Abstract

A method for performing miniature endoscopy with a high number of resolvable points is presented. This approach, spectrally encoded endoscopy (SEE), uses a broad-bandwidth light source and a diffraction grating to simultaneously detected the reflectivity at multiple points along a transverse line within the sample. As opposed to images from miniature optical fiber bundle endoscopes, the number of resolvable points in SEE images is dependent on the spectral width and the groove density of the diffraction grating. We acquired images of a human finger in vivo, using a 550µm-diameter SEE system to demonstrate the feasibility of this technique.

© 2002 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. J. R. Feste, J. Reproduction 41, 309 (1996).
  2. P. M. Fuller, Am. J. Obstet. Gynecol. 174, 1757 (1995).
    [CrossRef]
  3. Y. Ville, A. Khalil, T. Homphray, and G. Moscoso, Prenatal Diagnosis 17, 1237 (1997).
    [CrossRef]
  4. E. A. Reece, Obstet. Gynecol. Clinics North Am. 24, 111–121 (1997).
    [CrossRef]
  5. K. W. Shen, J. Wu, J. S. Lu, Q. X. Han, Z. Z. Shen, M. Nguyen, Z. M. Shao, and S. H. Barsky, Cancer 89, 1512 (2000).
    [CrossRef] [PubMed]
  6. M. Gangemi, F. Maiuiri, U. Godano, C. Mascari, P. L. Longatti, and M. Marzucco, Minimally Invasive Neurosurgery 43, 153–158 (2000).
    [CrossRef]
  7. T. Yamaguchi, T. Hara, T. Tsuyuguchi, T. Ishihara, S. Tsuchiya, M. Saitou, and H. Saisho, Gastrointestinal Endoscopy 52, 67 (2000).
    [CrossRef]
  8. Y. Uchida, N. Fumitaka, T. Tomaru, T. Morita, T. Oshima, T. Sasaki, S. Morizuki, and J. Hirose, Am. Heart J. 130, 195 (1995).
    [CrossRef] [PubMed]
  9. E. D. Pisano, L. L. Fajardo, J. Tsimikas, N. Sneige, W. J. Frable, C. A. Gatsonis, W. P. Evans, I. Tocino, and B. J. McNeill, Cancer 82, 679–688 (1988).
  10. M. T. Tatagiba, C. Matthies, and M. Samii, Neurosurgery 38, 737 (1996).
    [CrossRef] [PubMed]
  11. M. S. Benninger, Am. J. Rhinol. 11, 177 (1997).
    [CrossRef] [PubMed]
  12. E. J. Seibel, Q. J. Smithwick, C. M. Brown, and P. G. Reinhall, in Proc. SPIE 4058, 29 (2001).
    [CrossRef]
  13. G. J. Tearney, S. A. Boppart, B. E. Bouma, M. E. Brezinski, N. J. Weissman, J. F. Southern, and J. G. Fujimoto, Opt. Lett. 21, 1 (1996).
    [CrossRef]
  14. G. J. Tearney, R. H. Webb, and B. E. Bouma, Opt. Lett. 23, 1152 (1998).
    [CrossRef]

2001 (1)

E. J. Seibel, Q. J. Smithwick, C. M. Brown, and P. G. Reinhall, in Proc. SPIE 4058, 29 (2001).
[CrossRef]

2000 (3)

K. W. Shen, J. Wu, J. S. Lu, Q. X. Han, Z. Z. Shen, M. Nguyen, Z. M. Shao, and S. H. Barsky, Cancer 89, 1512 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

M. Gangemi, F. Maiuiri, U. Godano, C. Mascari, P. L. Longatti, and M. Marzucco, Minimally Invasive Neurosurgery 43, 153–158 (2000).
[CrossRef]

T. Yamaguchi, T. Hara, T. Tsuyuguchi, T. Ishihara, S. Tsuchiya, M. Saitou, and H. Saisho, Gastrointestinal Endoscopy 52, 67 (2000).
[CrossRef]

1998 (1)

1997 (3)

M. S. Benninger, Am. J. Rhinol. 11, 177 (1997).
[CrossRef] [PubMed]

Y. Ville, A. Khalil, T. Homphray, and G. Moscoso, Prenatal Diagnosis 17, 1237 (1997).
[CrossRef]

E. A. Reece, Obstet. Gynecol. Clinics North Am. 24, 111–121 (1997).
[CrossRef]

1996 (3)

J. R. Feste, J. Reproduction 41, 309 (1996).

M. T. Tatagiba, C. Matthies, and M. Samii, Neurosurgery 38, 737 (1996).
[CrossRef] [PubMed]

G. J. Tearney, S. A. Boppart, B. E. Bouma, M. E. Brezinski, N. J. Weissman, J. F. Southern, and J. G. Fujimoto, Opt. Lett. 21, 1 (1996).
[CrossRef]

1995 (2)

P. M. Fuller, Am. J. Obstet. Gynecol. 174, 1757 (1995).
[CrossRef]

Y. Uchida, N. Fumitaka, T. Tomaru, T. Morita, T. Oshima, T. Sasaki, S. Morizuki, and J. Hirose, Am. Heart J. 130, 195 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

1988 (1)

E. D. Pisano, L. L. Fajardo, J. Tsimikas, N. Sneige, W. J. Frable, C. A. Gatsonis, W. P. Evans, I. Tocino, and B. J. McNeill, Cancer 82, 679–688 (1988).

Barsky, S. H.

K. W. Shen, J. Wu, J. S. Lu, Q. X. Han, Z. Z. Shen, M. Nguyen, Z. M. Shao, and S. H. Barsky, Cancer 89, 1512 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Benninger, M. S.

M. S. Benninger, Am. J. Rhinol. 11, 177 (1997).
[CrossRef] [PubMed]

Boppart, S. A.

Bouma, B. E.

Brezinski, M. E.

Brown, C. M.

E. J. Seibel, Q. J. Smithwick, C. M. Brown, and P. G. Reinhall, in Proc. SPIE 4058, 29 (2001).
[CrossRef]

Evans, W. P.

E. D. Pisano, L. L. Fajardo, J. Tsimikas, N. Sneige, W. J. Frable, C. A. Gatsonis, W. P. Evans, I. Tocino, and B. J. McNeill, Cancer 82, 679–688 (1988).

Fajardo, L. L.

E. D. Pisano, L. L. Fajardo, J. Tsimikas, N. Sneige, W. J. Frable, C. A. Gatsonis, W. P. Evans, I. Tocino, and B. J. McNeill, Cancer 82, 679–688 (1988).

Feste, J. R.

J. R. Feste, J. Reproduction 41, 309 (1996).

Frable, W. J.

E. D. Pisano, L. L. Fajardo, J. Tsimikas, N. Sneige, W. J. Frable, C. A. Gatsonis, W. P. Evans, I. Tocino, and B. J. McNeill, Cancer 82, 679–688 (1988).

Fujimoto, J. G.

Fuller, P. M.

P. M. Fuller, Am. J. Obstet. Gynecol. 174, 1757 (1995).
[CrossRef]

Fumitaka, N.

Y. Uchida, N. Fumitaka, T. Tomaru, T. Morita, T. Oshima, T. Sasaki, S. Morizuki, and J. Hirose, Am. Heart J. 130, 195 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

Gangemi, M.

M. Gangemi, F. Maiuiri, U. Godano, C. Mascari, P. L. Longatti, and M. Marzucco, Minimally Invasive Neurosurgery 43, 153–158 (2000).
[CrossRef]

Gatsonis, C. A.

E. D. Pisano, L. L. Fajardo, J. Tsimikas, N. Sneige, W. J. Frable, C. A. Gatsonis, W. P. Evans, I. Tocino, and B. J. McNeill, Cancer 82, 679–688 (1988).

Godano, U.

M. Gangemi, F. Maiuiri, U. Godano, C. Mascari, P. L. Longatti, and M. Marzucco, Minimally Invasive Neurosurgery 43, 153–158 (2000).
[CrossRef]

Han, Q. X.

K. W. Shen, J. Wu, J. S. Lu, Q. X. Han, Z. Z. Shen, M. Nguyen, Z. M. Shao, and S. H. Barsky, Cancer 89, 1512 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Hara, T.

T. Yamaguchi, T. Hara, T. Tsuyuguchi, T. Ishihara, S. Tsuchiya, M. Saitou, and H. Saisho, Gastrointestinal Endoscopy 52, 67 (2000).
[CrossRef]

Hirose, J.

Y. Uchida, N. Fumitaka, T. Tomaru, T. Morita, T. Oshima, T. Sasaki, S. Morizuki, and J. Hirose, Am. Heart J. 130, 195 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

Homphray, T.

Y. Ville, A. Khalil, T. Homphray, and G. Moscoso, Prenatal Diagnosis 17, 1237 (1997).
[CrossRef]

Ishihara, T.

T. Yamaguchi, T. Hara, T. Tsuyuguchi, T. Ishihara, S. Tsuchiya, M. Saitou, and H. Saisho, Gastrointestinal Endoscopy 52, 67 (2000).
[CrossRef]

Khalil, A.

Y. Ville, A. Khalil, T. Homphray, and G. Moscoso, Prenatal Diagnosis 17, 1237 (1997).
[CrossRef]

Longatti, P. L.

M. Gangemi, F. Maiuiri, U. Godano, C. Mascari, P. L. Longatti, and M. Marzucco, Minimally Invasive Neurosurgery 43, 153–158 (2000).
[CrossRef]

Lu, J. S.

K. W. Shen, J. Wu, J. S. Lu, Q. X. Han, Z. Z. Shen, M. Nguyen, Z. M. Shao, and S. H. Barsky, Cancer 89, 1512 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Maiuiri, F.

M. Gangemi, F. Maiuiri, U. Godano, C. Mascari, P. L. Longatti, and M. Marzucco, Minimally Invasive Neurosurgery 43, 153–158 (2000).
[CrossRef]

Marzucco, M.

M. Gangemi, F. Maiuiri, U. Godano, C. Mascari, P. L. Longatti, and M. Marzucco, Minimally Invasive Neurosurgery 43, 153–158 (2000).
[CrossRef]

Mascari, C.

M. Gangemi, F. Maiuiri, U. Godano, C. Mascari, P. L. Longatti, and M. Marzucco, Minimally Invasive Neurosurgery 43, 153–158 (2000).
[CrossRef]

Matthies, C.

M. T. Tatagiba, C. Matthies, and M. Samii, Neurosurgery 38, 737 (1996).
[CrossRef] [PubMed]

McNeill, B. J.

E. D. Pisano, L. L. Fajardo, J. Tsimikas, N. Sneige, W. J. Frable, C. A. Gatsonis, W. P. Evans, I. Tocino, and B. J. McNeill, Cancer 82, 679–688 (1988).

Morita, T.

Y. Uchida, N. Fumitaka, T. Tomaru, T. Morita, T. Oshima, T. Sasaki, S. Morizuki, and J. Hirose, Am. Heart J. 130, 195 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

Morizuki, S.

Y. Uchida, N. Fumitaka, T. Tomaru, T. Morita, T. Oshima, T. Sasaki, S. Morizuki, and J. Hirose, Am. Heart J. 130, 195 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

Moscoso, G.

Y. Ville, A. Khalil, T. Homphray, and G. Moscoso, Prenatal Diagnosis 17, 1237 (1997).
[CrossRef]

Nguyen, M.

K. W. Shen, J. Wu, J. S. Lu, Q. X. Han, Z. Z. Shen, M. Nguyen, Z. M. Shao, and S. H. Barsky, Cancer 89, 1512 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Oshima, T.

Y. Uchida, N. Fumitaka, T. Tomaru, T. Morita, T. Oshima, T. Sasaki, S. Morizuki, and J. Hirose, Am. Heart J. 130, 195 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

Pisano, E. D.

E. D. Pisano, L. L. Fajardo, J. Tsimikas, N. Sneige, W. J. Frable, C. A. Gatsonis, W. P. Evans, I. Tocino, and B. J. McNeill, Cancer 82, 679–688 (1988).

Reece, E. A.

E. A. Reece, Obstet. Gynecol. Clinics North Am. 24, 111–121 (1997).
[CrossRef]

Reinhall, P. G.

E. J. Seibel, Q. J. Smithwick, C. M. Brown, and P. G. Reinhall, in Proc. SPIE 4058, 29 (2001).
[CrossRef]

Saisho, H.

T. Yamaguchi, T. Hara, T. Tsuyuguchi, T. Ishihara, S. Tsuchiya, M. Saitou, and H. Saisho, Gastrointestinal Endoscopy 52, 67 (2000).
[CrossRef]

Saitou, M.

T. Yamaguchi, T. Hara, T. Tsuyuguchi, T. Ishihara, S. Tsuchiya, M. Saitou, and H. Saisho, Gastrointestinal Endoscopy 52, 67 (2000).
[CrossRef]

Samii, M.

M. T. Tatagiba, C. Matthies, and M. Samii, Neurosurgery 38, 737 (1996).
[CrossRef] [PubMed]

Sasaki, T.

Y. Uchida, N. Fumitaka, T. Tomaru, T. Morita, T. Oshima, T. Sasaki, S. Morizuki, and J. Hirose, Am. Heart J. 130, 195 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

Seibel, E. J.

E. J. Seibel, Q. J. Smithwick, C. M. Brown, and P. G. Reinhall, in Proc. SPIE 4058, 29 (2001).
[CrossRef]

Shao, Z. M.

K. W. Shen, J. Wu, J. S. Lu, Q. X. Han, Z. Z. Shen, M. Nguyen, Z. M. Shao, and S. H. Barsky, Cancer 89, 1512 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Shen, K. W.

K. W. Shen, J. Wu, J. S. Lu, Q. X. Han, Z. Z. Shen, M. Nguyen, Z. M. Shao, and S. H. Barsky, Cancer 89, 1512 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Shen, Z. Z.

K. W. Shen, J. Wu, J. S. Lu, Q. X. Han, Z. Z. Shen, M. Nguyen, Z. M. Shao, and S. H. Barsky, Cancer 89, 1512 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Smithwick, Q. J.

E. J. Seibel, Q. J. Smithwick, C. M. Brown, and P. G. Reinhall, in Proc. SPIE 4058, 29 (2001).
[CrossRef]

Sneige, N.

E. D. Pisano, L. L. Fajardo, J. Tsimikas, N. Sneige, W. J. Frable, C. A. Gatsonis, W. P. Evans, I. Tocino, and B. J. McNeill, Cancer 82, 679–688 (1988).

Southern, J. F.

Tatagiba, M. T.

M. T. Tatagiba, C. Matthies, and M. Samii, Neurosurgery 38, 737 (1996).
[CrossRef] [PubMed]

Tearney, G. J.

Tocino, I.

E. D. Pisano, L. L. Fajardo, J. Tsimikas, N. Sneige, W. J. Frable, C. A. Gatsonis, W. P. Evans, I. Tocino, and B. J. McNeill, Cancer 82, 679–688 (1988).

Tomaru, T.

Y. Uchida, N. Fumitaka, T. Tomaru, T. Morita, T. Oshima, T. Sasaki, S. Morizuki, and J. Hirose, Am. Heart J. 130, 195 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

Tsimikas, J.

E. D. Pisano, L. L. Fajardo, J. Tsimikas, N. Sneige, W. J. Frable, C. A. Gatsonis, W. P. Evans, I. Tocino, and B. J. McNeill, Cancer 82, 679–688 (1988).

Tsuchiya, S.

T. Yamaguchi, T. Hara, T. Tsuyuguchi, T. Ishihara, S. Tsuchiya, M. Saitou, and H. Saisho, Gastrointestinal Endoscopy 52, 67 (2000).
[CrossRef]

Tsuyuguchi, T.

T. Yamaguchi, T. Hara, T. Tsuyuguchi, T. Ishihara, S. Tsuchiya, M. Saitou, and H. Saisho, Gastrointestinal Endoscopy 52, 67 (2000).
[CrossRef]

Uchida, Y.

Y. Uchida, N. Fumitaka, T. Tomaru, T. Morita, T. Oshima, T. Sasaki, S. Morizuki, and J. Hirose, Am. Heart J. 130, 195 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

Ville, Y.

Y. Ville, A. Khalil, T. Homphray, and G. Moscoso, Prenatal Diagnosis 17, 1237 (1997).
[CrossRef]

Webb, R. H.

Weissman, N. J.

Wu, J.

K. W. Shen, J. Wu, J. S. Lu, Q. X. Han, Z. Z. Shen, M. Nguyen, Z. M. Shao, and S. H. Barsky, Cancer 89, 1512 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Yamaguchi, T.

T. Yamaguchi, T. Hara, T. Tsuyuguchi, T. Ishihara, S. Tsuchiya, M. Saitou, and H. Saisho, Gastrointestinal Endoscopy 52, 67 (2000).
[CrossRef]

Am. Heart J. (1)

Y. Uchida, N. Fumitaka, T. Tomaru, T. Morita, T. Oshima, T. Sasaki, S. Morizuki, and J. Hirose, Am. Heart J. 130, 195 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

Am. J. Obstet. Gynecol. (1)

P. M. Fuller, Am. J. Obstet. Gynecol. 174, 1757 (1995).
[CrossRef]

Am. J. Rhinol. (1)

M. S. Benninger, Am. J. Rhinol. 11, 177 (1997).
[CrossRef] [PubMed]

Cancer (2)

E. D. Pisano, L. L. Fajardo, J. Tsimikas, N. Sneige, W. J. Frable, C. A. Gatsonis, W. P. Evans, I. Tocino, and B. J. McNeill, Cancer 82, 679–688 (1988).

K. W. Shen, J. Wu, J. S. Lu, Q. X. Han, Z. Z. Shen, M. Nguyen, Z. M. Shao, and S. H. Barsky, Cancer 89, 1512 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Gastrointestinal Endoscopy (1)

T. Yamaguchi, T. Hara, T. Tsuyuguchi, T. Ishihara, S. Tsuchiya, M. Saitou, and H. Saisho, Gastrointestinal Endoscopy 52, 67 (2000).
[CrossRef]

J. Reproduction (1)

J. R. Feste, J. Reproduction 41, 309 (1996).

Minimally Invasive Neurosurgery (1)

M. Gangemi, F. Maiuiri, U. Godano, C. Mascari, P. L. Longatti, and M. Marzucco, Minimally Invasive Neurosurgery 43, 153–158 (2000).
[CrossRef]

Neurosurgery (1)

M. T. Tatagiba, C. Matthies, and M. Samii, Neurosurgery 38, 737 (1996).
[CrossRef] [PubMed]

Obstet. Gynecol. Clinics North Am. (1)

E. A. Reece, Obstet. Gynecol. Clinics North Am. 24, 111–121 (1997).
[CrossRef]

Opt. Lett. (2)

Prenatal Diagnosis (1)

Y. Ville, A. Khalil, T. Homphray, and G. Moscoso, Prenatal Diagnosis 17, 1237 (1997).
[CrossRef]

Proc. SPIE (1)

E. J. Seibel, Q. J. Smithwick, C. M. Brown, and P. G. Reinhall, in Proc. SPIE 4058, 29 (2001).
[CrossRef]

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 distal optics that make up the SEE probe.

Fig. 2
Fig. 2

Schematic of the spectral encoding apparatus: BS, beam splitter; L, objective lens; TG, holographic transmission grating; A, aperture; RG, reflectance grating; M, imaging spectrometer galvanometer scan mirror.

Fig. 3
Fig. 3

Unprocessed images of human fingers obtained in real-time from a 550µm-diameter SEE feasibility experiment. The fingernail structure, A, and fingerprint detail, B, can be seen.

Equations (1)

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

nΔλdλ0Λ cosθi2.

Metrics