角分解能
「解像力」とは、撮像装置が小さな角距離にある2つの物体を分離する(つまり、別の物体として見分ける)、または光学装置が遠方にある互いに近接した物体を見分ける能力を言う。光学分解能、または最小分解可能距離という言葉は画像の中で識別可能な物体の最小距離を指すが、これらの言葉は顕微鏡や望遠鏡のユーザーから、解像力を指す言葉として大雑把に使われている。以下で示すように、回折限界による分解能はレイリー基準によって、2点間で互いの最大値がもう一方の回折パターンの0次の最小値にあるときの2点間の角距離で定義される。科学的解析では一般に分解能という言葉は、光学に限らずあらゆる装置が測定し記録するあらゆる変数についての精度を指して使われる。
レンズが有限範囲の光線(レーザー光など)を集束させる場合、上式の D {\displaystyle D} はレンズ直径ではなく光線の直径に相当する。つまり、空間分解能はビーム径に反比例するため、狭い幅の光線よりも広がったビームのほうがより小さな点に集束できることになる。これはレンズのフーリエ特性に由来する。
同様の結果は無限遠の被写体を撮影する小型撮像センサーにも適用できる。角分解能は、イメージセンサーまでの距離 f {\displaystyle f} を用いてセンサー平面上の空間分解能に変換でき、これは以下のように画像の空間分解能とF値である f / # {\displaystyle f/\#} との関係と関連する。
Δ l ≈ 1.22 f λ D = 1.22 λ ⋅ ( f / # ) {\displaystyle \Delta \ell \approx 1.22{\frac {f\lambda }{D}}=1.22\lambda \cdot (f/\#)}
これはエアリーディスク半径であるため、分解能は直径によってより適切に推定でき、
Δ l ≈ 2.44 λ ⋅ ( f / # ) {\displaystyle \Delta \ell \approx 2.44\lambda \cdot (f/\#)}
と表される。