Abstract

A novel solution to problematic ghost images is implemented by using tilted lens elements with polynomial surfaces. Tilting the lens surfaces sends reflections out of the imaging path. The nonrotationally symmetric polynomial surfaces correct aberrations caused by tilts. The complex lens surfaces are fabricated by using gray-scale lithographic patterning of hybrid solgel glass.

© 2006 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. R. A. Buchroeder, "Tilted component optical systems," Ph.D. dissertation (University of Arizona, 1976).
  2. A. H. O. Kärkkäinen, J. T. Rantala, and M. R. Descour, Electron. Lett. 38, 23 (2002).
    [CrossRef]
  3. A. H. O. Kärkkäinen, J. T. Rantala, A. Maaninen, G. E. Jabbour, and M. R. Descour, Adv. Mater. 14, 535 (2002).
    [CrossRef]
  4. M. R. Descour, A. H. O. Kärkkäinen, J. D. Rogers, C. Liang, R. S. Weinstein, J. T. Rantala, B. Kilic, E. Madenci, R. R. Richards-Kortum, E. V. Anslyn, R. D. Dupuis, R. J. Schul, C. G. Willison, and C. P. Tiggis, IEEE J. Quantum Electron. 38, 122 (2002).
    [CrossRef]
  5. K. Sokolov, M. Follen, J. Aaron, I. Pavlova, A. Malpica, R. Lotan, and R. Richards-Kortum, Cancer Res. 631999 (2003).
    [PubMed]
  6. M. A. Neil, R. Juskaitis, and T. Wilson, Opt. Lett. 22, 1905 (1997).
    [CrossRef]
  7. T. S. Tkaczyk, M. Rahman, V. Mack, K. Sokolov, J. D. Rogers, R. Richards-Kortum, and M. R. Descour, Opt. Express 12, 3745 (2004).
    [CrossRef] [PubMed]
  8. J. D. Rogers, A. H. O. Kärkkäinen, T. Tkaczyk, J. T. Rantala, and M. Descour, Opt. Express 12, 1294 (2004).
    [CrossRef] [PubMed]

2004 (2)

2003 (1)

K. Sokolov, M. Follen, J. Aaron, I. Pavlova, A. Malpica, R. Lotan, and R. Richards-Kortum, Cancer Res. 631999 (2003).
[PubMed]

2002 (3)

A. H. O. Kärkkäinen, J. T. Rantala, and M. R. Descour, Electron. Lett. 38, 23 (2002).
[CrossRef]

A. H. O. Kärkkäinen, J. T. Rantala, A. Maaninen, G. E. Jabbour, and M. R. Descour, Adv. Mater. 14, 535 (2002).
[CrossRef]

M. R. Descour, A. H. O. Kärkkäinen, J. D. Rogers, C. Liang, R. S. Weinstein, J. T. Rantala, B. Kilic, E. Madenci, R. R. Richards-Kortum, E. V. Anslyn, R. D. Dupuis, R. J. Schul, C. G. Willison, and C. P. Tiggis, IEEE J. Quantum Electron. 38, 122 (2002).
[CrossRef]

1997 (1)

1976 (1)

R. A. Buchroeder, "Tilted component optical systems," Ph.D. dissertation (University of Arizona, 1976).

Aaron, J.

K. Sokolov, M. Follen, J. Aaron, I. Pavlova, A. Malpica, R. Lotan, and R. Richards-Kortum, Cancer Res. 631999 (2003).
[PubMed]

Anslyn, E. V.

M. R. Descour, A. H. O. Kärkkäinen, J. D. Rogers, C. Liang, R. S. Weinstein, J. T. Rantala, B. Kilic, E. Madenci, R. R. Richards-Kortum, E. V. Anslyn, R. D. Dupuis, R. J. Schul, C. G. Willison, and C. P. Tiggis, IEEE J. Quantum Electron. 38, 122 (2002).
[CrossRef]

Buchroeder, R. A.

R. A. Buchroeder, "Tilted component optical systems," Ph.D. dissertation (University of Arizona, 1976).

Descour, M.

Descour, M. R.

T. S. Tkaczyk, M. Rahman, V. Mack, K. Sokolov, J. D. Rogers, R. Richards-Kortum, and M. R. Descour, Opt. Express 12, 3745 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

A. H. O. Kärkkäinen, J. T. Rantala, and M. R. Descour, Electron. Lett. 38, 23 (2002).
[CrossRef]

A. H. O. Kärkkäinen, J. T. Rantala, A. Maaninen, G. E. Jabbour, and M. R. Descour, Adv. Mater. 14, 535 (2002).
[CrossRef]

M. R. Descour, A. H. O. Kärkkäinen, J. D. Rogers, C. Liang, R. S. Weinstein, J. T. Rantala, B. Kilic, E. Madenci, R. R. Richards-Kortum, E. V. Anslyn, R. D. Dupuis, R. J. Schul, C. G. Willison, and C. P. Tiggis, IEEE J. Quantum Electron. 38, 122 (2002).
[CrossRef]

Dupuis, R. D.

M. R. Descour, A. H. O. Kärkkäinen, J. D. Rogers, C. Liang, R. S. Weinstein, J. T. Rantala, B. Kilic, E. Madenci, R. R. Richards-Kortum, E. V. Anslyn, R. D. Dupuis, R. J. Schul, C. G. Willison, and C. P. Tiggis, IEEE J. Quantum Electron. 38, 122 (2002).
[CrossRef]

Follen, M.

K. Sokolov, M. Follen, J. Aaron, I. Pavlova, A. Malpica, R. Lotan, and R. Richards-Kortum, Cancer Res. 631999 (2003).
[PubMed]

Jabbour, G. E.

A. H. O. Kärkkäinen, J. T. Rantala, A. Maaninen, G. E. Jabbour, and M. R. Descour, Adv. Mater. 14, 535 (2002).
[CrossRef]

Juskaitis, R.

Kärkkäinen, A. H. O.

J. D. Rogers, A. H. O. Kärkkäinen, T. Tkaczyk, J. T. Rantala, and M. Descour, Opt. Express 12, 1294 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

M. R. Descour, A. H. O. Kärkkäinen, J. D. Rogers, C. Liang, R. S. Weinstein, J. T. Rantala, B. Kilic, E. Madenci, R. R. Richards-Kortum, E. V. Anslyn, R. D. Dupuis, R. J. Schul, C. G. Willison, and C. P. Tiggis, IEEE J. Quantum Electron. 38, 122 (2002).
[CrossRef]

A. H. O. Kärkkäinen, J. T. Rantala, A. Maaninen, G. E. Jabbour, and M. R. Descour, Adv. Mater. 14, 535 (2002).
[CrossRef]

A. H. O. Kärkkäinen, J. T. Rantala, and M. R. Descour, Electron. Lett. 38, 23 (2002).
[CrossRef]

Kilic, B.

M. R. Descour, A. H. O. Kärkkäinen, J. D. Rogers, C. Liang, R. S. Weinstein, J. T. Rantala, B. Kilic, E. Madenci, R. R. Richards-Kortum, E. V. Anslyn, R. D. Dupuis, R. J. Schul, C. G. Willison, and C. P. Tiggis, IEEE J. Quantum Electron. 38, 122 (2002).
[CrossRef]

Liang, C.

M. R. Descour, A. H. O. Kärkkäinen, J. D. Rogers, C. Liang, R. S. Weinstein, J. T. Rantala, B. Kilic, E. Madenci, R. R. Richards-Kortum, E. V. Anslyn, R. D. Dupuis, R. J. Schul, C. G. Willison, and C. P. Tiggis, IEEE J. Quantum Electron. 38, 122 (2002).
[CrossRef]

Lotan, R.

K. Sokolov, M. Follen, J. Aaron, I. Pavlova, A. Malpica, R. Lotan, and R. Richards-Kortum, Cancer Res. 631999 (2003).
[PubMed]

Maaninen, A.

A. H. O. Kärkkäinen, J. T. Rantala, A. Maaninen, G. E. Jabbour, and M. R. Descour, Adv. Mater. 14, 535 (2002).
[CrossRef]

Mack, V.

Madenci, E.

M. R. Descour, A. H. O. Kärkkäinen, J. D. Rogers, C. Liang, R. S. Weinstein, J. T. Rantala, B. Kilic, E. Madenci, R. R. Richards-Kortum, E. V. Anslyn, R. D. Dupuis, R. J. Schul, C. G. Willison, and C. P. Tiggis, IEEE J. Quantum Electron. 38, 122 (2002).
[CrossRef]

Malpica, A.

K. Sokolov, M. Follen, J. Aaron, I. Pavlova, A. Malpica, R. Lotan, and R. Richards-Kortum, Cancer Res. 631999 (2003).
[PubMed]

Neil, M. A.

Pavlova, I.

K. Sokolov, M. Follen, J. Aaron, I. Pavlova, A. Malpica, R. Lotan, and R. Richards-Kortum, Cancer Res. 631999 (2003).
[PubMed]

Rahman, M.

Rantala, J. T.

J. D. Rogers, A. H. O. Kärkkäinen, T. Tkaczyk, J. T. Rantala, and M. Descour, Opt. Express 12, 1294 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

M. R. Descour, A. H. O. Kärkkäinen, J. D. Rogers, C. Liang, R. S. Weinstein, J. T. Rantala, B. Kilic, E. Madenci, R. R. Richards-Kortum, E. V. Anslyn, R. D. Dupuis, R. J. Schul, C. G. Willison, and C. P. Tiggis, IEEE J. Quantum Electron. 38, 122 (2002).
[CrossRef]

A. H. O. Kärkkäinen, J. T. Rantala, and M. R. Descour, Electron. Lett. 38, 23 (2002).
[CrossRef]

A. H. O. Kärkkäinen, J. T. Rantala, A. Maaninen, G. E. Jabbour, and M. R. Descour, Adv. Mater. 14, 535 (2002).
[CrossRef]

Richards-Kortum, R.

T. S. Tkaczyk, M. Rahman, V. Mack, K. Sokolov, J. D. Rogers, R. Richards-Kortum, and M. R. Descour, Opt. Express 12, 3745 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

K. Sokolov, M. Follen, J. Aaron, I. Pavlova, A. Malpica, R. Lotan, and R. Richards-Kortum, Cancer Res. 631999 (2003).
[PubMed]

Richards-Kortum, R. R.

M. R. Descour, A. H. O. Kärkkäinen, J. D. Rogers, C. Liang, R. S. Weinstein, J. T. Rantala, B. Kilic, E. Madenci, R. R. Richards-Kortum, E. V. Anslyn, R. D. Dupuis, R. J. Schul, C. G. Willison, and C. P. Tiggis, IEEE J. Quantum Electron. 38, 122 (2002).
[CrossRef]

Rogers, J. D.

T. S. Tkaczyk, M. Rahman, V. Mack, K. Sokolov, J. D. Rogers, R. Richards-Kortum, and M. R. Descour, Opt. Express 12, 3745 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

J. D. Rogers, A. H. O. Kärkkäinen, T. Tkaczyk, J. T. Rantala, and M. Descour, Opt. Express 12, 1294 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

M. R. Descour, A. H. O. Kärkkäinen, J. D. Rogers, C. Liang, R. S. Weinstein, J. T. Rantala, B. Kilic, E. Madenci, R. R. Richards-Kortum, E. V. Anslyn, R. D. Dupuis, R. J. Schul, C. G. Willison, and C. P. Tiggis, IEEE J. Quantum Electron. 38, 122 (2002).
[CrossRef]

Schul, R. J.

M. R. Descour, A. H. O. Kärkkäinen, J. D. Rogers, C. Liang, R. S. Weinstein, J. T. Rantala, B. Kilic, E. Madenci, R. R. Richards-Kortum, E. V. Anslyn, R. D. Dupuis, R. J. Schul, C. G. Willison, and C. P. Tiggis, IEEE J. Quantum Electron. 38, 122 (2002).
[CrossRef]

Sokolov, K.

T. S. Tkaczyk, M. Rahman, V. Mack, K. Sokolov, J. D. Rogers, R. Richards-Kortum, and M. R. Descour, Opt. Express 12, 3745 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

K. Sokolov, M. Follen, J. Aaron, I. Pavlova, A. Malpica, R. Lotan, and R. Richards-Kortum, Cancer Res. 631999 (2003).
[PubMed]

Tiggis, C. P.

M. R. Descour, A. H. O. Kärkkäinen, J. D. Rogers, C. Liang, R. S. Weinstein, J. T. Rantala, B. Kilic, E. Madenci, R. R. Richards-Kortum, E. V. Anslyn, R. D. Dupuis, R. J. Schul, C. G. Willison, and C. P. Tiggis, IEEE J. Quantum Electron. 38, 122 (2002).
[CrossRef]

Tkaczyk, T.

Tkaczyk, T. S.

Weinstein, R. S.

M. R. Descour, A. H. O. Kärkkäinen, J. D. Rogers, C. Liang, R. S. Weinstein, J. T. Rantala, B. Kilic, E. Madenci, R. R. Richards-Kortum, E. V. Anslyn, R. D. Dupuis, R. J. Schul, C. G. Willison, and C. P. Tiggis, IEEE J. Quantum Electron. 38, 122 (2002).
[CrossRef]

Willison, C. G.

M. R. Descour, A. H. O. Kärkkäinen, J. D. Rogers, C. Liang, R. S. Weinstein, J. T. Rantala, B. Kilic, E. Madenci, R. R. Richards-Kortum, E. V. Anslyn, R. D. Dupuis, R. J. Schul, C. G. Willison, and C. P. Tiggis, IEEE J. Quantum Electron. 38, 122 (2002).
[CrossRef]

Wilson, T.

Adv. Mater. (1)

A. H. O. Kärkkäinen, J. T. Rantala, A. Maaninen, G. E. Jabbour, and M. R. Descour, Adv. Mater. 14, 535 (2002).
[CrossRef]

Cancer Res. (1)

K. Sokolov, M. Follen, J. Aaron, I. Pavlova, A. Malpica, R. Lotan, and R. Richards-Kortum, Cancer Res. 631999 (2003).
[PubMed]

Electron. Lett. (1)

A. H. O. Kärkkäinen, J. T. Rantala, and M. R. Descour, Electron. Lett. 38, 23 (2002).
[CrossRef]

IEEE J. Quantum Electron. (1)

M. R. Descour, A. H. O. Kärkkäinen, J. D. Rogers, C. Liang, R. S. Weinstein, J. T. Rantala, B. Kilic, E. Madenci, R. R. Richards-Kortum, E. V. Anslyn, R. D. Dupuis, R. J. Schul, C. G. Willison, and C. P. Tiggis, IEEE J. Quantum Electron. 38, 122 (2002).
[CrossRef]

Opt. Express (2)

Opt. Lett. (1)

Other (1)

R. A. Buchroeder, "Tilted component optical systems," Ph.D. dissertation (University of Arizona, 1976).

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 (4)

Fig. 1
Fig. 1

Optical design: illumination rays (originating on-axis from the left) and reflected rays (shaded) are sent out of the system into baffles. For simplicity, only the reflected rays from (a) the first surface and (b) the third surface are shown. The device works in immersion, and the medium on the far right is water.

Fig. 2
Fig. 2

Left is the spot diagram for the tilted component system. Right is the spot diagram for the worst-case 5% fabrication scaling error. The circles represent the size of the Airy disk with diameter 7.8 μ m . The image points range from ± 0.5 mm in both X and Y directions and represent the imaging of tissue at the detector ( m = 4 ) .

Fig. 3
Fig. 3

Lens surface profile along the x axis, showing (a) both the designed profile (gray) and the fabricated surface (black points) as measured with a Wyko optical profilometer, (b) the fabrication error, and (c) the designed profile linearly scaled to match the fabricated lens surface.

Fig. 4
Fig. 4

Ghost images formed by (a) an untilted conventional system and (b) a tilted-component system. The circles depict the designed field of view (radius 0.5 mm at the image) for the system. In the tilted system, a faint ghost is visible on the right, just overlapping with the field of view.

Equations (1)

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

z ( x , y ) = c ( x 2 + y 2 ) 1 + 1 ( 1 + k ) c 2 ( x 2 + y 2 ) + a 1 x + a 2 y + a 3 x 2 + a 4 x y + a 5 y 2 + a 6 x 3 + a 7 x 2 y + a 8 x y 2 + a 9 y 3 .

Metrics