光束控制技术极大地增强了生物医学成像及其众多模式，如光学相干断层扫描（OCT）、多光子成像、共焦显微镜和光片显微镜。

2005年，McCormick等人宣布在紧凑性方面取得突破，当时MEMS双轴光束转向MEMS反射镜被用于实现扫描3-D OCT探针，该探针足够小，可以放入标准内窥镜通道[1]研究团队在小型化和降低成本方面的早期成就以及随后的技术更新为医疗行业提供了一条低成本甚至一次性OCT探头的道路。这项技术以多种形式的实现一直备受关注，主要是在学术界[2]和商业产品（如Santec的IVS-300和ARGOS以及Thorlabs的OCTH-1300）中开发手持式OCT探头。

生物医学成像和光束控制技术的应用

近几十年来，OCT和共焦显微镜的发展不断重申了生物医学成像行业对光束控制技术的需求。也就是说，生物医学成像界继续开发和寻找创新的方法和工具，利用光学（显微镜）对越来越小、越来越孤立的组织部分进行成像。

一种这样的方法是使用红外波长的低相干激光束，其可以穿透生物组织，并与仅感测从组织内特定深度返回的光的特殊干涉传感器并排使用。这是OCT方法，用于解析组织中非常窄的X-Y-Z体素（体积像素）。共焦显微镜利用了利用空间针孔区分离焦光的可能性，在没有背景光的情况下提供了高分辨率的3D图像。最后，有一些方法依赖于组织中荧光标记物的非线性激发，例如多光子成像，其依赖于激发三维样本内特定位置的能力。

无论各种成像方法如何实现分辨率，这种分离微小3D体素的能力需要一种能够在组织样本上扫描该传感器并获得更宽区域或体积的3D信息的系统。例如，从细胞器的3D成像到整个细胞或组织区域的成像等。因此，研究人员自然会关注在组织内尽可能任意地移动其成像体素的要求。

随后，这些成像系统的设计者转向扫描镜（传统的检流计扫描仪和现在的MEMS镜），以扫描横向维度上的前两个轴，在OCT应用中通常被称为B扫描和C扫描。同时，可以通过可编程折射或反射透镜元件实现在第三轴上的移动。

从电流计扫描仪到MEMS反射镜的转变

传统的激光扫描成像和显微镜系统的光束扫描部件依赖于体积庞大且高功率消耗的电流计扫描仪。但由于该行业需要更小、更低功率的解决方案，研究人员和制造商正在寻找替代技术。微机电系统（MEMS）反射镜能够为高速光束转向提供紧凑、低成本和低功耗的解决方案，从而满足行业需求。

然而，并不是所有的MEMS反射镜都是相同的，许多反射镜不太适合这个行业。现代MEMS反射镜的主要限定特征是它们的驱动模式：谐振与准静态。共振驱动模式在生物医学成像中是不希望的，因为它失去了对光束位置的任何精细控制。另一方面，准静态提供了对光束的完全可编程控制，允许重新配置扫描区域和速率。在准静态MEMS反射镜中，静电MEMS反射镜是唯一能够提供成像系统所需的显著孔径尺寸和角度规格的MEMS反射镜类型。

Mirrorcle Technologies是静电驱动、无万向节、双轴MEMS反射镜的领先供应商。Mirrorcle的MEMS反射镜总部位于加利福尼亚州里士满，已成为三大商业OCT提供商及其系统（Santec、Wasatch Photonics和ThorLabs）的OCT扫描仪中不可或缺的组件。为了为医生、生物学家和研究人员提供紧凑的OCT成像工具，这些公司依靠Mirrorcle MEMS反射镜实现紧凑、低功耗和低成本的光束转向。

OCT和共焦显微镜的最新发展利用了镜面MEMS反射镜

正在进行的研究和生物医学成像行业的最新发展继续证实了Mirrorcle的MEMS反射镜用于成像系统的适用性和实用性。2017年，杜克大学生物医学工程系、外科学系和病理学系的一个联合团队在设计深层组织成像系统时使用了Mirrorcle MEMS反射镜。他们的双轴OCT（DA-OCT）通过使用基于微机电系统（MEMS）反射镜的新型光束扫描机制，实现了“与前代多光谱多散射低相干干涉术相比，速度提高了100倍”[3]

2018年，杜克大学的另一个团队发现，MEMS反射镜是他们“低成本、便携式OCT系统”中理想的激光束控制组件。该团队最初无法通过使用液体透镜配置来使OCT系统小型化，于是转向MEMS反射镜进行扫描。“与液体透镜相比，MEMS反射镜的孔径更大，导致光斑尺寸更小。此外，通过将扫描和动态聚焦控制分配给两个独立的光学元件，提高了整体扫描速度。通过这种方法，传感器的采集速度成为采集速度的限制步骤”[4]。因此，研究人员能够提供一种便携式、低成本的OCT系统，其成像性能与许多商用系统相当。

在共焦显微镜这一长期依赖检流计扫描仪的显微镜领域，制造商正在寻求既考虑空间又考虑被处理样品完整性的解决方案。共焦显微镜系统通常尺寸非常大，并且通常会在实验室中占据大量空间。此外，为这些显微镜准备的样品本身就无法用于进一步的测试和实验。随后，最新的研究已经投入到创建紧凑、侵入性最小的共焦显微镜系统中。Yin等人在其“用于护理点病理学的基于微型体内MEMS的线扫描双轴共焦显微镜”[5]中使用了Mirrorcle MEMS反射镜。

卡尔蔡司的研究人员用MEMS反射镜突破了共焦显微镜的极限

2019年2月2日，德国耶拿卡尔蔡司公司的Richter等人在旧金山举行的MOEMS和小型化系统第十八届会议上发表了一项新的共焦显微镜系统方法[6]。为了解决现代系统的局限性，Richter博士的团队采用了以客户为中心的方法来设计桌面共焦显微镜系统，以专门适合典型的研究人员。在他们的“集成共焦成像系统”中，该团队考虑到了简化、尺寸和降低成本的需求，同时添加了光学解决方案，以实现他们的成像愿景。这种实现的视觉需要基于准静态MEMS镜对生物组织内的完全任意可编程的3D路径进行成像，该准静态MEMS反射镜提供快速双轴光束转向，而可变形膜聚焦反射镜提供第三轴，可编程针孔允许光效与分辨率的权衡等。

Mirrorcle继续通过研发及其成像开发套件支持生物医学成像研究

自成立以来，Mirrorcle Technologies一直在继续投资研发，使其能够继续提供世界上最快的点对点（准静态）两轴光束转向镜。Mirrorcle的研究人员坚信生物医学成像系统中新的创新解决方案的潜力，该公司随后通过创新更高性能的镜子和降低成本继续参与该行业。

Mirrorcle最近的研发工作已经产生了尺寸更大、速度更快的MEMS反射镜。为了将这些最新突破掌握在生物医学成像研究人员和制造商手中，Mirrorcle Technologies宣布了其“激光雷达/成像开发套件”，该套件已立即上市。