利用 Optotune可调焦透镜实现高分辨率光学相干断层扫描OCT的快速对焦，液态变焦透镜

光学相干断层扫描（OCT）是一种光学信号采集与处理方法，能够从光学散射介质（如生物组织）中捕获微米级分辨率的三维图像，目前已应用于艺术保护和医疗诊断等领域。在OCT中，使用者需在横向分辨率与轴向视场之间做出权衡，而Optotune公司推出的可调焦透镜可以允许使用者在保证高分辨率的同时有足够大的轴向视场，由于其响应速度快，精度高，可以广泛应用于各种需要光学相干断层扫描的场景中。

与传统透镜通过机械移动改变焦点位置来调焦的方式不同，Optotune液态透镜的电控调焦原理是用装有液体的柔性膜替代常见的玻璃等作为介质。在使用时若要改变焦距，只需发出微小的电流信号，通过挤压或拉伸柔性膜改变表面曲率的方式来实现焦距的变化。由于没有机械位移，整个过程的响应时间在几毫秒且精度极高。

使用可调焦透镜调焦能避免发生机械位移

通常，无论是在单分辨率光学断层扫描还是双分辨率光学断层扫描中，只有采用小焦斑才能获得较高的分辨率，而小焦斑一般只能通过采用高数值孔径的光学系统来实现。然而，高数值孔径会导致焦深减小，进而使轴向视野变窄。Optotune液态可调焦透镜可以在保证高数值孔径的前提下通过改变焦点位置来模拟更大的轴向视野，很好的解决了OCT中的一大痛点。同时，由于可调焦透镜快速调焦的过程不涉及任何机械运动，使得整个系统的响应速度快，精度高并且可靠性很好。

a）低数值孔径 b）高数值孔径和 c）引入可变焦透镜的高数值孔径

液态透镜在OCT领域的应用

1） 皮肤OCT

在皮肤OCT系统中，光源出射的激光被引导进入一个2x2的光纤耦合器，耦合器将入射光分配到样本光纤和参考光纤上。从参考光纤出来的光照射到参考镜后被反射回同一根光纤中；而从样本光纤出来的光则照射到横向扫描镜上，这面镜子能够把光束反射后通过聚焦镜聚焦在样品皮肤上，并沿横向扫描皮肤。从样品反射的光会被重新引导返回光纤，之后两束返回光会混合在一起，通过光栅对混合后的光进行光谱分离，并将其在高速线阵摄像头的表面上进行干涉处理后傅里叶变换，从而重建出3D图像。在扫描镜之前放置Optotune的可调焦透镜，由于其快速调焦的能力，可以快速高精度地改变轴向扫描的起始点以获取皮肤表面不同深度的信息并拼接在一起，最终形成完整的皮肤图像。

使用可变焦透镜的皮肤OCT系统

使用可变焦透镜实现皮肤不同深度的扫描

2） 眼部OCT

光学相干断层扫描在眼部检查中也有重要作用，可以高精度测量视网膜厚度等信息以诊断治疗各类眼科疾病。Optotune公司的液态透镜的快速变焦功能能使OCT系统的探测光聚焦在视网膜的不同平面或眼球的不同位置上，也可以实时跟踪眼球的运动并绘制角膜和视网膜的图像。

可变焦透镜在视网膜和角膜处聚焦

适用于OCT的Optotune可调焦透镜产品

       Optotune公司推出的EL-10-30和EL-6-18系列都很适合应用于OCT系统当中，以下是产品参数列表：

对于EL-10-30型号，在电流阶跃变化时的响应时间约为2.5ms。然而，透镜完全稳定下来需要大约15ms的时间。如果希望有更快的响应时间，可以考虑使用尺寸较小的EL-6-18，其响应时间可以达到接近1ms。

Optotune公司的可调焦透镜具有柔性的膜结构，因此无法用标准工艺对其进行涂层处理，但透镜的罩玻璃则可以经过适当的涂层处理。EL-10-30-C提供了两种镀膜方案，适用于可见光和近红外波段；同时，也有提供窄带涂层方案（例如355nm或1064nm）。如果透镜被安装在无尘环境中，也可以不使用罩玻璃。

此外，由于透镜由弹性材料制成，其形状会受到重力的影响。当透镜水平放置时，透镜的均方根波前误差约为0.1λ（525nm测得）。而当透镜直立放置时，必须添加Y像差项，重力引起的Y像差项取决于透镜尺寸、液体密度以及膜片的机械性能。对于光圈小于5mm的透镜，该项影响微乎其微；对于EL-10-30-C-VIS-LD-LP和EL-10-30-C-VIS-LD，其值分别约为0.1λ和0.2λ。虽然可以使用更坚固的膜来减少Y像差，但这会以牺牲调焦范围为代价。此外，当透镜曲率较小（焦距较长）时，其波前误差较小。因此，建议调整定焦透镜的位置使可调透镜能在对应低电流值的长焦距范围内工作。

不同方向和型号的波前误差：

Optotune公司推出的EL系列液态透镜具备调焦速度快，稳定性好，性价比高的优势，很好地解决了传统OCT系统中横向分辨率与轴向视野之间的矛盾，为皮肤成像、眼科诊断等医疗与科研场景提供了灵活、精准且可靠的方案。如果您有兴趣了解液态透镜的相关信息，欢迎联系我们的技术团队。