Центрированной оптической системой (ЦОС) (или астигматом) называется система линз с общей главной осью. ЦОС может состоять также из нескольких сферических поверхностей, разделяющих среды с различными показателями преломления (например, оптическая система глаза).
При построении изображения предметов, ЦОС рассматривается как одно целое, а ход лучей в ЦОС определяется с помощью нескольких характерных точек и плоскостей.
Главные точки и фокусы ЦОС называют кардинальными точками. Плоскости, проходящие через кардинальные точки перпендикулярно к главной оптической оси, называются кардинальными плоскостями.
Построим изображение предмета 
в ЦОС:
Рис.1 Построение изображения предмета в ЦОС
Рассмотрим кардинальные точки и плоскости ЦОС:
, 
- это передний и задний главные фокусы (это точки в которых, после преломления в оптической системе, преломляются лучи, падающие параллельно главной оптической оси). Соответствующие плоскости называются фокальными. Если по обе стороны ЦОС находятся среды с различными показателями преломления (например, оптическая система глаза), то передние и задние фокусные расстояния ( , ) будут отличаться.
, – это главные точки системы, через которые проходят главные плоскости 
, (падающий и преломленный лучи пересекают их на одном и том же расстоянии от главной оси).
, – это узловые точки (падающий и преломленный лучи проходят через эти точки под одним и тем же углом 
к главной оптической оси). Если по обе стороны ЦОС находится одинаковая среда, то узловые точки совпадают с главными точками (для тонкой линзы эти точки совпадают с оптическим центром).
Представим (без вывода) наиболее важные формулы ЦОС:
где, , показаны на рис.1;
, – показатели преломления сред слева и справа от ЦОС
Необходимым элементом ЦОС является апертурная диафрагма. Она располагается перед входной линзой ЦОС и представляет собой непрозрачное тело с отверстием или линзу. Диафрагма ограничивает ширину световых пучков, поступающих в систему от отдельных точек предмета. Диафрагма не пропускает в систему лучи, которые идут от точек предмета, расположенных на большом расстоянии от главной оси. Это способствует повышению резкости изображения, но уменьшению его яркости и ограничению поля зрения.
Апертурным углом 
называется половина угла, образованного лучами, идущими от точки пересечения главной оси с плоскостью предмета к краям отверстия диафрагмы (или линзы).
Строение глаза человека
Глаз взрослого человека представляет собой почти сферическое тело с диаметром » 23мм, и содержит светопреломляющий и световоспринимающий аппараты.
Глаз человека является своеобразным оптическим прибором, занимающим в оптике особое место. Во-первых, глаз человека, как усовершенствованная в процессе эволюции биологическая система, приносит некоторые идеи по конструированию и улучшению оптических систем.
Для медиков глаз не только орган способный к функциональным нарушениям и заболеваниям, но и источник информации о некоторых не глазных болезнях.
1- склера
2- роговица
3- сосудистая оболочка
4- радужная оболочка
5-зрачок
6-хрусталик
7-цилиарная мышца
8- передняя камера
9-зрительный нерв
10- сетчатка
11-стекловидное тело
12- желтое пятно
13- центральная ямка
14- «слепое пятно»
 – главная оптическая ось
 - зрительная ось
|
Склера (1) образует наружную оболочку глазного яблока. На передней поверхности склера переходит в прозрачную роговицу (2), сквозь которую свет проникает в глаз. За роговицей расположена радужная оболочка (4) с отверстием – зрачком (5). Радужная оболочка является мышечным кольцом, которое сжимается и растягивается, изменяя размеры зрачка и величину светового потока, попадающего в глаз. Хрусталик (6) представляет собой эластичное, линзоподобное тело. Особая цилиарная мышца (7), натягиваясь или расслабляясь, изменяет радиусы кривизны поверхности хрусталика и его оптическую силу (величину, обратную фокусному расстоянию). Полость между хрусталиком и роговицей – передняя камера (8) заполнена влагой. За хрусталиком находится стекловидное тело (11).Сетчатка (10) – это полусфера, состоящая из особых светочувствительных клеток (палочек и колбочек). Сетчатка лежит на сосудистой оболочке (3). Нервные клетки сетчатки, объединяясь, образуют зрительный нерв (9), выходящий из глаза в участке, где нет светочувствительных клеток (слепое пятно 14). В центре сетчатки находится область наибольшей остроты зрения – желтое пятно (12).
Преломляющие среды глаза (роговица, влага передней камеры, хрусталик и стекловидное тело) представляют собой ЦОС, для которой может быть указано шесть кардинальных точек. Главная (оптическая) ось системы () проходит через геометрические центры роговицы, зрачка и хрусталика.
Кроме оптической оси ( ), в глазе различается зрительная ось( 
), проходящая через центр хрусталика и центр желтого пятна.Угол между оптической и зрительной осью составляет » 5 °. Зрительная ось определяет направление, по которому глаз имеет наивысшую чувствительность.
Под действием света в светочувствительных клетках происходят сложные физико-химические процессы, в результате которых в клетке генерируется нервный импульс, который через зрительный нерв передается в мозг. Совместное действие палочек и колбочек осуществляет процесс зрения. Зрение, осуществляемое палочками, обнаруживает размеры и форму предмета. Цветовое зрение осуществляется колбочками, если изображение предмета попадает в желтое пятно.
Вся полость глазного яблока заполнена прозрачной жидкостью под давлением, избыточным над атмосферным, 23-25 мм.рт.ст. Это давление называется внутриглазным давлением и способствует сохранению глазом шаровидной формы.
