少なくとも２つの遅延時間を選択する。

【0014】

この発光寿命計測装置では、光源による光の照射に対応する第１のトリガ信号に応じた第１の信号及び試料からの発光の検出信号である第２のトリガ信号に応じた第２の信号の少なくとも一方の信号、又は、光源による光の照射に対応する第１のトリガ信号に応じた第２の信号及び試料からの発光の検出信号である第２のトリガ信号に応じた第１の信号の少なくとも一方の信号が遅延させられ、第１の信号及び第２の信号の時間差から生成される複数のデジタル信号に基づいて、第１のトリガ信号及び第２のトリガ信号の一方のトリガ信号が入力されてから他方のトリガ信号が入力されるまでの時間である計測時間が算出される。第１の信号及び第２の信号の少なくとも一方に与えられる遅延時間が、少なくとも２つの異なる遅延時間とされる。そして計測時間に基づいて発光の寿命が導出される。複数の遅延時間に応じた複数のデジタル信号から計測時間を算出するので、量子化間隔にばらつきがある場合であっても、複数の遅延時間によって量子化間隔のばらつきが平滑化され、複数のデジタル信号全体から高精度に時間を算出することができる。このことで、試料から発せられる発光の寿命を高精度に導出することができる。

【0015】

また、トリガ信号発生部は、光源による光の出力を制御し、該制御信号を第１のトリガ信号として出力するパルスジェネレータであってもよいし、光源からの光を検出し、該検出信号を第１のトリガ信号として出力する第２の検出器であってもよい。発光寿命計測装置は様々な形態の装置が提案されているが、本発明は、いずれの形態にも対応可能である。

【0016】

また、第１のトリガ信号は、第２の信号生成部に入力され、第２のトリガ信号は、第１の信号生成部に入力されてもよい。例えば、蛍光寿命を計測する場合、励起光を照射しても蛍光が発生しない場合がある。この場合、励起光の出力に伴って第１の信号を出力すると時間計測ができない恐れがある。そこで、第１の信号を蛍光の検出に伴う信号とすることで、時間計測ができないことを防ぐことができる。

【0017】

本発明に係る発光寿命計測方法は、試料から発せられる発光の寿命を計測する発光寿命計測装置が行う発光寿命計測方法であって、試料に照射される光を出力するステップと、光の出力に対応する第１のトリガ信号を出力するステップと、試料からの発光を検出し、該検出信号を第２のトリガ信号として出力するステップと、第１のトリガ信号及び第２のトリガ信号の一方のトリガ信号が入力されてから他方のトリガ信号が入力されるまでの時間を計測時間として算出するステップと、計測時間に基づいて、発光の寿命を導出するステップと、を備え、算出するステップには、一方のトリガ信号に応じて第１の信号を生成するステップと、他方のトリガ信号に応じて第２の信号を生成するステップと、デジタル変換部によって、第１の信号及び第２の信号の入力を受け、第１の信号が入力されてから第２の信号が入力されるまでの時間に相当するデジタル信号を生成するステップと、第１の信号及び第２の信号の少なくとも一方のデジタル変換部への入力を、予め設定された複数の遅延時間から選択された遅延時間で遅延させるステップと、複数のデジタル信号に基づいて計測時間を算出するステップと、が含まれており、遅延させるステップでは、少なくとも２つの遅延時間が選択される。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、高精度に時間計測を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の第１実施形態に係る時間計測装置を示す図である。

【図2】理想的な量子化間隔における計測結果の例を示す図である。

【図3】遅延時間がない場合の計測結果の例を示す図である。

【図4】遅延時間を１ｎｓｅｃとした場合の計測結果の例を示す図である。

【図5】遅延時間を２ｎｓｅｃとした場合の計測結果の例を示す図である。

【図6】各計測結果を足し合せた例を示す図である。

【図7】微分非直線性の周期性を示すグラフである。

【図8】図１に示した時間計測装置の時間計測処理を示すフローチャートである。

【図9】本発明の第２実施形態に係る発光寿命計測装置を示す図である。

【図10】図９に示した発光寿命計測装置の発光寿命計測処理を示すフローチャートである。

【図11】変形例に係る時間計測装置を示す図である。

【図12】変形例に係る時間計測装置を示す図である。

【図13】変形例に係る発光寿命計測装置を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、図面を参照しながら、本発明に係る時間計測装置、時間計測方法、発光寿命計測装置、及び発光寿命計測方法の好適な実施形態について詳細に説明する。

【0021】

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る時間計測装置を示す図である。時間計測装置１は、第１のトリガ信号が入力されてから第２のトリガ信号が入力されるまでの時間を計測時間として算出する時間計測装置である。時間計測装置１は、異なるタイミングで入力される２つの信号（第１のトリガ信号及び第２のトリガ信号）から、当該２つの信号の入力タイミングの差を導出する、各種の装置及びシステムに適用することができ、例えば、試料から発せられる発光の寿命を計測する発光寿命計測装置等に適用することができる。発光寿命計測装置に適用した例の詳細については、第２実施形態に記載する。

【0022】

時間計測装置１は、スタートゲート１１と、ストップゲート１２と、遅延回路１３（時間遅延部）と、ＴＤＣ（Time-Digital-Convertor）回路１４（デジタル変換部）と、制御部１５（時間算出部）と、を備えている。

【0023】

スタートゲート１１は、外部から第１のトリガ信号の入力を受け、該第１のトリガ信号に応じてスタート信号（第１の信号）を生成しＴＤＣ回路１４に出力する。スタート信号は例えばパルス信号である。ストップゲート１２は、外部から第２のトリガ信号の入力を受け、該第２のトリガ信号に応じてストップ信号（第２の信号）を生成し遅延回路１３に出力する。ストップ信号は例えばパルス信号である。第１のトリガ信号及び第２のトリガ信号は、対になって連続的に時間計測装置１に入力される。よって、これらの信号を契機として出力されるスタート信号及びストップ信号についても、対になって連続的に出力される。なお、スタートゲート１１が第１のトリガ信号を受けてからスタート信号を出力するまでに要する時間と、ストップゲート１２が第２のトリガ信号を受けてからストップ信号を出力するまでに要する時間とは、略同一とされてもよく、既知の時間だけ時間差を持たせてもよい。

【0024】

遅延回路１３は、ストップゲート１２からストップ信号の入力を受け、当該ストップ信号のＴＤＣ回路１４への入力を、予め設定された複数の遅延時間から選択された一の遅延時間だけ遅延させる。当該一の遅延時間は、スタート信号及びストップ信号の対である信号対毎に設定されている。遅延回路１３は、複数の信号対のうち少なくとも２つの信号対に与える上記一の遅延時間を、互いに異なる遅延時間とする。より詳細には、遅延回路１３は、複数の遅延時間（遅延量）を経時的に切り替えながら、ストップ信号を遅延させる。なお、複数の遅延時間には、遅延時間：０ｎｓｅｃ（遅延時間なし）が含まれていてもよい。このような複数の遅延時間は、制御部１５によって予め定められており、遅延時間の経時的な切り替えについても制御部１５によって制御されている。なお、遅延時間は、例えば量子化間隔（詳細は後述）の単位のｎ倍（ｎは正の整数）に相当する時間となるように設定される。例えば、遅延回路１３は、制御部１５によって遅延時間が１ｎｓｅｃとされている場合には、ストップ信号の入力を受けてから１ｎｓｅｃだけ遅延させた後に当該ストップ信号を出力する。また、遅延回路１３は、制御部１５によって遅延時間が２ｎｓｅｃとされた場合には、当該制御部１５の制御に応じて遅延時間を２ｎｓｅｃに切り替え、ストップ信号の入力を受けてから２ｎｓｅｃだけ遅延させた後に当該ストップ信号を出力する。なお、本実施形態では遅延回路１３はストップ信号を遅延させるとして説明するが、遅延回路１３は、スタート信号及びストップ信号の少なくとも一方の信号を遅延させるものであればよく、スタートゲート１１からのスタート信号を受けて所定の遅延時間だけスタート信号を遅延させてもよいし、スタート信号及びストップ信号の双方を遅延させてもよい。

【0025】

ＴＤＣ回路１４は、スタート信号及びストップ信号の対である信号対の入力を複数受け、各信号対について、予め定められた所定の量子化間隔に基づき、スタート信号が入力されてからストップ信号が入力されるまでの時間に相当するデジタルコード（デジタル信号）を出力するデジタル変換器である。ＴＤＣ回路１４は、遅延回路１３により遅延させられたストップ信号の遅延時間を加味して、所定の量子化間隔に基づくデジタルコードを複数生成・出力する。ＴＤＣ回路１４としては、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）型ＴＤＣ回路や、ＴＡＣ（Time-Analog-Converter）及びＡＤＣ（Analog-Digital-Converter）を組み合わせた回路等がある。時間計測装置１は、ＴＤＣ回路１４を１つのみ含んでいる。以下、図２〜図６も参照しながら、ＴＤＣ回路１４によるデジタルコードの出力について説明する。図２は、理想的な量子化間隔における計測結果の例を示す図である。図３は、遅延時間がない場合の計測結果の例を示す図である。図４は、遅延時間を１ｎｓｅｃとした場合の計測結果の例を示す図である。図５は、遅延時間を２ｎｓｅｃとした場合の計測結果の例を示す図である。図６は、各計測結果を足し合せた例を示す図である。

【0026】

図２〜図６に示す例では、ＴＤＣ回路１４の量子化間隔が１ｎｓｅｃに設定されており、０〜１ｎｓｅｃに対してデジタルコード０００が、１〜２ｎｓｅｃに対してデジタルコード００１が、それぞれ設定されている。また、２〜３ｎｓｅｃに対してデジタルコード０１０が、３〜４ｎｓｅｃに対してデジタルコード０１１が、それぞれ設定されている。また、４〜５ｎｓｅｃに対してデジタルコード１００が、５〜６ｎｓｅｃに対してデジタルコード１０１が、それぞれ設定されている。また、６〜７ｎｓｅｃに対してデジタルコード１１０が、７〜８ｎｓｅｃに対してデジタルコード１１１が、それぞれ設定されている。第１のトリガ信号に対して非同期な第２のトリガ信号を連続して入力すると、図２に示すように量子化間隔が一定（理想的な量子化間隔）である場合には、ＴＤＣ回路１４から出力されるデジタルコードのカウント数は、各時間、同程度となる。しかしながら、様々な要因（例えばＴＤＣ回路１４がＣＭＯＳ型である場合には内部遅延回路の精度の要因、ＴＤＣ回路１４がＴＡＣ及びＡＤＣの組合せ型である場合にはアナログ回路の精度の要因等）により、ＴＤＣ回路１４の量子化間隔には不均一性が生じてしまう（図３）。例えば図３では、デジタルコード００１の量子化間隔と比べて、デジタルコード０１１の量子化間隔が大きい。このような場合、量子化間隔が均一である場合には同一であった各時間のデジタルコードのカウント数が、図３に示すように、量子化間隔が不均一となることによりばらつくこととなる。すなわち、量子化間隔が比較的大きいデジタルコード０１１のカウント数は、量子化間隔が比較的小さいデジタルコード００１のカウント数よりも少なくなる。このことから明らかなように、ＴＤＣ回路１４の量子化間隔に不均一性（微分非直線性）が生じてしまうことによって、出力されるデジタルコードの精度が低下するおそれがある。

【0027】

この点、ＴＤＣ回路１４では、遅延時間が異なる複数のストップ信号に応じたデジタルコードを生成することにより、最終的に制御部１５から出力される時間計測結果の精度を担保している。すなわち、ＴＤＣ回路１４は、例えば図４に示すように、１ｎｓｅｃ遅延させられたストップ信号に基づいて、スタート信号が入力されてからストップ信号が入力されるまでの時間に相当するデジタルコードを出力し、さらに、図５に示すように、２ｎｓｅｃ遅延させられたストップ信号に基づいて、スタート信号が入力されてからストップ信号が入力されるまでの時間に相当するデジタルコードを出力する。そして、制御部１５によって、各遅延時間（遅延時間：０ｎｓｅｃ、１ｎｓｅｃ、２ｎｓｅｃ）における同一時間のデジタルコード（図３〜図５）のカウント数が足し合わされることにより、量子化間隔のばらつきが平滑化された計測信号が出力可能となる。なお、同一時間のデジタルコードとは、例えば実時間が０〜１ｎｓｅｃであれば、遅延時間が０ｎｓｅｃのデジタルコード「０００」（図３）、遅延時間が１ｎｓｅｃのデジタルコード「００１」（図４）、及び、遅延時間が２ｎｓｅｃのデジタルコード「０１０」である。つまり、各々の遅延時間だけ、対応するデジタルコードがずれているため、遅延時間分だけずらした上で各デジタルコードのカウント数が足し合わされている。

【0028】

図６に示すように、遅延時間を考慮して足し合わされた各時間のデジタルコードのカウント数は、概ね一定となり、微分非直線性が改善されることが確認できる。なお、遅延時間を与えたことによって計測できなかった時間、具体的には、遅延時間が１ｎｓｅｃ，２ｎｓｅｃである場合に計測できなかった実時間７〜８ｎｓｅｃ、及び、遅延時間が２ｎｓｅｃである場合に計測できなかった実時間６〜７ｎｓｅｃについては、遅延時間の影響により正しいカウント数とはならない。

【0029】

上述した複数の遅延時間は、ＴＤＣ回路１４によるデジタルコードの生成における微分非直線性の周期性に応じて決定される。すなわち、遅延させられた各ストップ信号の間隔及び数をどの程度とするかについては、デジタルコードのカウント数のばらつきの周期性（微分非直線性の周期性）に応じて決定される。図７は、微分非直線性の周期性を示すグラフである。図７に示す例では、ＴＤＣ回路１４の量子化間隔が１ｐｓｅｃに設定されており、各量子化間隔が一定（理想的な量子化間隔）であればデジタルコードのカウント数が各量子化間隔で一定となるように、第１のトリガ信号に対して非同期な第２のトリガ信号を連続して入力している。図７に示すように、実際には、量子化間隔の不均一性により、デジタルコードのカウント数にばらつきが生じており、ばらつきの間隔（周期）が９００ｐｓｅｃ、ばらつきの幅が２００ｐｓｅｃとなっている。この場合、２００ｐｓｅｃのばらつきを９００ｐｓｅｃの周期内に均等に拡散させればよいので、例えば１００ｐｓｅｃ毎に１０回遅延を切り替えればよい。すなわち、制御部１５によって、１００ｐｓｅｃ間隔のストップ信号が１０個、遅延回路１３に設定されればよい。また、ばらつきには周期性があるので、１周期以上遅らせたストップ信号を出力するように設定してもよく、１０００ｐｓｅｃ間隔のストップ信号を１０個、遅延回路１３に設定されていてもよい。

【0030】

図１に戻り、制御部１５は、遅延時間の異なる複数のデジタルコードに基づいて計測時間を算出し、計測結果（計測信号）を出力する。制御部１５は、上述したように、遅延時間分だけずらした上で、各デジタルコードのカウント数を足し合せている。すなわち、制御部１５は、入力されたデジタルコードが示す時間から該デジタルコードに与えられた遅延時間を減算する。そして、当該入力されたデジタルコードを、上記減算後のデジタルコードに変換する。このようにして、制御部１５は、遅延時間に応じた変換を行った後に、各デジタルコードのカウント数を足し合せている。また、制御部１５は、遅延回路１３の遅延時間の変更を制御している。

【0031】

次に、図８を参照して時間計測装置１の処理フローについて説明する。図８は、図１に示した時間計測装置の時間計測処理を示すフローチャートである。

【0032】

最初に、制御部１５によって、ストップ信号を遅延させる複数の遅延時間が遅延回路１３に設定される（ステップＳ１）。遅延させられる各ストップ信号の間隔及び数は、デジタルコードのカウント数のばらつきの周期性（微分非直線性の周期性）に応じて決定される。なお、最初の遅延時間としては、ストップ信号を遅延させないように、遅延時間：０ｎｓｅｃが設定される。ただし、必ずしも遅延時間：０ｎｓｅｃが設定されなくてもよい。

【0033】

続いて、スタートゲート１１によって第１のトリガ信号に応じたスタート信号がＴＤＣ回路１４に入力される（ステップＳ２）。その後、ストップゲート１２によって第２のトリガ信号に応じたストップ信号が遅延回路１３に入力され、遅延回路１３によって設定された遅延時間だけ遅延させられた後に、ストップ信号がＴＤＣ回路１４に入力される（ステップＳ３）。続いて、ＴＤＣ回路１４によって、スタート信号が入力されてからストップ信号が入力されるまでの時間に相当するデジタルコードが出力される（ステップＳ４）。

【0034】

同じ遅延時間におけるＳ２〜Ｓ４の処理の繰り返し回数は予め設定されており、制御部１５によって、当該繰り返し回数に達したか（一連の計測を終了するか）否かが判定される（ステップＳ５）。Ｓ５において繰り返し回数に達していないと判定された場合には、再度Ｓ２〜Ｓ４の処理が繰り返される。一方、Ｓ５において繰り返し回数に達していると判定された場合には、制御部１５によって、遅延時間を変更するか否かが判定される（ステップＳ６）。

【0035】

Ｓ６において遅延時間を変更すると判定された場合には、制御部１５によって遅延時間の変更が遅延回路１３に指示される（ステップＳ７）。一方で、予め定めた遅延時間全てについて処理が完了し、Ｓ６において遅延時間を変更しないと判定された場合には、制御部１５によって、遅延時間の異なる複数のデジタルコードに基づいて計測結果（計測信号）が算出され、出力される（ステップＳ８）。

【0036】

次に、本実施形態に係る時間計測装置１の作用・効果について説明する。

【0037】

この時間計測装置１では、スタート信号及びストップ信号からなる信号対のストップ信号が所定の遅延時間分だけ遅延させられ、複数の信号対におけるスタート信号及びストップ信号の時間差から生成される複数のデジタルコードに基づいて、第１のトリガ信号が入力されてから第２のトリガ信号が入力されるまでの時間である計測時間が算出される。そして、各信号対のうち少なくとも２つの信号対に与える遅延時間が、互いに異なる遅延時間とされる。一般的に、デジタル変換に係る量子化間隔を一定間隔とすることは難しく、量子化間隔にばらつきがあるため、実時間と量子化間隔とを完全に対応させることは困難であり、これにより時間計測の精度が低下しやすい。この点、時間計測装置１では、複数の遅延時間ｋに応じた複数のデジタルコードから計測時間を算出するので、量子化間隔にばらつきがある場合であっても、複数の遅延時間によって量子化間隔のばらつきが平滑化され、複数のデジタルコード全体から高精度に時間を算出することができる。

【0038】

また、遅延回路１３は、複数の遅延時間から選択される一の遅延時間を経時的に切り替えながら、ストップ信号のＴＤＣ回路１４への入力を遅延させているので、時間が異なる複数の遅延時間を、順次、ストップ信号に与えることができ、複数の遅延時間に応じた複数のデジタルコードを効率的に生成することができる。すなわち、高精度な時間計測を効率的に行うことができる。

【0039】

また、制御部１５は、入力されたデジタルコードが示す時間から該デジタルコードに与えられた遅延時間を減算する。そして、制御部１５は、当該入力されたデジタルコードを、上記減算後のデジタルコードに変換する。このようにして、制御部１５は、遅延時間に応じた変換を行った後に、各デジタルコードのカウント数を足し合せている。これにより、遅延時間に応じた複数のデジタルコードにより量子化間隔のばらつきを平滑化しながら、遅延時間を差し引いた実時間を適切に算出することができる。

【0040】

また、複数の遅延時間は、ＴＤＣ回路１４によるデジタル信号の生成における微分非直線性の周期性に応じて決定される。微分非直線性には一定の周期性があるところ、微分非直線性の周期を考慮して、当該周期の全体に亘って量子化間隔のばらつきが拡散するように複数の遅延時間を決定することにより、量子化間隔のばらつきを効果的に平滑化することができる。

【0041】

［第２実施形態］
次に、図９を参照して、第２実施形態に係る発光寿命計測装置について説明する。図９は、本発明の第２実施形態に係る発光寿命計測装置を示す図である。発光寿命計測装置５０は、第１実施形態に係る時間計測装置１を適用した応用例であり、試料Ｓから発せられる発光の寿命を計測する装置である。

【0042】

有機材料や蛍光プローブの蛍光スペクトルは、ピーク波長や蛍光強度等、試料の機能や特性を制御、評価する上で重要なパラメータである。しかしながら、蛍光スペクトルは時間的に積分された情報を取得するため、試料に複数の物質や反応系が含まれる場合には、それらが積分された情報しか得ることができない。このような場合には、試料の機能や特性を評価する手段として、試料がパルス光により光励起された後に基底状態に戻るまでの時間をサブナノ秒〜ミリ秒の時間領域で測定する発光寿命計測が効果的である。発光寿命計測装置では、パルスジェネレータからのパルス信号に基づいて出力されるスタート信号と、当該パルス信号に基づいて光源から出力された励起光を受けた試料が出力する発光（蛍光やりん光など）に係るストップ信号とに基づいて、発光の検出タイミングが導出される。そして、発光が複数回検出されることにより検出タイミングの頻度分布が得られ、当該頻度分布に基づき試料の発光寿命が推定される。

【0043】

図９に示すように、発光寿命計測装置５０は、時間計測装置１と、パルスジェネレータ５１（トリガ信号発生部）と、光源５２と、検出器５３と、コンピュータ５４（導出部）と、表示装置５５と、入力装置５６と、を備えている。時間計測装置１は、第１実施形態と同様の構成、すなわち、スタートゲート１１と、ストップゲート１２と、遅延回路１３（時間遅延部）と、ＴＤＣ回路１４（デジタル変換部）と、制御部１５（時間算出部）と、を含んで構成されている。

【0044】

パルスジェネレータ５１は、コンピュータ５４からの指示に基づいて、光源５２及びスタートゲート１１にそれぞれ同一タイミングのパルス信号（第１のトリガ信号）を出力する。パルスジェネレータ５１は、光源５２による光の出力を制御し、該制御信号をパルス信号（第１のトリガ信号）として出力する。スタートゲート１１は、当該パルス信号に基づいてスタート信号をＴＤＣ回路１４に出力する。光源５２及びスタートゲート１１に対して同一タイミングのパルス信号が入力されるので、スタートゲート１１から出力されるスタート信号は、光源５２からの光（励起光）の照射に対応する信号である。

【0045】

光源５２は、パルスジェネレータ５１から出力された上記パルス信号に基づいて、試料Ｓに照射される励起光を出力する。光源５２としては、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）光源、レーザ光源、ＳＬＤ（SuperLuminescent Diode）光源、ランプ系光源等を用いることができる。励起光の強度は、例えば、試料Ｓに励起光が照射されると１光子が発光される程度に設定される。励起光が照射された試料Ｓからは、励起光に応じた発光（蛍光やりん光など）が出力される。

【0046】

検出器５３は、発光を検出し、ストップゲート１２に検出信号（第２のトリガ信号）を出力する。検出器５３としては、光電子増倍管又はアバランシェフォトダイオード、ＰＩＮフォトダイオード等を用いることができる。ストップゲート１２は、検出器５３からの検出信号に基づいて、遅延回路１３にストップ信号を出力する。遅延回路１３、ＴＤＣ回路１４、及び制御部１５の機能は、第１実施形態で説明したとおりである。すなわち、遅延回路１３はストップ信号を所定の遅延時間分だけ遅延させてＴＤＣ回路１４に出力する。また、ＴＤＣ回路１４は、スタート信号が入力されてからストップ信号が入力されるまでの時間に相当するデジタルコードを出力する。そして、制御部１５は、遅延時間の異なる複数のデジタルコードに基づいて時間を算出する。制御部１５は、算出した時間である計測結果をコンピュータ５４に出力する。

【0047】

コンピュータ５４は、時間計測装置１（より詳細には制御部１５）から出力される計測結果に基づき、発光寿命を導出（解析）する。具体的には、コンピュータ５４は、計測結果に含まれるストップ信号のデジタルコード（発光の検出タイミング）から、発光の検出タイミングの頻度分布を導出し、当該頻度分布から試料Ｓの発光寿命を求める。なお、時間計測装置１の制御部１５の機能を、コンピュータ５４が担ってもよい。

【0048】

表示装置５５は、コンピュータ５４に電気的に接続されたディスプレイであり、上述した試料Ｓの発光寿命解析結果を表示する。入力装置５６は、キーボード又はマウス等であり、発光寿命の解析条件や計測条件の入力・設定を行うことができる。

【0049】

次に、図１０を参照して発光寿命計測装置５０の処理フローについて説明する。図１０は、図９に示した発光寿命計測装置の発光寿命計測処理を示すフローチャートである。

【0050】

最初に、制御部１５によって、ストップ信号を遅延させる複数の遅延時間が遅延回路１３に設定される（ステップＳ１１）。続いて、パルスジェネレータ５１によってパルス信号が光源５２及びスタートゲート１１に出力され（ステップＳ１２）、当該パルス信号に基づき、スタートゲート１１からはＴＤＣ回路１４にスタート信号が出力され（ステップＳ１３）、光源５２からは試料Ｓに照射される励起光が出力される（ステップＳ１４）。

【0051】

そして、試料Ｓから発生した発光（蛍光やりん光など）が検出器５３に検出され（ステップＳ１５）、検出器５３から検出信号が出力される。続いて、当該検出信号に基づき、ストップゲート１２からストップ信号が出力され、当該ストップ信号が遅延回路１３に入力され、遅延回路１３によって設定された遅延時間だけ遅延させられた後に、当該ストップ信号がＴＤＣ回路１４に入力される（ステップＳ１６）。続いて、ＴＤＣ回路１４によって、スタート信号が入力されてからストップ信号が入力されるまでの時間に相当するデジタルコードが出力される（ステップＳ１７）。

【0052】

同じ遅延時間におけるＳ１２〜Ｓ１７の処理の繰り返し回数は予め設定されており、制御部１５によって、当該繰り返し回数に達したか（一連の計測を終了するか）否かが判定される（ステップＳ１８）。Ｓ１８において繰り返し回数に達していないと判定された場合には、再度Ｓ１２〜Ｓ１７の処理が繰り返される。一方、Ｓ１８において繰り返し回数に達していると判定された場合には、制御部１５によって、遅延時間を変更するか否かが判定される（ステップＳ１９）。

【0053】

Ｓ１９において遅延時間を変更すると判定された場合には、制御部１５によって遅延時間の変更が遅延回路１３に指示される（ステップＳ２０）。一方で、予め定めた遅延時間全てについて処理が完了し、Ｓ１９において遅延時間を変更しないと判定された場合には、制御部１５によって、得られた複数のデジタルコードと対応する遅延時間とに基づいて計測結果が算出され、出力される（ステップＳ２１）。そして、コンピュータ５４によって、計測結果に基づき、試料の発光寿命が導出（解析）される（ステップＳ２２）。

【0054】

このような発光寿命計測装置５０では、光源５２による光の照射の契機となる第１のトリガ信号に応じたスタート信号、及び、試料Ｓからの発光の検出信号である第２のトリガ信号に応じたストップ信号からなる信号対のうち、ストップ信号が所定の遅延時間分だけ遅延させられ、複数の信号対におけるスタート信号、及び、ストップ信号の時間差から生成される複数のデジタルコードに基づいて、第１のトリガ信号が入力されてから第２のトリガ信号が入力されるまでの時間である計測時間が算出される。また、各信号対のうち少なくとも２つの信号対に与える遅延時間が互いに異なる遅延時間とされる。そして、計測時間に基づいて発光の寿命が導出される。複数の遅延時間に応じた複数のデジタル信号から計測時間を算出するので、量子化間隔にばらつきがある場合であっても、複数の遅延時間によって量子化間隔のばらつきが平滑化され、複数のデジタルコード全体から高精度に時間を算出することができる。このことで、試料Ｓから発せられる発光の寿命を高精度に導出することができる。

【0055】

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではない。例えば、時間計測装置１は、ＴＤＣ回路１４を１つのみ含んで構成されているとして説明したが、これに限定されない。すなわち、デジタル変換部は、複数のＴＤＣ回路（デジタル変換器）により構成されていてもよい。以下、デジタル変換部が複数のＴＤＣ回路により構成されている例について、図１１及び１２を参照して説明する。図１１及び１２は、変形例に係る時間計測装置を示す図である。

【0056】

図１１に示す時間計測装置６０には、スタートゲート１１からのスタート信号、及び、ストップゲート１２からのストップ信号の入力を受けるＴＤＣ回路６４が複数設けられている。そして、スタートゲート１１と各ＴＤＣ回路６４とは配線６３ａで電気的に接続されており、スタートゲート１１とＴＤＣ回路６４との距離に応じて、各配線６３ａの長さを異ならせている。また、ストップゲート１２と各ＴＤＣ回路６４とは配線６３ｂで電気的に接続されており、ストップゲート１２とＴＤＣ回路６４との距離に応じて、各配線６３ｂの長さを異ならせている。このように、配線６３ａ，６３ｂの長さを各ＴＤＣ回路６４毎に異ならせることによって、各ＴＤＣ回路６４に入力される信号に時間差（遅延時間）を与えることができる。配線６３ａ，６３ｂの長さによってスタート信号及びストップ信号を遅延させることができるので、配線６３ａ，６３ｂは時間遅延部としての機能を有する。このように、複数のＴＤＣ回路６４を含んだ構成とし、配線６３ａ，６３ｂの長さによって遅延時間を与え、各ＴＤＣ回路６４が異なる遅延時間に応じたデジタルコードを出力することにより、異なる遅延時間におけるデジタルコードの出力を同時に行うことができ、時間計測を迅速に行うことが可能となる。

【0057】

また、図１２に示す時間計測装置８０のように、図１１に示す時間計測装置６０の構成に加えて、スタート信号が入力されるＴＤＣ回路６４を選択する選択部８１、及び、ストップ信号が入力されるＴＤＣ回路６４を選択する選択部８２をさらに含んだ構成であってもよい。当該時間計測装置８０においても、図１１の時間計測装置６０同様、配線６３ａ，６３ｂの長さに応じて遅延時間が決まる。

【0058】

また、図９に示す発光寿命計測装置５０では、パルスジェネレータ５１からスタートゲート１１にパルス信号（第１のトリガ信号）を出力する構成としたが、これに限らず、図１３に示す発光寿命計測装置９０のように、光源５２から出力される励起光を検出する検出器９３（トリガ信号発生部、第２の検出器）を別途設け、検出器９３からスタートゲート１１にパルス信号（第１のトリガ信号）を出力する構成としてもよい。なお、検出器９３としては、光電子増倍管又はアバランシェフォトダイオード、ＰＩＮフォトダイオード等を用いることができる。また、検出器５３と検出器９３を共用してもよい。

【0059】

また、図９に示す発光寿命計測装置５０では、パルスジェネレータ５１からスタートゲート１１にパルス信号（第１のトリガ信号）を出力し、検出器５３からストップゲート１２にパルス信号を出力する構成としたが、検出器５３からスタートゲート１１にパルス信号を出力し、パルスジェネレータ５１からストップゲート１２にパルス信号を出力する構成としてもよい。もちろん、図１３に示す発光寿命計測装置９０においても同様に、検出器５３からスタートゲート１１にパルス信号を出力し、検出器９３からストップゲート１２にパルス信号を出力する構成としてもよい。この場合、検出器５３から出力されるパルス信号（第１のトリガ信号）に伴い、スタートゲート１１からスタート信号（第１の信号）が出力される。また、光源５２による光の出力に伴うパルス信号（第２のトリガ信号）に伴い、ストップゲート１２からストップ信号（第２の信号）が出力される。

【0060】

さらに、パルスジェネレータ５１や検出器５３，９３からのパルス信号をスタートゲート１１又はストップゲート１２を介してスタート信号やストップ信号に変換する構成としていたが、パルスジェネレータ５１や検出器５３，９３からのパルス信号をそのままスタート信号やストップ信号として利用し、遅延回路１３やＴＤＣ回路１４に入力させてもよい。

【0061】

また、ＴＤＣ回路１４は、スタート信号及びストップ信号の対である信号対の入力を複数受け、各信号対について、予め定められた量子化間隔に基づき、スタート信号が入力されてからストップ信号が入力されるまでの時間に相当するデジタルコード（デジタル信号）を出力するデジタル変換器と説明したが、ＴＤＣ回路１４は、１つのスタート信号に対して複数のストップ信号が入力される構成としてもよい。この場合、ＴＤＣ回路１４は、スタート信号が入力されてから各ストップ信号が入力されるまでのそれぞれの時間に相当する複数のデジタルコード（デジタル信号）を出力する。

【符号の説明】

【0062】

１，６０，８０…時間計測装置、１１…スタートゲート、１２…ストップゲート、１３…遅延回路、１４…ＴＤＣ回路、１５…制御部、５０…発光寿命計測装置、５１…パルスジェネレータ、５２…光源、５３…検出器、５４…コンピュータ、Ｓ…試料。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】