2 枚の薄レンズによる 4f リレー

焦点距離 50 mm の理想薄レンズを 2 枚使い、物体から 200 mm の位置に等倍の倒立像を作ります。

四つの面を配置する

物体から像へ向かう方向を z 軸とします。物体面を 0 mm、第 1 レンズを 50 mm、第 2 レンズを 150 mm、像面を 200 mm に置きます。両レンズとも空気中での焦点距離は +50 mm です。レンズ間隔 100 mm は二つの焦点距離の和です。

高さ +2 mm の物点から、近軸での初期傾きが 0 と −0.04 rad の光線を追います。距離 L を進むと高さは L と傾きの積だけ変わります。レンズでは傾きから高さを焦点距離で割った値を引きます。像面では 2 本とも高さ −2 mm に達します。

観察面を第 2 レンズ側へ 5 mm 動かした z = 195 mm では、光線の高さは −2.0 mm と −2.2 mm です。この一次モデルで結像とデフォーカスを確認できます。有限の開口、収差、回折は計算に含めていません。