BK7 optische staaflenzen voor endoscoop

Een staaflens is een cilindrische lens met de geometrische vorm van een cilinder en een gepolijste mantel, terwijl de twee platte eindvlakken geslepen mogen zijn. De lens is vergelijkbaar met een kogellens voor het scherpstellen in beide richtingen.

TOEPASSINGEN VAN STAAFLENZEN

• Cilinderlens

Wanneer ze van opzij worden belicht, kunnen staaflenzen voor dezelfde toepassingen worden gebruikt als planoconvexe cilinderlenzen. Eerdere voorbeelden zijn het genereren van lijnen, astigmatische collimatie en het vormgeven van anamorfe bundels. Staaflenzen zijn vooral effectief als lijngeneratoren omdat de dubbel-convexe vorm meer optisch vermogen heeft dan een planoconvexe vorm met dezelfde kromming. Staaflenzen hebben daarom een zeer korte brandpuntsafstand, wat resulteert in een grotere waaierhoek.

• Lichtpijp

Totale interne reflectie van een laserstraal in een blok acrylEen staaflens die aan beide randen is gepolijst, kan worden gebruikt om licht over de lengte van de staaf te transporteren, van de ene zijde naar de andere. Het licht blijft binnen de staaf door een fenomeen dat totale interne reflectie (TIR) wordt genoemd, waardoor de buitenkant van de staaf in feite als een bijna perfecte spiegel werkt. Staven die op deze manier worden gebruikt, worden vaak “lichtbuizen” genoemd en worden vaak gebruikt voor verlichtingssystemen.

• Endoscopen

Het is ook mogelijk om het uiteinde van een staaflens te slijpen en te polijsten, waardoor een lange ronde lens met een zeer smalle diameter ontstaat. Dergelijke lenzen zijn ideaal voor starre endoscopen, een type medisch instrument dat door chirurgen wordt gebruikt om gebieden in het lichaam te bekijken. Conventionele microlenzen zijn niet ideaal voor endoscopen omdat het lastig is om ze over de lengte van de buis uit te lijnen. Het gebruik van staaflenzen elimineert dit probleem omdat dergelijke lenzen zichzelf uitlijnen op de diameter van de buis. Bovendien bieden staaflenzen structurele ondersteuning in de endoscoopbuis. Om op deze manier staaflenzen te gebruiken, moeten de krommingen van het oppervlak, de lengtes van de staafjes en de afstand tussen de staafjes nauwkeurig op elkaar worden afgestemd. Het is interessant om te weten dat de uitvinder van de staaf-lens endoscoop, de briljante optische wetenschapper Harold Hopkins (die ook de zoomlens uitvond), deze moeilijke optische ontwerpuitdaging oploste met behulp van een bureaucalculator.

SOORTEN STAAFLENZEN DIE WE LEVEREN

Staaflenzen zijn verkrijgbaar met verschillende optische materialen, meestal met glas zoals gesmolten silica en BK7, maar ook met kristallijne materialen zoals YAG of silicium, bijvoorbeeld voor infraroodoptiek.

Staaflenzen kunnen een diameter hebben van enkele millimeters, maar er zijn ook cilindrische microlenzen met aanzienlijk kleinere diameters. Staaflenzen met een kleine diameter worden vaak gebruikt als snelle-as collimatoren voor diodestaven.