Abstract

This Letter demonstrates a two-dimensional imaging technique that uses a line scan camera to resolve one spatial dimension and temporal modulation to resolve the perpendicular dimension. A temporal intensity modulation, which increases linearly in frequency along one direction is applied to an illumination beam. The modulated light distribution is imaged onto an object then onto a line scan camera oriented perpendicularly to the direction of the modulation sweep. A line diffuser is placed shortly before the line scan camera and diffuses light along the direction of modulation so that each pixel collects all modulation frequencies.

© 2013 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. J. J. Art and M. B. Goodman, Methods Cell Biol. 38, 47 (1993).
    [CrossRef]
  2. R. Carriles, D. N. Schafer, K. E. Sheetz, J. J. Field, R. Cisek, V. Barzda, A. W. Sylvester, and J. A. Squier, Rev. Sci. Instrum. 80, 081101 (2009).
    [CrossRef]
  3. S. H. Yue, M. N. Slipchenko, and J.-X. Cheng, Laser Photon. Rev. 5, 496 (2011).
    [CrossRef]
  4. H. Sari-Sarraf and J. S. Goddard, IEEE Trans. Ind. Appl. 35, 1252 (1999).
    [CrossRef]
  5. W. L. Chan, K. Charan, D. Takhar, K. F. Kelly, R. G. Baraniuk, and D. M. Mittleman, Appl. Phys. Lett. 93, 121105 (2008).
    [CrossRef]
  6. G. Futia, P. Schlup, D. G. Winters, and R. A. Bartels, Opt. Express 19, 1626 (2011).
    [CrossRef]
  7. P. Schlup, G. Futia, and R. A. Bartels, Appl. Phys. Lett. 98, 211115 (2011).
    [CrossRef]
  8. E. E. Hoover, J. J. Field, D. G. Winters, M. D. Young, E. V. Chandler, J. C. Speirs, J. T. Lapenna, S. M. Kim, S.-Y. Ding, R. A. Bartels, J. W. Wang, and J. A. Squier, J. Biophotonics 5, 425 (2012).
    [CrossRef]
  9. S. S. Howard, A. Straub, N. G. Horton, D. Kobat, and C. Xu, Nat. Photonics 7, 33 (2012).
    [CrossRef]
  10. D. J. Higley, D. G. Winters, G. L. Futia, and R. A. Bartels, J. Opt. Soc. Am. A 29, 2579 (2012).
    [CrossRef]
  11. T. R. M. Sales, S. H. Chakmakjian, D. J. Schertler, and G. M. Morris, Proc. SPIE 5530, 133 (2004).
    [CrossRef]
  12. A. D. Ducharme, Opt. Express 15, 14573 (2007).
    [CrossRef]
  13. J. W. Goodman, J. Opt. Soc. Am. 66, 1145 (1976).
    [CrossRef]

2012 (3)

E. E. Hoover, J. J. Field, D. G. Winters, M. D. Young, E. V. Chandler, J. C. Speirs, J. T. Lapenna, S. M. Kim, S.-Y. Ding, R. A. Bartels, J. W. Wang, and J. A. Squier, J. Biophotonics 5, 425 (2012).
[CrossRef]

S. S. Howard, A. Straub, N. G. Horton, D. Kobat, and C. Xu, Nat. Photonics 7, 33 (2012).
[CrossRef]

D. J. Higley, D. G. Winters, G. L. Futia, and R. A. Bartels, J. Opt. Soc. Am. A 29, 2579 (2012).
[CrossRef]

2011 (3)

S. H. Yue, M. N. Slipchenko, and J.-X. Cheng, Laser Photon. Rev. 5, 496 (2011).
[CrossRef]

G. Futia, P. Schlup, D. G. Winters, and R. A. Bartels, Opt. Express 19, 1626 (2011).
[CrossRef]

P. Schlup, G. Futia, and R. A. Bartels, Appl. Phys. Lett. 98, 211115 (2011).
[CrossRef]

2009 (1)

R. Carriles, D. N. Schafer, K. E. Sheetz, J. J. Field, R. Cisek, V. Barzda, A. W. Sylvester, and J. A. Squier, Rev. Sci. Instrum. 80, 081101 (2009).
[CrossRef]

2008 (1)

W. L. Chan, K. Charan, D. Takhar, K. F. Kelly, R. G. Baraniuk, and D. M. Mittleman, Appl. Phys. Lett. 93, 121105 (2008).
[CrossRef]

2007 (1)

2004 (1)

T. R. M. Sales, S. H. Chakmakjian, D. J. Schertler, and G. M. Morris, Proc. SPIE 5530, 133 (2004).
[CrossRef]

1999 (1)

H. Sari-Sarraf and J. S. Goddard, IEEE Trans. Ind. Appl. 35, 1252 (1999).
[CrossRef]

1993 (1)

J. J. Art and M. B. Goodman, Methods Cell Biol. 38, 47 (1993).
[CrossRef]

1976 (1)

Art, J. J.

J. J. Art and M. B. Goodman, Methods Cell Biol. 38, 47 (1993).
[CrossRef]

Baraniuk, R. G.

W. L. Chan, K. Charan, D. Takhar, K. F. Kelly, R. G. Baraniuk, and D. M. Mittleman, Appl. Phys. Lett. 93, 121105 (2008).
[CrossRef]

Bartels, R. A.

E. E. Hoover, J. J. Field, D. G. Winters, M. D. Young, E. V. Chandler, J. C. Speirs, J. T. Lapenna, S. M. Kim, S.-Y. Ding, R. A. Bartels, J. W. Wang, and J. A. Squier, J. Biophotonics 5, 425 (2012).
[CrossRef]

D. J. Higley, D. G. Winters, G. L. Futia, and R. A. Bartels, J. Opt. Soc. Am. A 29, 2579 (2012).
[CrossRef]

G. Futia, P. Schlup, D. G. Winters, and R. A. Bartels, Opt. Express 19, 1626 (2011).
[CrossRef]

P. Schlup, G. Futia, and R. A. Bartels, Appl. Phys. Lett. 98, 211115 (2011).
[CrossRef]

Barzda, V.

R. Carriles, D. N. Schafer, K. E. Sheetz, J. J. Field, R. Cisek, V. Barzda, A. W. Sylvester, and J. A. Squier, Rev. Sci. Instrum. 80, 081101 (2009).
[CrossRef]

Carriles, R.

R. Carriles, D. N. Schafer, K. E. Sheetz, J. J. Field, R. Cisek, V. Barzda, A. W. Sylvester, and J. A. Squier, Rev. Sci. Instrum. 80, 081101 (2009).
[CrossRef]

Chakmakjian, S. H.

T. R. M. Sales, S. H. Chakmakjian, D. J. Schertler, and G. M. Morris, Proc. SPIE 5530, 133 (2004).
[CrossRef]

Chan, W. L.

W. L. Chan, K. Charan, D. Takhar, K. F. Kelly, R. G. Baraniuk, and D. M. Mittleman, Appl. Phys. Lett. 93, 121105 (2008).
[CrossRef]

Chandler, E. V.

E. E. Hoover, J. J. Field, D. G. Winters, M. D. Young, E. V. Chandler, J. C. Speirs, J. T. Lapenna, S. M. Kim, S.-Y. Ding, R. A. Bartels, J. W. Wang, and J. A. Squier, J. Biophotonics 5, 425 (2012).
[CrossRef]

Charan, K.

W. L. Chan, K. Charan, D. Takhar, K. F. Kelly, R. G. Baraniuk, and D. M. Mittleman, Appl. Phys. Lett. 93, 121105 (2008).
[CrossRef]

Cheng, J.-X.

S. H. Yue, M. N. Slipchenko, and J.-X. Cheng, Laser Photon. Rev. 5, 496 (2011).
[CrossRef]

Cisek, R.

R. Carriles, D. N. Schafer, K. E. Sheetz, J. J. Field, R. Cisek, V. Barzda, A. W. Sylvester, and J. A. Squier, Rev. Sci. Instrum. 80, 081101 (2009).
[CrossRef]

Ding, S.-Y.

E. E. Hoover, J. J. Field, D. G. Winters, M. D. Young, E. V. Chandler, J. C. Speirs, J. T. Lapenna, S. M. Kim, S.-Y. Ding, R. A. Bartels, J. W. Wang, and J. A. Squier, J. Biophotonics 5, 425 (2012).
[CrossRef]

Ducharme, A. D.

Field, J. J.

E. E. Hoover, J. J. Field, D. G. Winters, M. D. Young, E. V. Chandler, J. C. Speirs, J. T. Lapenna, S. M. Kim, S.-Y. Ding, R. A. Bartels, J. W. Wang, and J. A. Squier, J. Biophotonics 5, 425 (2012).
[CrossRef]

R. Carriles, D. N. Schafer, K. E. Sheetz, J. J. Field, R. Cisek, V. Barzda, A. W. Sylvester, and J. A. Squier, Rev. Sci. Instrum. 80, 081101 (2009).
[CrossRef]

Futia, G.

P. Schlup, G. Futia, and R. A. Bartels, Appl. Phys. Lett. 98, 211115 (2011).
[CrossRef]

G. Futia, P. Schlup, D. G. Winters, and R. A. Bartels, Opt. Express 19, 1626 (2011).
[CrossRef]

Futia, G. L.

Goddard, J. S.

H. Sari-Sarraf and J. S. Goddard, IEEE Trans. Ind. Appl. 35, 1252 (1999).
[CrossRef]

Goodman, J. W.

Goodman, M. B.

J. J. Art and M. B. Goodman, Methods Cell Biol. 38, 47 (1993).
[CrossRef]

Higley, D. J.

Hoover, E. E.

E. E. Hoover, J. J. Field, D. G. Winters, M. D. Young, E. V. Chandler, J. C. Speirs, J. T. Lapenna, S. M. Kim, S.-Y. Ding, R. A. Bartels, J. W. Wang, and J. A. Squier, J. Biophotonics 5, 425 (2012).
[CrossRef]

Horton, N. G.

S. S. Howard, A. Straub, N. G. Horton, D. Kobat, and C. Xu, Nat. Photonics 7, 33 (2012).
[CrossRef]

Howard, S. S.

S. S. Howard, A. Straub, N. G. Horton, D. Kobat, and C. Xu, Nat. Photonics 7, 33 (2012).
[CrossRef]

Kelly, K. F.

W. L. Chan, K. Charan, D. Takhar, K. F. Kelly, R. G. Baraniuk, and D. M. Mittleman, Appl. Phys. Lett. 93, 121105 (2008).
[CrossRef]

Kim, S. M.

E. E. Hoover, J. J. Field, D. G. Winters, M. D. Young, E. V. Chandler, J. C. Speirs, J. T. Lapenna, S. M. Kim, S.-Y. Ding, R. A. Bartels, J. W. Wang, and J. A. Squier, J. Biophotonics 5, 425 (2012).
[CrossRef]

Kobat, D.

S. S. Howard, A. Straub, N. G. Horton, D. Kobat, and C. Xu, Nat. Photonics 7, 33 (2012).
[CrossRef]

Lapenna, J. T.

E. E. Hoover, J. J. Field, D. G. Winters, M. D. Young, E. V. Chandler, J. C. Speirs, J. T. Lapenna, S. M. Kim, S.-Y. Ding, R. A. Bartels, J. W. Wang, and J. A. Squier, J. Biophotonics 5, 425 (2012).
[CrossRef]

Mittleman, D. M.

W. L. Chan, K. Charan, D. Takhar, K. F. Kelly, R. G. Baraniuk, and D. M. Mittleman, Appl. Phys. Lett. 93, 121105 (2008).
[CrossRef]

Morris, G. M.

T. R. M. Sales, S. H. Chakmakjian, D. J. Schertler, and G. M. Morris, Proc. SPIE 5530, 133 (2004).
[CrossRef]

Sales, T. R. M.

T. R. M. Sales, S. H. Chakmakjian, D. J. Schertler, and G. M. Morris, Proc. SPIE 5530, 133 (2004).
[CrossRef]

Sari-Sarraf, H.

H. Sari-Sarraf and J. S. Goddard, IEEE Trans. Ind. Appl. 35, 1252 (1999).
[CrossRef]

Schafer, D. N.

R. Carriles, D. N. Schafer, K. E. Sheetz, J. J. Field, R. Cisek, V. Barzda, A. W. Sylvester, and J. A. Squier, Rev. Sci. Instrum. 80, 081101 (2009).
[CrossRef]

Schertler, D. J.

T. R. M. Sales, S. H. Chakmakjian, D. J. Schertler, and G. M. Morris, Proc. SPIE 5530, 133 (2004).
[CrossRef]

Schlup, P.

G. Futia, P. Schlup, D. G. Winters, and R. A. Bartels, Opt. Express 19, 1626 (2011).
[CrossRef]

P. Schlup, G. Futia, and R. A. Bartels, Appl. Phys. Lett. 98, 211115 (2011).
[CrossRef]

Sheetz, K. E.

R. Carriles, D. N. Schafer, K. E. Sheetz, J. J. Field, R. Cisek, V. Barzda, A. W. Sylvester, and J. A. Squier, Rev. Sci. Instrum. 80, 081101 (2009).
[CrossRef]

Slipchenko, M. N.

S. H. Yue, M. N. Slipchenko, and J.-X. Cheng, Laser Photon. Rev. 5, 496 (2011).
[CrossRef]

Speirs, J. C.

E. E. Hoover, J. J. Field, D. G. Winters, M. D. Young, E. V. Chandler, J. C. Speirs, J. T. Lapenna, S. M. Kim, S.-Y. Ding, R. A. Bartels, J. W. Wang, and J. A. Squier, J. Biophotonics 5, 425 (2012).
[CrossRef]

Squier, J. A.

E. E. Hoover, J. J. Field, D. G. Winters, M. D. Young, E. V. Chandler, J. C. Speirs, J. T. Lapenna, S. M. Kim, S.-Y. Ding, R. A. Bartels, J. W. Wang, and J. A. Squier, J. Biophotonics 5, 425 (2012).
[CrossRef]

R. Carriles, D. N. Schafer, K. E. Sheetz, J. J. Field, R. Cisek, V. Barzda, A. W. Sylvester, and J. A. Squier, Rev. Sci. Instrum. 80, 081101 (2009).
[CrossRef]

Straub, A.

S. S. Howard, A. Straub, N. G. Horton, D. Kobat, and C. Xu, Nat. Photonics 7, 33 (2012).
[CrossRef]

Sylvester, A. W.

R. Carriles, D. N. Schafer, K. E. Sheetz, J. J. Field, R. Cisek, V. Barzda, A. W. Sylvester, and J. A. Squier, Rev. Sci. Instrum. 80, 081101 (2009).
[CrossRef]

Takhar, D.

W. L. Chan, K. Charan, D. Takhar, K. F. Kelly, R. G. Baraniuk, and D. M. Mittleman, Appl. Phys. Lett. 93, 121105 (2008).
[CrossRef]

Wang, J. W.

E. E. Hoover, J. J. Field, D. G. Winters, M. D. Young, E. V. Chandler, J. C. Speirs, J. T. Lapenna, S. M. Kim, S.-Y. Ding, R. A. Bartels, J. W. Wang, and J. A. Squier, J. Biophotonics 5, 425 (2012).
[CrossRef]

Winters, D. G.

E. E. Hoover, J. J. Field, D. G. Winters, M. D. Young, E. V. Chandler, J. C. Speirs, J. T. Lapenna, S. M. Kim, S.-Y. Ding, R. A. Bartels, J. W. Wang, and J. A. Squier, J. Biophotonics 5, 425 (2012).
[CrossRef]

D. J. Higley, D. G. Winters, G. L. Futia, and R. A. Bartels, J. Opt. Soc. Am. A 29, 2579 (2012).
[CrossRef]

G. Futia, P. Schlup, D. G. Winters, and R. A. Bartels, Opt. Express 19, 1626 (2011).
[CrossRef]

Xu, C.

S. S. Howard, A. Straub, N. G. Horton, D. Kobat, and C. Xu, Nat. Photonics 7, 33 (2012).
[CrossRef]

Young, M. D.

E. E. Hoover, J. J. Field, D. G. Winters, M. D. Young, E. V. Chandler, J. C. Speirs, J. T. Lapenna, S. M. Kim, S.-Y. Ding, R. A. Bartels, J. W. Wang, and J. A. Squier, J. Biophotonics 5, 425 (2012).
[CrossRef]

Yue, S. H.

S. H. Yue, M. N. Slipchenko, and J.-X. Cheng, Laser Photon. Rev. 5, 496 (2011).
[CrossRef]

Appl. Phys. Lett. (2)

W. L. Chan, K. Charan, D. Takhar, K. F. Kelly, R. G. Baraniuk, and D. M. Mittleman, Appl. Phys. Lett. 93, 121105 (2008).
[CrossRef]

P. Schlup, G. Futia, and R. A. Bartels, Appl. Phys. Lett. 98, 211115 (2011).
[CrossRef]

IEEE Trans. Ind. Appl. (1)

H. Sari-Sarraf and J. S. Goddard, IEEE Trans. Ind. Appl. 35, 1252 (1999).
[CrossRef]

J. Biophotonics (1)

E. E. Hoover, J. J. Field, D. G. Winters, M. D. Young, E. V. Chandler, J. C. Speirs, J. T. Lapenna, S. M. Kim, S.-Y. Ding, R. A. Bartels, J. W. Wang, and J. A. Squier, J. Biophotonics 5, 425 (2012).
[CrossRef]

J. Opt. Soc. Am. (1)

J. Opt. Soc. Am. A (1)

Laser Photon. Rev. (1)

S. H. Yue, M. N. Slipchenko, and J.-X. Cheng, Laser Photon. Rev. 5, 496 (2011).
[CrossRef]

Methods Cell Biol. (1)

J. J. Art and M. B. Goodman, Methods Cell Biol. 38, 47 (1993).
[CrossRef]

Nat. Photonics (1)

S. S. Howard, A. Straub, N. G. Horton, D. Kobat, and C. Xu, Nat. Photonics 7, 33 (2012).
[CrossRef]

Opt. Express (2)

Proc. SPIE (1)

T. R. M. Sales, S. H. Chakmakjian, D. J. Schertler, and G. M. Morris, Proc. SPIE 5530, 133 (2004).
[CrossRef]

Rev. Sci. Instrum. (1)

R. Carriles, D. N. Schafer, K. E. Sheetz, J. J. Field, R. Cisek, V. Barzda, A. W. Sylvester, and J. A. Squier, Rev. Sci. Instrum. 80, 081101 (2009).
[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.

Optical setup for two-dimensional SPIFI through parallel acquisition of line images used by the experiments described.

Fig. 2.
Fig. 2.

Retrieved image of an absorptive object (man), through averaging of (a) 1, (b) 2, (c) 5, and (d) 20 individual retrieved images, with the line diffuser moved 250μm along x and y between images.

Fig. 3.
Fig. 3.

Statistical properties of obtained speckle patterns with no object. (a) 25-bin histogram of normalized intensities for all single images. (b) 25-bin histogram of intensities for images obtained by averaging 10 directly retrieved images. (c) Autocorrelation function of a speckle pattern. (d) Contrast of retrieved speckle pattern as a function of the number of averaged directly retrieved images with error bars (solid), and expected inverse square root dependence on the number of averaged shots (dashed).

Metrics