Abstract

We demonstrate a new implementation of complex spectral optical coherence tomography (OCT) in biomedical imaging. By reconstruction of both amplitude and phase we are able to use the negative and positive optical path differences to get images of objects of considerable thickness. An accompanying reduction of coherent noise improves the quality of the images. The property of the complex spectral OCT that permits the measurement range to be increased and permits the simultaneous use of phase and amplitude in spectral systems was not described previously. To show the potential of this technique we measured an anterior chamber of a porcine eye in vitro.

© 2002 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
    [CrossRef] [PubMed]
  2. A. F. Fercher, J. Biomed. Opt. 1, 157 (1996).
    [CrossRef] [PubMed]
  3. A. F. Fercher, C. K. Hitzenberger, G. Kamp, and S. Y. El-Zaiat, Opt. Commun. 117, 43 (1995).
    [CrossRef]
  4. A. Eigensee, G. Hausler, J. M. Hermann, and M. W. Lindner, Proc. SPIE 2925, 169 (1996).
    [CrossRef]
  5. F. Lexer, C. K. Hitzenberger, A. F. Fercher, and M. Kulhavy, Appl. Opt. 36, 6548 (1997).
    [CrossRef]
  6. U. H. P. Haberland, V. Blazek, and H. J. Schmitt, J. Biomed. Opt. 3, 259 (1998).
    [CrossRef] [PubMed]
  7. I. Zeylikowich, A. Gilerson, and R. R. Alfano, Opt. Lett. 23, 1797 (1998).
    [CrossRef]
  8. M. Wojtkowski, R. Leitgeb, A. Kowalczyk, and A. Fercher, Proc. SPIE4619 (to be published).
  9. R. Leitgeb, M. Wojtkowski, C. K. Hitzenberger, M. Sticker, A. Kowalczyk, and A. F. Fercher, Opt. Lett. 25, 820 (2000).
    [CrossRef]
  10. A. F. Zuluaga and R. Richards-Kortum, Opt. Lett. 24, 519 (1999).
    [CrossRef]
  11. G. Hausler and M. W. Lindner, J. Biomed. Opt. 3, 21 (1998).
    [CrossRef]
  12. A. F. Fercher, R. Leitgeb, C. K. Hitzenberger, H. Sattmann, and M. Wojtkowski, Proc. SPIE 3564, 173 (1999).
    [CrossRef]
  13. J. Schmit and K. Creath, Appl. Opt. 34, 3610 (1995).
    [CrossRef] [PubMed]

2000 (1)

1999 (2)

A. F. Zuluaga and R. Richards-Kortum, Opt. Lett. 24, 519 (1999).
[CrossRef]

A. F. Fercher, R. Leitgeb, C. K. Hitzenberger, H. Sattmann, and M. Wojtkowski, Proc. SPIE 3564, 173 (1999).
[CrossRef]

1998 (3)

I. Zeylikowich, A. Gilerson, and R. R. Alfano, Opt. Lett. 23, 1797 (1998).
[CrossRef]

U. H. P. Haberland, V. Blazek, and H. J. Schmitt, J. Biomed. Opt. 3, 259 (1998).
[CrossRef] [PubMed]

G. Hausler and M. W. Lindner, J. Biomed. Opt. 3, 21 (1998).
[CrossRef]

1997 (1)

1996 (2)

A. F. Fercher, J. Biomed. Opt. 1, 157 (1996).
[CrossRef] [PubMed]

A. Eigensee, G. Hausler, J. M. Hermann, and M. W. Lindner, Proc. SPIE 2925, 169 (1996).
[CrossRef]

1995 (2)

A. F. Fercher, C. K. Hitzenberger, G. Kamp, and S. Y. El-Zaiat, Opt. Commun. 117, 43 (1995).
[CrossRef]

J. Schmit and K. Creath, Appl. Opt. 34, 3610 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

1991 (1)

D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Alfano, R. R.

Blazek, V.

U. H. P. Haberland, V. Blazek, and H. J. Schmitt, J. Biomed. Opt. 3, 259 (1998).
[CrossRef] [PubMed]

Chang, W.

D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Creath, K.

Eigensee, A.

A. Eigensee, G. Hausler, J. M. Hermann, and M. W. Lindner, Proc. SPIE 2925, 169 (1996).
[CrossRef]

El-Zaiat, S. Y.

A. F. Fercher, C. K. Hitzenberger, G. Kamp, and S. Y. El-Zaiat, Opt. Commun. 117, 43 (1995).
[CrossRef]

Fercher, A.

M. Wojtkowski, R. Leitgeb, A. Kowalczyk, and A. Fercher, Proc. SPIE4619 (to be published).

Fercher, A. F.

R. Leitgeb, M. Wojtkowski, C. K. Hitzenberger, M. Sticker, A. Kowalczyk, and A. F. Fercher, Opt. Lett. 25, 820 (2000).
[CrossRef]

A. F. Fercher, R. Leitgeb, C. K. Hitzenberger, H. Sattmann, and M. Wojtkowski, Proc. SPIE 3564, 173 (1999).
[CrossRef]

F. Lexer, C. K. Hitzenberger, A. F. Fercher, and M. Kulhavy, Appl. Opt. 36, 6548 (1997).
[CrossRef]

A. F. Fercher, J. Biomed. Opt. 1, 157 (1996).
[CrossRef] [PubMed]

A. F. Fercher, C. K. Hitzenberger, G. Kamp, and S. Y. El-Zaiat, Opt. Commun. 117, 43 (1995).
[CrossRef]

Flotte, T.

D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Fujimoto, J. G.

D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Gilerson, A.

Gregory, K.

D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Haberland, U. H. P.

U. H. P. Haberland, V. Blazek, and H. J. Schmitt, J. Biomed. Opt. 3, 259 (1998).
[CrossRef] [PubMed]

Hausler, G.

G. Hausler and M. W. Lindner, J. Biomed. Opt. 3, 21 (1998).
[CrossRef]

A. Eigensee, G. Hausler, J. M. Hermann, and M. W. Lindner, Proc. SPIE 2925, 169 (1996).
[CrossRef]

Hee, M. R.

D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Hermann, J. M.

A. Eigensee, G. Hausler, J. M. Hermann, and M. W. Lindner, Proc. SPIE 2925, 169 (1996).
[CrossRef]

Hitzenberger, C. K.

R. Leitgeb, M. Wojtkowski, C. K. Hitzenberger, M. Sticker, A. Kowalczyk, and A. F. Fercher, Opt. Lett. 25, 820 (2000).
[CrossRef]

A. F. Fercher, R. Leitgeb, C. K. Hitzenberger, H. Sattmann, and M. Wojtkowski, Proc. SPIE 3564, 173 (1999).
[CrossRef]

F. Lexer, C. K. Hitzenberger, A. F. Fercher, and M. Kulhavy, Appl. Opt. 36, 6548 (1997).
[CrossRef]

A. F. Fercher, C. K. Hitzenberger, G. Kamp, and S. Y. El-Zaiat, Opt. Commun. 117, 43 (1995).
[CrossRef]

Huang, D.

D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Kamp, G.

A. F. Fercher, C. K. Hitzenberger, G. Kamp, and S. Y. El-Zaiat, Opt. Commun. 117, 43 (1995).
[CrossRef]

Kowalczyk, A.

R. Leitgeb, M. Wojtkowski, C. K. Hitzenberger, M. Sticker, A. Kowalczyk, and A. F. Fercher, Opt. Lett. 25, 820 (2000).
[CrossRef]

M. Wojtkowski, R. Leitgeb, A. Kowalczyk, and A. Fercher, Proc. SPIE4619 (to be published).

Kulhavy, M.

Leitgeb, R.

R. Leitgeb, M. Wojtkowski, C. K. Hitzenberger, M. Sticker, A. Kowalczyk, and A. F. Fercher, Opt. Lett. 25, 820 (2000).
[CrossRef]

A. F. Fercher, R. Leitgeb, C. K. Hitzenberger, H. Sattmann, and M. Wojtkowski, Proc. SPIE 3564, 173 (1999).
[CrossRef]

M. Wojtkowski, R. Leitgeb, A. Kowalczyk, and A. Fercher, Proc. SPIE4619 (to be published).

Lexer, F.

Lin, C. P.

D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Lindner, M. W.

G. Hausler and M. W. Lindner, J. Biomed. Opt. 3, 21 (1998).
[CrossRef]

A. Eigensee, G. Hausler, J. M. Hermann, and M. W. Lindner, Proc. SPIE 2925, 169 (1996).
[CrossRef]

Puliafito, C. A.

D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Richards-Kortum, R.

Sattmann, H.

A. F. Fercher, R. Leitgeb, C. K. Hitzenberger, H. Sattmann, and M. Wojtkowski, Proc. SPIE 3564, 173 (1999).
[CrossRef]

Schmit, J.

Schmitt, H. J.

U. H. P. Haberland, V. Blazek, and H. J. Schmitt, J. Biomed. Opt. 3, 259 (1998).
[CrossRef] [PubMed]

Schuman, J. S.

D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Sticker, M.

Stinson, W. G.

D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Swanson, E. A.

D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Wojtkowski, M.

R. Leitgeb, M. Wojtkowski, C. K. Hitzenberger, M. Sticker, A. Kowalczyk, and A. F. Fercher, Opt. Lett. 25, 820 (2000).
[CrossRef]

A. F. Fercher, R. Leitgeb, C. K. Hitzenberger, H. Sattmann, and M. Wojtkowski, Proc. SPIE 3564, 173 (1999).
[CrossRef]

M. Wojtkowski, R. Leitgeb, A. Kowalczyk, and A. Fercher, Proc. SPIE4619 (to be published).

Zeylikowich, I.

Zuluaga, A. F.

Appl. Opt. (2)

J. Biomed. Opt. (3)

A. F. Fercher, J. Biomed. Opt. 1, 157 (1996).
[CrossRef] [PubMed]

U. H. P. Haberland, V. Blazek, and H. J. Schmitt, J. Biomed. Opt. 3, 259 (1998).
[CrossRef] [PubMed]

G. Hausler and M. W. Lindner, J. Biomed. Opt. 3, 21 (1998).
[CrossRef]

Opt. Commun. (1)

A. F. Fercher, C. K. Hitzenberger, G. Kamp, and S. Y. El-Zaiat, Opt. Commun. 117, 43 (1995).
[CrossRef]

Opt. Lett. (3)

Proc. SPIE (2)

A. F. Fercher, R. Leitgeb, C. K. Hitzenberger, H. Sattmann, and M. Wojtkowski, Proc. SPIE 3564, 173 (1999).
[CrossRef]

A. Eigensee, G. Hausler, J. M. Hermann, and M. W. Lindner, Proc. SPIE 2925, 169 (1996).
[CrossRef]

Science (1)

D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Other (1)

M. Wojtkowski, R. Leitgeb, A. Kowalczyk, and A. Fercher, Proc. SPIE4619 (to be published).

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.

Alert me when this article is cited.


Figures (3)

Fig. 1
Fig. 1

Schematic of the complex spectral OCT device. SLD, superluminescent diode.

Fig. 2
Fig. 2

Tomographic images of porcine eye’s anterior chamber in vitro obtained by left, spectral OCT and right, complex spectral OCT. LS, lens; IR, iris; CR, cornea; P, post-mortem changes.

Fig. 3
Fig. 3

Axial reconstructions obtained by (a) spectral and (b) complex spectral OCT. Both plots are normalized to the signal at the border of the iris.

Equations (6)

Equations on this page are rendered with MathJax. Learn more.

GUUν=Grrν+nGnmν+2 RenmGnmνexp-2πiντn-τm+2 RenGnrνexp-2πiντn-τr.
FT-1GUUν=Γrrτ+nΓnnτ+nmΓτ+τm-τn+nmΓτ-τm-τn+nΓτ+τr-τn+nΓτ-τr-τn,
Ψˆnrν=nGnrνexp-2πiντn-τr=Ψνexpiϕν.
ϕ=arctan2G2-G42G3-G5-G1,
Ψ=142G2-G42+2G3-G5-G121/2,
FT-1Ψνexpiϕν=nΓτ-τr-τn

Metrics