L'œil est un organe sphérique de diamètre approximatif D = 20 mm. L'œil se compose, entre autres, du cristallin qui se comporte comme une lentille de focale variable qui forme l’image de l’objet observé sur la rétine qui est la couche photosensible qui tapisse le fond de l'œil, de la pupille qui joue le rôle d’un diaphragme dont le diamètre s’ajuste en fonction du niveau d’éclairement reçu.

Figure 1 : coupe schématique de l'œil (vue de dessus)

La rétine est constituée d’une multitude de petits photorécepteurs. Ces photorécepteurs élaborent des signaux de nature électrochimique qui sont véhiculés par le nerf optique jusqu’au cortex visuel. Il existe deux catégories de photorécepteurs, de formes différentes, les cônes et les bâtonnets. Leur densité locale varie en fonction de l’angle a où ils sont situés par rapport à l’axe optique.

Les bâtonnets sont présents en nombre très élevé (75 à 150 millions) et se répartissent surtout en dehors de la fovéa. Ils ont un diamètre moyen de 2,5 à 3 microns et une distance mutuelle allant de 10 à 20 microns. Les bâtonnets possèdent une très bonne sensibilité ce qui explique qu’ils interviennent essentiellement en faible lumière (vision de nuit). Il n’existe qu’un seul type de bâtonnet. La vision des couleurs n’est pas assurée par eux.

	Figure 2 : distribution des cônes et des bâtonnets

Les cônes sont beaucoup moins nombreux (6 à 7 millions). Ils se trouvent essentiellement dans la fovéa. Ils sont plus petits que les bâtonnets (1 à 2 microns) et plus serrés (distance moyenne de 2,5 à 10 microns). Les cônes interviennent essentiellement en vision diurne. Il existe trois types de cônes dont les sensibilités spectrales dues aux pigments qu’ils contiennent sont différentes. Ce sont les cônes qui permettent la vision des couleurs.

En vision diurne chaque point d’une image observée est parfaitement caractérisée par la distribution énergétique, en fonction de la longueur d’onde l, du rayonnement lumineux envoyé vers notre œil. Ce rayonnement donne naissance à trois signaux dus aux trois types de cônes. Une perception de chaque point image est créée. On rattache habituellement trois types de sensations différentes à cette perception :