Abstract

Graded-index (GRIN) lenses serve as a key component for miniature endoscopes because of their small diameters and ease of assembly. However, the nonaplanatic nature of GRIN lenses causes inherent spatial aberrations that lower image resolution and sharpness. Here we present the diagnosis of the aberrations in GRIN probes and the use of adaptive optics to compensate for the wavefront errors in the endoscope. Two different operation schemes based on preset and in situ measurements are demonstrated, both resulting in a substantial reduction of the wavefront error from 0.42 to <0.1 μm.

© 2011 Optical Society of America

PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. C. Liang, K. B. Sung, R. R. Richards-Kortum, and M. R. Descour, Appl. Opt. 41, 4603 (2002).
    [CrossRef]
  2. P. Kim, E. Chung, H. Yamashita, K. E. Hung, A. Mizoguchi, R. Kucherlapati, D. Fukumura, R. K. Jain, and S. H. Yun, Nat. Methods 7, 303 (2010).
    [CrossRef]
  3. R. P. J. Barretto, T. H. Ko, J. C. Jung, T. J. Wang, G. Capps, A. C. Waters, Y. Ziv, A. Attardo, L. Recht, and M. J. Schnitzer, Nat. Med. 17, 223 (2011).
    [CrossRef]
  4. Z. G. Fan, J. Spencer, Y. Lu, C. Pitsillides, G. Singh, P. Kim, S. Yun, T. Strom, C. Lin, and M. Koulmanda, Nat. Med. 16, 718 (2010).
    [CrossRef]
  5. D. T. Moore, Appl. Opt. 19, 1035 (1980).
    [CrossRef]
  6. R. P. J. Barretto, B. Messerschmidt, and M. J. Schnitzer, Nat. Methods 6, 511 (2009).
    [CrossRef]
  7. M. J. Booth, M. A. A. Neil, R. Juškaitis, and T. Wilson, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 99, 5788 (2002).
    [CrossRef]
  8. A. Roorda, F. Romero-Borja, W. J. Donnelly, H. Queener, T. J. Hebert, and M. C. W. Campbell, Opt. Express 10, 405(2002).
  9. F. Bortoletto, C. Bonoli, P. Panizzolo, C. D. Ciubotaru, and F. Mammano, PLoS ONE 6, e22321.
  10. D. Debarre, M. J. Booth, and T. Wilson, Opt. Express 15, 8176 (2007).
    [CrossRef]
  11. T. Sakamoto, Appl. Opt. 25, 2613 (1986).
    [CrossRef]
  12. R. J. Zawadzki, S. S. Choi, A. R. Fuller, J. W. Evans, B. Hamann, and J. S. Werner, Opt. Express 17, 4084 (2009).
    [CrossRef]
  13. N. Olivier, D. Débarre, and E. Beaurepaire, Opt. Lett. 34, 3145 (2009).
    [CrossRef]
  14. A. J. Thompson, C. Paterson, M. A. A. Neil, C. Dunsby, and P. M. W. French, Opt. Lett. 36, 1707 (2011).
    [CrossRef]

2011

R. P. J. Barretto, T. H. Ko, J. C. Jung, T. J. Wang, G. Capps, A. C. Waters, Y. Ziv, A. Attardo, L. Recht, and M. J. Schnitzer, Nat. Med. 17, 223 (2011).
[CrossRef]

A. J. Thompson, C. Paterson, M. A. A. Neil, C. Dunsby, and P. M. W. French, Opt. Lett. 36, 1707 (2011).
[CrossRef]

2010

Z. G. Fan, J. Spencer, Y. Lu, C. Pitsillides, G. Singh, P. Kim, S. Yun, T. Strom, C. Lin, and M. Koulmanda, Nat. Med. 16, 718 (2010).
[CrossRef]

P. Kim, E. Chung, H. Yamashita, K. E. Hung, A. Mizoguchi, R. Kucherlapati, D. Fukumura, R. K. Jain, and S. H. Yun, Nat. Methods 7, 303 (2010).
[CrossRef]

2009

2007

2002

1986

1980

Attardo, A.

R. P. J. Barretto, T. H. Ko, J. C. Jung, T. J. Wang, G. Capps, A. C. Waters, Y. Ziv, A. Attardo, L. Recht, and M. J. Schnitzer, Nat. Med. 17, 223 (2011).
[CrossRef]

Barretto, R. P. J.

R. P. J. Barretto, T. H. Ko, J. C. Jung, T. J. Wang, G. Capps, A. C. Waters, Y. Ziv, A. Attardo, L. Recht, and M. J. Schnitzer, Nat. Med. 17, 223 (2011).
[CrossRef]

R. P. J. Barretto, B. Messerschmidt, and M. J. Schnitzer, Nat. Methods 6, 511 (2009).
[CrossRef]

Beaurepaire, E.

Bonoli, C.

F. Bortoletto, C. Bonoli, P. Panizzolo, C. D. Ciubotaru, and F. Mammano, PLoS ONE 6, e22321.

Booth, M. J.

D. Debarre, M. J. Booth, and T. Wilson, Opt. Express 15, 8176 (2007).
[CrossRef]

M. J. Booth, M. A. A. Neil, R. Juškaitis, and T. Wilson, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 99, 5788 (2002).
[CrossRef]

Bortoletto, F.

F. Bortoletto, C. Bonoli, P. Panizzolo, C. D. Ciubotaru, and F. Mammano, PLoS ONE 6, e22321.

Campbell, M. C. W.

Capps, G.

R. P. J. Barretto, T. H. Ko, J. C. Jung, T. J. Wang, G. Capps, A. C. Waters, Y. Ziv, A. Attardo, L. Recht, and M. J. Schnitzer, Nat. Med. 17, 223 (2011).
[CrossRef]

Choi, S. S.

Chung, E.

P. Kim, E. Chung, H. Yamashita, K. E. Hung, A. Mizoguchi, R. Kucherlapati, D. Fukumura, R. K. Jain, and S. H. Yun, Nat. Methods 7, 303 (2010).
[CrossRef]

Ciubotaru, C. D.

F. Bortoletto, C. Bonoli, P. Panizzolo, C. D. Ciubotaru, and F. Mammano, PLoS ONE 6, e22321.

Debarre, D.

Débarre, D.

Descour, M. R.

Donnelly, W. J.

Dunsby, C.

Evans, J. W.

Fan, Z. G.

Z. G. Fan, J. Spencer, Y. Lu, C. Pitsillides, G. Singh, P. Kim, S. Yun, T. Strom, C. Lin, and M. Koulmanda, Nat. Med. 16, 718 (2010).
[CrossRef]

French, P. M. W.

Fukumura, D.

P. Kim, E. Chung, H. Yamashita, K. E. Hung, A. Mizoguchi, R. Kucherlapati, D. Fukumura, R. K. Jain, and S. H. Yun, Nat. Methods 7, 303 (2010).
[CrossRef]

Fuller, A. R.

Hamann, B.

Hebert, T. J.

Hung, K. E.

P. Kim, E. Chung, H. Yamashita, K. E. Hung, A. Mizoguchi, R. Kucherlapati, D. Fukumura, R. K. Jain, and S. H. Yun, Nat. Methods 7, 303 (2010).
[CrossRef]

Jain, R. K.

P. Kim, E. Chung, H. Yamashita, K. E. Hung, A. Mizoguchi, R. Kucherlapati, D. Fukumura, R. K. Jain, and S. H. Yun, Nat. Methods 7, 303 (2010).
[CrossRef]

Juškaitis, R.

M. J. Booth, M. A. A. Neil, R. Juškaitis, and T. Wilson, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 99, 5788 (2002).
[CrossRef]

Jung, J. C.

R. P. J. Barretto, T. H. Ko, J. C. Jung, T. J. Wang, G. Capps, A. C. Waters, Y. Ziv, A. Attardo, L. Recht, and M. J. Schnitzer, Nat. Med. 17, 223 (2011).
[CrossRef]

Kim, P.

P. Kim, E. Chung, H. Yamashita, K. E. Hung, A. Mizoguchi, R. Kucherlapati, D. Fukumura, R. K. Jain, and S. H. Yun, Nat. Methods 7, 303 (2010).
[CrossRef]

Z. G. Fan, J. Spencer, Y. Lu, C. Pitsillides, G. Singh, P. Kim, S. Yun, T. Strom, C. Lin, and M. Koulmanda, Nat. Med. 16, 718 (2010).
[CrossRef]

Ko, T. H.

R. P. J. Barretto, T. H. Ko, J. C. Jung, T. J. Wang, G. Capps, A. C. Waters, Y. Ziv, A. Attardo, L. Recht, and M. J. Schnitzer, Nat. Med. 17, 223 (2011).
[CrossRef]

Koulmanda, M.

Z. G. Fan, J. Spencer, Y. Lu, C. Pitsillides, G. Singh, P. Kim, S. Yun, T. Strom, C. Lin, and M. Koulmanda, Nat. Med. 16, 718 (2010).
[CrossRef]

Kucherlapati, R.

P. Kim, E. Chung, H. Yamashita, K. E. Hung, A. Mizoguchi, R. Kucherlapati, D. Fukumura, R. K. Jain, and S. H. Yun, Nat. Methods 7, 303 (2010).
[CrossRef]

Liang, C.

Lin, C.

Z. G. Fan, J. Spencer, Y. Lu, C. Pitsillides, G. Singh, P. Kim, S. Yun, T. Strom, C. Lin, and M. Koulmanda, Nat. Med. 16, 718 (2010).
[CrossRef]

Lu, Y.

Z. G. Fan, J. Spencer, Y. Lu, C. Pitsillides, G. Singh, P. Kim, S. Yun, T. Strom, C. Lin, and M. Koulmanda, Nat. Med. 16, 718 (2010).
[CrossRef]

Mammano, F.

F. Bortoletto, C. Bonoli, P. Panizzolo, C. D. Ciubotaru, and F. Mammano, PLoS ONE 6, e22321.

Messerschmidt, B.

R. P. J. Barretto, B. Messerschmidt, and M. J. Schnitzer, Nat. Methods 6, 511 (2009).
[CrossRef]

Mizoguchi, A.

P. Kim, E. Chung, H. Yamashita, K. E. Hung, A. Mizoguchi, R. Kucherlapati, D. Fukumura, R. K. Jain, and S. H. Yun, Nat. Methods 7, 303 (2010).
[CrossRef]

Moore, D. T.

Neil, M. A. A.

A. J. Thompson, C. Paterson, M. A. A. Neil, C. Dunsby, and P. M. W. French, Opt. Lett. 36, 1707 (2011).
[CrossRef]

M. J. Booth, M. A. A. Neil, R. Juškaitis, and T. Wilson, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 99, 5788 (2002).
[CrossRef]

Olivier, N.

Panizzolo, P.

F. Bortoletto, C. Bonoli, P. Panizzolo, C. D. Ciubotaru, and F. Mammano, PLoS ONE 6, e22321.

Paterson, C.

Pitsillides, C.

Z. G. Fan, J. Spencer, Y. Lu, C. Pitsillides, G. Singh, P. Kim, S. Yun, T. Strom, C. Lin, and M. Koulmanda, Nat. Med. 16, 718 (2010).
[CrossRef]

Queener, H.

Recht, L.

R. P. J. Barretto, T. H. Ko, J. C. Jung, T. J. Wang, G. Capps, A. C. Waters, Y. Ziv, A. Attardo, L. Recht, and M. J. Schnitzer, Nat. Med. 17, 223 (2011).
[CrossRef]

Richards-Kortum, R. R.

Romero-Borja, F.

Roorda, A.

Sakamoto, T.

Schnitzer, M. J.

R. P. J. Barretto, T. H. Ko, J. C. Jung, T. J. Wang, G. Capps, A. C. Waters, Y. Ziv, A. Attardo, L. Recht, and M. J. Schnitzer, Nat. Med. 17, 223 (2011).
[CrossRef]

R. P. J. Barretto, B. Messerschmidt, and M. J. Schnitzer, Nat. Methods 6, 511 (2009).
[CrossRef]

Singh, G.

Z. G. Fan, J. Spencer, Y. Lu, C. Pitsillides, G. Singh, P. Kim, S. Yun, T. Strom, C. Lin, and M. Koulmanda, Nat. Med. 16, 718 (2010).
[CrossRef]

Spencer, J.

Z. G. Fan, J. Spencer, Y. Lu, C. Pitsillides, G. Singh, P. Kim, S. Yun, T. Strom, C. Lin, and M. Koulmanda, Nat. Med. 16, 718 (2010).
[CrossRef]

Strom, T.

Z. G. Fan, J. Spencer, Y. Lu, C. Pitsillides, G. Singh, P. Kim, S. Yun, T. Strom, C. Lin, and M. Koulmanda, Nat. Med. 16, 718 (2010).
[CrossRef]

Sung, K. B.

Thompson, A. J.

Wang, T. J.

R. P. J. Barretto, T. H. Ko, J. C. Jung, T. J. Wang, G. Capps, A. C. Waters, Y. Ziv, A. Attardo, L. Recht, and M. J. Schnitzer, Nat. Med. 17, 223 (2011).
[CrossRef]

Waters, A. C.

R. P. J. Barretto, T. H. Ko, J. C. Jung, T. J. Wang, G. Capps, A. C. Waters, Y. Ziv, A. Attardo, L. Recht, and M. J. Schnitzer, Nat. Med. 17, 223 (2011).
[CrossRef]

Werner, J. S.

Wilson, T.

D. Debarre, M. J. Booth, and T. Wilson, Opt. Express 15, 8176 (2007).
[CrossRef]

M. J. Booth, M. A. A. Neil, R. Juškaitis, and T. Wilson, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 99, 5788 (2002).
[CrossRef]

Yamashita, H.

P. Kim, E. Chung, H. Yamashita, K. E. Hung, A. Mizoguchi, R. Kucherlapati, D. Fukumura, R. K. Jain, and S. H. Yun, Nat. Methods 7, 303 (2010).
[CrossRef]

Yun, S.

Z. G. Fan, J. Spencer, Y. Lu, C. Pitsillides, G. Singh, P. Kim, S. Yun, T. Strom, C. Lin, and M. Koulmanda, Nat. Med. 16, 718 (2010).
[CrossRef]

Yun, S. H.

P. Kim, E. Chung, H. Yamashita, K. E. Hung, A. Mizoguchi, R. Kucherlapati, D. Fukumura, R. K. Jain, and S. H. Yun, Nat. Methods 7, 303 (2010).
[CrossRef]

Zawadzki, R. J.

Ziv, Y.

R. P. J. Barretto, T. H. Ko, J. C. Jung, T. J. Wang, G. Capps, A. C. Waters, Y. Ziv, A. Attardo, L. Recht, and M. J. Schnitzer, Nat. Med. 17, 223 (2011).
[CrossRef]

Appl. Opt.

Nat. Med.

R. P. J. Barretto, T. H. Ko, J. C. Jung, T. J. Wang, G. Capps, A. C. Waters, Y. Ziv, A. Attardo, L. Recht, and M. J. Schnitzer, Nat. Med. 17, 223 (2011).
[CrossRef]

Z. G. Fan, J. Spencer, Y. Lu, C. Pitsillides, G. Singh, P. Kim, S. Yun, T. Strom, C. Lin, and M. Koulmanda, Nat. Med. 16, 718 (2010).
[CrossRef]

Nat. Methods

R. P. J. Barretto, B. Messerschmidt, and M. J. Schnitzer, Nat. Methods 6, 511 (2009).
[CrossRef]

P. Kim, E. Chung, H. Yamashita, K. E. Hung, A. Mizoguchi, R. Kucherlapati, D. Fukumura, R. K. Jain, and S. H. Yun, Nat. Methods 7, 303 (2010).
[CrossRef]

Opt. Express

Opt. Lett.

Proc. Natl. Acad. Sci. USA

M. J. Booth, M. A. A. Neil, R. Juškaitis, and T. Wilson, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 99, 5788 (2002).
[CrossRef]

Other

F. Bortoletto, C. Bonoli, P. Panizzolo, C. D. Ciubotaru, and F. Mammano, PLoS ONE 6, e22321.

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.


Metrics