CN212364079U - 一种压缩感知多光子体成像装置及光学系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种压缩感知多光子体成像装置及光学系统。根据本实用新型的光学系统包括：光电倍增管、第一会聚透镜、滤波片、第一扩束镜、二向色镜、第二扩束镜、物镜、第一振镜、第一准直透镜、第二振镜、第二会聚透镜、第二准直透镜、第三会聚透镜和飞秒激光器；其中，光路中的激发光路包括从飞秒激光器依次经过第三会聚透镜、第二准直透镜、第二会聚透镜、第二振镜、第一准直透镜、第一振镜、第二扩束镜、第二向色镜、物镜到样本，光路中探测光路包括从样本依次经过物镜、第二向色镜、第一扩束镜、滤波片、第一会聚透镜到光电倍增管。

Description

一种压缩感知多光子体成像装置及光学系统

技术领域

本实用新型涉及计算成像领域，具体涉及生命科学领域；更具体地说，本实用新型涉及一种宽视场、高分辨率且高速的压缩感知多光子体成像装置及光学系统。

背景技术

多光子显微镜已经成为生命科学领域必不可少的一项工具，它以其天然具有层析能力、具有高的穿透深度等性能而闻名于世。同时，多光子显微镜具有多模态成像的优点，它能够对样本进行荧光标记成像、自发荧光成像和二次、三次谐波成像等多类信号的采集，从而提供更多的样本信息。多光子显微镜在朝着成像速度快、成像面积大、成像分辨率高和成像深度深这四个方向发展。然而，多光子显微镜想要同时获得四个方面的高性能指标，是一件十分困难的事情。

传统点扫描多光子成像显微镜具有高信噪比的优势，其一般性的性能局限如下：

首先，常用的线性二维振镜采集一张512×512像素的图片，成像速度大约为1Hz；其中，像素停留时间为～3000ns。二维振镜的其中一个轴用共振振镜代替线性检流计振镜，能够显著提高图像采集速度，通常一张512×512像素的图像采集速度为30Hz。点扫描多光子成像显微镜进行体成像的方法通常是沿轴向移动焦平面。这意味着，当进行体成像时，速度将大幅度减慢。例如，采集5个不同平面进行体成像，其速度不会超过6Hz。

而且，受限于物镜尺寸的大小，显微系统的成像分辨率和视场面积大小通常很难兼得高性能。典型的多光子显微镜其视场大小不会超过700×700μm²，横向分辨率能到达0.3-0.6μm。

此外，穿透能力深的一个主要因素是多光子显微镜的激发波长长。据目前文献资料表明，在小鼠大脑皮层上做显微成像实验，双光子显微镜的最大成像深度能达到1.0mm，三光子显微镜的最大成像深度为～1.7mm。

目前，多光子显微镜需要一种快速、大范围和同时保持高分辨率的体成像方法，以扩展其在生命科学领域的应用，做出更多贡献。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种宽视场、高分辨率且高速的压缩感知多光子体成像装置及光学系统。

根据本实用新型，提供了一种压缩感知多光子体成像装置的系统包括：点扫描激发装置、多角度激发装置、压缩感知模块、光学照明装置、信号采集装置和图像重构模块；

其中，点扫描激发装置用于实现在成像面上的激光扫描激发，其中激发端未完全填充物镜后焦面，在物镜前焦面处的激发点扩散函数轴向被拉长，从而将从全数值孔径的点激发转变为低数值孔径的针激发；

多角度激发装置用于实现针激发的不同角度的偏转，其中多角度激发装置的偏转面处于物镜前焦面的共轭面，即物镜后焦面的傅里叶面上，而且偏转面的偏转使光斑在物镜后焦面上平移，从而实现在激发面上点扩散函数的不同角度的激发；

压缩感知模块用于加速成像采集，其利用成像过程中样本时间和空间维度上信息的冗余性来实现低于奈奎斯特采样定理的采样频率；

光学照明装置包括激光器、光学透镜、4f中继透镜以及物镜，其中激光器用于激发样本信号，光学透镜和4f中继透镜用于调整光束直径大小、光束准直度和不同焦面之间的共轭关系，物镜用于低数值孔径激发和高数值孔径探测；

信号采集装置用于探测体成像信号，包括单通道或者多通道的信号采集及成像；

图像重构模块用于实现采集到的耦合信号的解耦重建。

优选地，点扫描激发装置是检流计振镜、共振振镜或声光调制器。

优选地，多角度激发装置由二维振镜、微机电设备和摆镜实现。

优选地，信号采集模块由光电倍增管实现。

优选地，在压缩感知多光子体成像装置的系统中，光学系统包含点扫描激发装置、多角度激发装置、光学照明模块和信号采集装置在内，而且该光学系统包括：光电倍增管、第一会聚透镜、滤波片、第一扩束镜、二向色镜、第二扩束镜、物镜、第一振镜、第一准直透镜、第二振镜、第二会聚透镜、第二准直透镜、第三会聚透镜和飞秒激光器；其中，光路中的激发光路包括从飞秒激光器依次经过第三会聚透镜、第二准直透镜、第二会聚透镜、第二振镜、第一准直透镜、第一振镜、第二扩束镜、第二向色镜、物镜到样本，光路中探测光路包括从样本依次经过物镜、第二向色镜、第一扩束镜、滤波片、第一会聚透镜到光电倍增管。

优选地，光电倍增管用于探测绿色和/或黄色荧光信号，滤波片用于过滤光子信号，第一会聚透镜和第一扩束镜用于提高光子的采集效率。

优选地，二向色镜用于过滤长波长的激发光，反射短波长的发射光信号到光电倍增管端。第二扩束镜用于调整光束直径的大小以实现需要的低数值孔径激发以及用于消除扫描光路中的像差；第一振镜是点扫描激发装置；第一准直透镜将光束调整为准直光束，它的前焦面处放置第二振镜；第二振镜是多角度激发装置，放置于第一准直透镜的前焦面处和第二会聚透镜的后焦面处；第二会聚透镜用于将光束会聚与第二振镜的二维偏转轴的轴心上，第二会聚透镜与第一准直透镜共同作用实现光束直径的调整；飞秒激光器用于发射产生双光子信号的飞秒脉冲激发光。

优选地，第二准直透镜和第三会聚透镜选用同焦距透镜，在第二准直透镜和第三会聚透镜之间的焦面处需放置一个小孔以实现点扩散函数在频率上信息的扩展。

根据本实用新型，还提供了一种压缩感知多光子体成像装置的方法，采用了上述压缩感知多光子体成像装置，包括：首先偏转振镜将低数值孔径光束在物镜后焦面横向移动，每移动一次得到一张图像，直至所有位置叠加填充满高数值孔径物镜后焦面，由此得到角度激发的图像堆栈；将采集的图像信号放入解卷积高分辨率重建算法中迭代计算，直至恢复预定分辨率体成像结果；在实时采集过程中，利用图像显微图像信息的离散余弦变换域内的稀疏性，经过压缩采集样本后通过压缩感知算法对体成像结果进行重建，得到预定频率以上的体成像速率。

根据本实用新型，还提供了一种光学系统，其包括：光电倍增管、第一会聚透镜、滤波片、第一扩束镜、二向色镜、第二扩束镜、物镜、第一振镜、第一准直透镜、第二振镜、第二会聚透镜、第二准直透镜、第三会聚透镜和飞秒激光器；其中，光路中的激发光路包括从飞秒激光器依次经过第三会聚透镜、第二准直透镜、第二会聚透镜、第二振镜、第一准直透镜、第一振镜、第二扩束镜、第二向色镜、物镜到样本，光路中探测光路包括从样本依次经过物镜、第二向色镜、第一扩束镜、滤波片、第一会聚透镜到光电倍增管。

<技术效果>

本实用新型实现一种快速、大范围和高分辨率的多光子体成像方法。

具体体现在如下几个方面：

在实现体成像方面，本实用新型跳出点扫描单点激发的限制，拉长光学系统点扩散函数(point spread function，PSF)的轴向范围，由点扫描扩展到针扫描。普通的点扫描多光子显微镜，其轴向分辨率在1μm-3μm范围内。本实用新型用低数值孔径NA激发的方法，拉长点扩散函数PSF的轴向范围到100μm及以上，从传统的激发单点到激发超过100μm深度范围内的全部轴向内容。从而实现了从传统的单帧单层图像到单帧图像激发大于100μm深度范围的体信息采集。

在实现高分辨率方面，本实用新型采用高数值孔径NA(>1.0)物镜收集发射光，多角度激发后算法重建恢复高分辨率。利用高数值孔径NA物镜收集能够提高收集效率，在低数值孔径NA激发、高数值孔径NA采集的条件下，能够显著提高焦内信号与焦外背景信号之比，增加多光子显微成像系统的成像深度。多角度激发采集不同方向照明后的成像体积，结合点扩散函数PSF的解卷积算法，本实用新型不仅能够重建出体成像的不同层轴向信息，而且能够恢复到高数值孔径NA物镜下的成像系统分辨率。

在实现大视场成像面积方面，本实用新型单独设计系统装置的激发、收集复用多光子物镜镜头。通过光学像差的消除和畸变的矫正，在实现1×1mm²的成像面积下，保持0.2μm的高横向分辨率。

在实现快速体成像方面，本实用新型利用显微图像信息的离散余弦变换域内的稀疏性，用压缩感知方法对目标区域1mm×1mm×>100μm的体积内进行多角度的针激发，稀疏采集不同角度低数值孔径NA激发的多光子信号后，对图像进行重建获得30Hz的体成像能力，实现分辨率保持各项同性。

附图说明

结合附图，并通过参考下面的详细描述，将会更容易地对本实用新型有更完整的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中：

图1示意性地示出了根据本实用新型优选实施例的压缩感知多光子体成像装置的系统框图。

图2示意性地示出了根据本实用新型优选实施例的压缩感知多光子体成像装置的光学系统。

图3示意性地示出了根据本实用新型优选实施例的压缩感知多光子体成像装置的重建流程图。

图4示意性地示出了根据本实用新型优选实施例的压缩感知多光子体成像装置的坐标示意图。

需要说明的是，附图用于说明本实用新型，而非限制本实用新型。注意，表示结构的附图可能并非按比例绘制。并且，附图中，相同或者类似的元件标有相同或者类似的标号。

具体实施方式

为了使本实用新型的内容更加清楚和易懂，下面结合具体实施例和附图对本实用新型的内容进行详细描述。

图1示意性地示出了根据本实用新型优选实施例的压缩感知多光子体成像装置的系统框图。

如图1所示，根据本实用新型优选实施例的压缩感知多光子体成像装置的系统包括：点扫描激发装置101、多角度激发装置102、压缩感知模块103、光学照明装置104、信号采集装置105和图像重构模块106。

其中，点扫描激发装置101用于实现在成像面上的激光扫描激发，由于激发端没有充分填充物镜后焦面，在物镜前焦面处的激发点扩散函数轴向被拉长，从全数值孔径NA的点激发转变为低数值孔径NA的针激发。点扫描装置用于实现该激发点扩散函数PSF在焦面上移动，从而激发整个成像面。点扫描装置可以使用的设备有：检流计振镜、共振振镜和声光调制器等，通常为二维栅格式扫描。在本实用新型实例中，可以使用检流计振镜来实现成像面上的X和Y方向的点扩散函数PSF扫描。其中，X和Y是成像面上的两个互相垂直坐标系的坐标值，如图4所示。

多角度激发装置102用于实现针激发的不同角度的偏转，它的偏转面需放置于物镜前焦面的共轭面，即物镜后焦面的傅里叶面上。多角度激发装置可以用二维振镜(包括检流计振镜和共振振镜)、微机电设备(MEMS)和摆镜来实现，它的偏转能够使光斑在物镜后焦面上平移，从而实现在激发面上点扩散函数PSF的不同U，V角度的激发。采集不同角度激发的信息，以方便在图像重构模块上实现体成像数据的重建。在本实用新型实例中，可以使用MEMS来实现点扩散函数PSF不同U，V角度的激发。其中，U和V是物镜后焦面上两个互相垂直坐标系的坐标值，U、V共同确定PSF的倾斜角度，如图4所示。

压缩感知模块103用于加速成像采集的过程。压缩感知能够利用成像过程中样本时间和空间维度上信息的冗余性，实现低于奈奎斯特采样定理的采样频率，从而实现快速的体成像方案。在本实用新型实例中，压缩感知算法可以运用的场景包括两个部分：(1)固定UV倾角时，XY成像面上扫描轨迹的选择，利用空间信息的冗余性和时空解耦算法，能够实现快速的单帧成像；(2)不同UV倾角的确定，需要采集多少个不同的UV倾角，以及确定U、V的具体数值，在保证重建分辨率的条件下选择尽可能少的UV倾角，节省体成像的时间。

光学照明装置104包括激光器、光学透镜、4f中继透镜以及物镜。激光器用于激发样本信号，光学透镜和4f中继透镜用来调整光束直径大小、光束准直度和不同焦面之间的共轭关系。物镜用于低数值孔径NA激发和高数值孔径NA的探测，同时保证大视场情况下的高分辨率成像。本实用新型实施例的具体参数设置和型号选择可参照图2。

信号采集装置105用于探测体成像信号，包括单通道或者多通道的信号采集及成像。通常用光电倍增管来实现，在光电倍增管和物镜之间放置两个透镜可以增强光子的采集效率。本实用新型实施例可设置四个光电倍增管分别采集二次谐波生成信号、绿/黄色荧光信号、红色荧光信号和红外荧光信号。

图像重构模块106用于实现采集到的耦合信号的解耦重建。通过计算机算法的重建体信息。

在图1中，在普通的点扫描多光子显微系统中嵌入多角度激发装置模块和压缩感知采集模块，S为样本。需要注意的是，改进后的多光子成像系统在物镜后焦面处并没有填满，属于低数值孔径NA激发，常用全数值孔径NA的1/10作为本实用新型实施例中的激发光束的直径。当用高数值孔径NA物镜去实现低数值孔径NA激发时，原来的点扫描也将成为针扫描的激发。压缩感知模块可以在保证能够恢复高数值孔径NA分辨率的前提条件下，实现快速高效地多角度激发和采集，目标为实现体成像速率达30Hz。信号采集模块常用光电倍增管(Photomultiplier Tube,PMT)采集光强度信号。值得注意的是，本实用新型允许采用一个至多个PMT同时采集样本的不同类型的信号，不同种类的信号可由选择合适的二向色镜和滤波片来分开，由各自通道的PMT采集。最后，通过图像重建模块得到大范围、高分辨率和实时的多光子体成像结果。

<光学系统>

图2示意性地示出了根据本实用新型优选实施例的压缩感知多光子体成像方法的光学系统。光学系统装置原理图包含了点扫描激发装置、多角度激发装置、光学照明模块、信号采集装置。光路中的实线部分是激发光路：从飞秒激光器到样本，光路中的虚线部分是探测光路：从样本到光电倍增管。当然，图2所示的光学系统也可以作为一种单独的光学系统使用。

如图2所示，根据本实用新型优选实施例的压缩感知多光子体成像方法的光学系统包括：光电倍增管1、第一会聚透镜2、滤波片3、第一扩束镜4、第二向色镜5、第二扩束镜6、物镜7、第一振镜8、第一准直透镜9、第二振镜10、第二会聚透镜11、第二准直透镜12、第三会聚透镜13和飞秒激光器14。

其中，光路中的激发光路包括从飞秒激光器14依次经过第三会聚透镜13、第二准直透镜12、第二会聚透镜11、第二振镜10、第一准直透镜9、第一振镜8、第二扩束镜6、第二向色镜5、物镜7到样本S，光路中探测光路包括从样本S依次经过物镜7、第二向色镜5、第一扩束镜4、滤波片3、第一会聚透镜2到光电倍增管1。

其中，光电倍增管1用于探测绿色和/或黄色荧光信号，滤波片3用于过滤不需要的波长的光子信号，本方案中只通过529±20nm波长的信息，即采集绿/黄色波段的光子。值得一提的是，光电倍增管的数量可以根据需求来增加，只需要选择合适的滤波片和二向色镜就可以采集多通道的成像信息。第一会聚透镜2和第一扩束镜4用于提高光子的采集效率。二向色镜5用于过滤长波长的激发光，反射短波长的发射光信号到光电倍增管端。第二扩束镜6的作用有两个：(1)调整光束直径的大小，实现需要的低NA激发；(2)消除扫描光路中的像差。它可以由扫描透镜和管透镜组成。第一振镜8即点扫描激发装置，用于实现单帧图像的X和Y方向上的信号激发。第一准直透镜9将光束调整为准直光束，它的前焦面处放置第二振镜10。第二振镜10即多角度激发装置，实现不同角度U、V的变化，它放置于第一准直透镜9的前焦面处和第二会聚透镜11的后焦面处。由于它的位置与样本面共轭，它的角度偏转能够实现光束在物镜后焦面的位置的平移，从而实现激发PSF不同U、V倾角的变化。第二会聚透镜11用于将光束会聚与第二振镜10的二维偏转轴的轴心上，它与第一准直透镜9共同作用实现光束直径的调整。第二准直透镜12和第三会聚透镜13可选用同焦距透镜，在两者之间的焦面处需放置一个小孔，实现PSF在频率上信息的扩展，从而保证重建算法的成功实现。飞秒激光器14用于发射产生双光子信号的飞秒脉冲激发光。

飞秒激光的可选参数为：平均能量1-2W，重频80MHz，脉宽150fs，波长920nm，激光器出口光束直径1.2mm。激光器出口处放置第一组等焦距的会聚透镜和准直透镜保证出口激光的平行性，两者之间的焦面处放置一个小孔。第二组会聚透镜和准直透镜将光束缩放至0.432mm，该组透镜焦距f_会聚＝500mm，f_准直＝180mm。该实施例中振镜10为MEMS二维振镜，使用Mirrorcle Technology公司的产品A7M8.1，扫描速度最快可达6kHz。振镜10位于像面的共轭面，其两轴(U轴和V轴)的转动能够使低NA激发光束在物镜后焦面横向移动，该振镜的作用是实现样本内多角度倾斜的针激发。振镜8为共振振镜套装，实现30Hz以上的帧率成像。振镜8位于物镜后焦面的共轭面处，其两轴(X轴和Y轴)的转动能够使物镜下方的焦点在样本上横向移动，扫描激发成像区域。二向色镜选用750nm截止波长的长通短反滤波片，将激发光与发射光分开。发射光通过物镜的高NA采集，再经过扩束镜、合适带宽滤波片和会聚透镜后，被PMT探测，形成图像信号。

4f中继透镜和物镜的设计需要满足扫描视场无畸变、大视场和高分辨率的需求。

<重建>

第一次采集需要偏转振镜10，将低NA光束在物镜后焦面横向移动，移动一个位置得到一张图像，直至所有位置叠加填充满高NA的物镜后焦面。得到了所有角度激发的图像堆栈。将采集的图像信号放入解卷积高分辨率重建算法中迭代计算，直至恢复预定分辨率(例如0.2m分辨率)体成像结果。在实时采集过程中，利用图像显微图像信息的离散余弦变换域内的稀疏性，经过压缩采集样本后通过压缩感知算法对体成像结果进行重建，得到预定频率(例如30Hz)以上的体成像速率。

可以得知的是，本实用新型实施例能够实现30Hz，>1mm×1mm×100m的视场范围和0.2m分辨率的的多光子成像结果。值得一提的一点是，低NA激发能够有效地抗样本散射，得到比高NA激发更深的成像深度。在散射样本中，同等成像分辨率下，本实用新型的方案能够得到更深的最大成像深度。

<技术效果>

本实用新型实现一种快速、大范围和高分辨率的多光子体成像方法。

具体体现在如下几个方面：

在实现体成像方面，本实用新型跳出点扫描单点激发的限制，拉长光学系统点扩散函数(point spread function，PSF)的轴向范围，由点扫描扩展到针扫描。普通的点扫描多光子显微镜，其轴向分辨率在1μm-3μm范围内。本实用新型用低数值孔径NA激发的方法，拉长PSF的轴向范围到100μm及以上，从传统的激发单点到激发超过100μm深度范围内的全部轴向内容。从而实现了从传统的单帧单层图像到单帧图像激发大于100μm深度范围的体信息采集。

在实现高分辨率方面，本实用新型采用高数值孔径NA(>1.0)物镜收集发射光，多角度激发后算法重建恢复高分辨率。利用高数值孔径NA物镜收集能够提高收集效率，在低数值孔径NA激发、高数值孔径NA采集的条件下，能够显著提高焦内信号与焦外背景信号之比，增加多光子显微成像系统的成像深度。多角度激发采集不同方向照明后的成像体积，结合PSF的解卷积算法，本实用新型不仅能够重建出体成像的不同层轴向信息，而且能够恢复到高数值孔径NA物镜下的成像系统分辨率。

在实现大视场成像面积方面，本实用新型单独设计系统装置的激发、收集复用多光子物镜镜头。通过光学像差的消除和畸变的矫正，在实现1×1mm²的成像面积下，保持0.2μm的高横向分辨率。

在实现快速体成像方面，本实用新型利用显微图像信息的离散余弦变换域内的稀疏性，用压缩感知方法对目标区域1mm×1mm×>100μm的体积内进行多角度的针激发，稀疏采集不同角度低数值孔径NA激发的多光子信号后，对图像进行重建获得30Hz的体成像能力，实现分辨率保持各项同性。

需要说明的是，除非特别指出，否则说明书中的术语“第一”、“第二”、“第三”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。

可以理解的是，虽然本实用新型已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本实用新型。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本实用新型技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围内。

Claims (8)

1.一种压缩感知多光子体成像装置，其特征在于包括：压缩感知多光子体成像装置的系统包括：点扫描激发装置、多角度激发装置、压缩感知模块、光学照明装置、信号采集装置和图像重构模块；

其中，点扫描激发装置用于实现在成像面上的激光扫描激发，其中激发端未完全填充物镜后焦面，在物镜前焦面处的激发点扩散函数轴向被拉长，从而将从全数值孔径的点激发转变为低数值孔径的针激发；

多角度激发装置用于实现针激发的不同角度的偏转，其中多角度激发装置的偏转面处于物镜前焦面的共轭面，即物镜后焦面的傅里叶面上，而且偏转面的偏转使光斑在物镜后焦面上平移，从而实现在激发面上点扩散函数的不同角度的激发；

压缩感知模块用于加速成像采集，其利用成像过程中样本时间和空间维度上信息的冗余性来实现低于奈奎斯特采样定理的采样频率；

光学照明装置包括激光器、光学透镜、4f中继透镜以及物镜，其中激光器用于激发样本信号，光学透镜和4f中继透镜用于调整光束直径大小、光束准直度和不同焦面之间的共轭关系，物镜用于低数值孔径激发和高数值孔径探测；

信号采集装置用于探测体成像信号，包括单通道或者多通道的信号采集及成像；

图像重构模块用于实现采集到的耦合信号的解耦重建。

2.根据权利要求1所述的压缩感知多光子体成像装置，其特征在于，点扫描激发装置是检流计振镜、共振镜或声光调制器。

3.根据权利要求1或2所述的压缩感知多光子体成像装置，其特征在于，多角度激发装置由二维振镜、微机电设备和摆镜实现。

4.根据权利要求1或2所述的压缩感知多光子体成像装置，其特征在于，信号采集模块由光电倍增管实现。

5.根据权利要求1或2所述的压缩感知多光子体成像装置，其特征在于，在压缩感知多光子体成像装置的系统中，光学系统包含点扫描激发装置、多角度激发装置、光学照明模块和信号采集装置在内，而且该光学系统包括：光电倍增管、第一会聚透镜、滤波片、第一扩束镜、二向色镜、第二扩束镜、物镜、第一振镜、第一准直透镜、第二振镜、第二会聚透镜、第二准直透镜、第三会聚透镜和飞秒激光器；其中，光路中的激发光路包括从飞秒激光器依次经过第三会聚透镜、第二准直透镜、第二会聚透镜、第二振镜、第一准直透镜、第一振镜、第二扩束镜、第二向色镜、物镜到样本，光路中探测光路包括从样本依次经过物镜、第二向色镜、第一扩束镜、滤波片、第一会聚透镜到光电倍增管。

6.根据权利要求5所述的压缩感知多光子体成像装置，其特征在于，光电倍增管用于探测绿色和/或黄色荧光信号，滤波片用于过滤光子信号，第一会聚透镜和第一扩束镜用于提高光子的采集效率。

7.根据权利要求5所述的压缩感知多光子体成像装置，其特征在于，二向色镜用于过滤长波长的激发光，反射短波长的发射光信号到光电倍增管端；第二扩束镜用于调整光束直径的大小以实现需要的低数值孔径激发以及用于消除扫描光路中的像差；第一振镜是点扫描激发装置；第一准直透镜将光束调整为准直光束，第一准直透镜的前焦面处放置第二振镜；第二振镜是多角度激发装置，放置于第一准直透镜的前焦面处和第二会聚透镜的后焦面处；第二会聚透镜用于将光束会聚与第二振镜的二维偏转轴的轴心上，第二会聚透镜与第一准直透镜共同作用实现光束直径的调整；飞秒激光器用于发射产生双光子信号的飞秒脉冲激发光。

8.根据权利要求5所述的压缩感知多光子体成像装置，其特征在于，第二准直透镜和第三会聚透镜选用同焦距透镜，在第二准直透镜和第三会聚透镜之间的焦面处需放置一个小孔以实现点扩散函数在频率上信息的扩展。

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