视觉器官主要有眼球及其附属结构，如眼睑、泪腺、眼肌等。人们对于各种物体的形状、轮廓和颜色等的认识是通过眼的感光作用实现的。人眼的适宜刺激是波长为370～740nm的电磁波。
人眼依其功能，可分为折光系统和感光系统。由角膜经房水、玻璃体、直至视网膜的前部，都是一些透明而无血管分布的组织，它们构成了眼内的折光系统，使来自眼外的光线发生折射，最后成像在视网膜上。视网膜中含有对光刺激高度敏感的视锥和视杆细胞，构成了眼内的感光系统。
(一) 与眼折光成像有关的光学原理
当光线有空气进入由另一媒质构成的单球面折光体时，它进入该物质时的折射情况决定于该物质与空气界面的曲率半径R和该物质的折光指数n2;若空气的折光指数为n1，则关系式为
n2R/(n2-n1)=F2 (1)
F2称为后主焦距或第2焦距(空气侧的焦距为前主焦距或第一焦距)，指由折射面到后主焦点的距离，可以表示这一折光体的折光能力。 表示折光体的折光能力还可用另一种方法，即把主焦距以m(米)作单位来表示， 再取该数值的倒数，后者就称为该折光体的焦度(diopter);如某一透镜的主焦距为10cm，这相当于0.1m，则该透镜的折光能力为10焦度(10D)。通常规定凸透镜的焦度为正值，凹透镜的焦度为负值。
主焦距是一个折光体最重要的光学参数，由此可算出位于任何位置的物体所形成的折射像的位置。以薄透镜为例，如果物距a是已知的，像距b可由下式算出。
1/a +1/b =1/F2 (2)
由式(2)可以看出，当物距a趋于无限大时，1/a趋近于零，于是1/b接近于1/F2，亦即像距b差不多和F2相等;这就是说，当物体距一个凸透镜无限远时，它成像的位置将在后主焦点的位置。同样不难看出，凡物距小于无限大的物体它的像距b恒大于F2，即它们将成像在比主焦点更远的地方。以上两点结论，对于理解眼的折光成像能力十分重要。
另外，根据光学原理，主焦点的位置是平行光线经过折射后聚焦成一点的位置，这一结论与上面提出的第一点结论相一致。每一个物体的表面，都可认为是由无数的发光点或反光点组成，而由每一个点发出的光线都是辐散形的;只有这些点和相应的折射面的距离趋于无限大时，由这些点到达折射面的光线才能接近于平行， 于是它们经折射后在主焦点所在的面上聚成一点，而整个物体就在这个面上形成物像。当然，无限远的概念本身决定了它是一个不可能到达的位置，实际上对于人眼和一般光学系统来说，来自6m以外物体的各光点的光线，都可以认为是近于平行的，因而可以在主焦点所在的面上形成物像(图)。
简化眼的视网膜成像
(二) 眼折光系统的光学特性
正常人眼处于安静而不进行调节的状态时，它的折光系统的后主焦点位置正好是其视网膜所在的位置，这说明凡是位于眼前方6m以外直至无限远处的物体，都可以在视网膜上形成基本清晰的像。但人眼不是无条件的看清任何远处的物体，正如人眼可以看清月亮却看不清月球表面更小的物体或特征。造成这一限制的原因是，如果来自物体的光线过弱，那它们在到达视网膜时已弱到不足以兴奋感光细胞的程度，这样就不可能被感知;另外如果物体过小或它们离眼的距离过大，则它们在视网膜上形成的像的大小，将会小到视网膜分辨能力限度以下，因而也不能感知。
