エアリーディスク
放射照度が均一な円形のレーザー光をレンズで屈折させると、焦点平面に円形のエアリーパターンをつくる。焦点中心の強度は、 I 0 , A i r y = ( P 0 A ) / ( λ 2 f 2 ) {\displaystyle I_{0,Airy}=(P_{0}A)/(\lambda ^{2}f^{2})} となるが、ここで P 0 {\displaystyle P_{0}} は入射光全体のパワー、 A = π D 2 / 4 {\displaystyle A=\pi D^{2}/4} は光の断面積 ( D {\displaystyle D} は光の直径) 、 λ {\displaystyle \lambda } は波長、 f {\displaystyle f} はレンズの焦点距離である。
直径D の円形開口を通り、D の直径の 1 / e 2 {\displaystyle 1/e^{2}} に集束されたガウシアンビーム(入射瞳での放射照度が不均一・・・・・・光軸上は強度が高く周縁ではゼロになる)は、焦点上でガウシアン形状の強度分布を見せる。この場合、焦点中心の強度は I 0 , A i r y {\displaystyle I_{0,Airy}} の0.924 倍である。
2つの点光源の間隔を次第に狭めながら(2つの点光源とカメラがつくる角度は次第に小さくなる)カメラで撮影すると、2つの点光源によるエアリーディスクはある時点から重なりはじめ、やがて画像上では2つの回折像が互いに重なってぼやけ始め、はっきりと分離できなくなる。第1の回折像の光源のエアリーパターンの中心(最輝部)が第2の回折像のエアリーパターンの第1暗環に重なった状態を『最大分解』という。(レイリーの判断基準参照)
上で述べた2つの点光源の分離角の限界(レンズの分解能)は次の式で与えられる。
sin  θ = 1.22 λ d {\displaystyle \sin \theta =1.22\ {\frac {\lambda }{d}}} .
ここでθは十分小さいので次の近似値を与えることができる。
x f = 1.22 λ d {\displaystyle {\frac {x}{f}}=1.