Глаз имеет шарообразную форму диаметром 2,5 см, помещается в глазнице — углублении черепа. Глазное яблоко (рис. 2.1) окутано белковой оболочкой – склерой, сохраняющей форму глаза и защищающей его от внешних воздействий. Поверхность склеры покрыта светочувствительной оболочкой, называемой сетчаткой или решетиной. В передней части глазного яблока склера переходит  в прозрачную роговую оболочку, за которой на небольшом расстоянии находится радужная оболочка, в середине которой имеется отверстие — зрачок. За зрачком располагается хрусталик. Радужная оболочка и мышцы изменяют размеры зрачка (при сильном освещении зрачок сужается, при слабом – расширяется). Этим достигается регулирование световой энергии, поступающей на сетчатку. По дну глаза разветвлены окончания зрительного нерва – три ряда нейронов: фоторецепторы – 150000 000 (колбочки и палочки, биполярные и ганглиозные клетки). Количество палочек более чем на порядок превосходит количество колбочек.

Зрительное ощущение вызывает только свет, действующий на палочки и колбочки. В центральной части  сетчатки – зоне наиболее ясного видения (область желтого пятна и центральной ямки) имеются только колбочки. В сетчатой оболочке имеется участок с угловым размером в 5⁰, без фоторецепторов – слепое пятно. При наблюдении только одним глазом в отдельные моменты фиксации взгляда участок зрительного поля соответствующего размера не воспринимается. В центре желтого пятна в его углублении располагается фовеа. Угловой размер фовеа около одного градуса, число колбочек в нем примерно 4000, а плотность их распределения – 180 тыс. на мм². При взгляде на предмет глаз непроизвольно устанавливается так, чтобы изображение предмета попадало на желтые пятна обоих глаз. Форма и цвет предмета воспринимаются только при яркости зрительного стимула не менее или равного 10 кд/м². При яркостях менее 0,003 кд/м² функционируют только палочки (сумеречное зрение). Следовательно, различение цветов возможно лишь при достаточно высоких значениях яркости зрительного стимула. Надежное и более тонкое различие цветовых оттенков возможно при яркости 175 кд/м². Колбочки чувствительны к длине световых волн. При равенстве энергии воздействующих волн различия их длин ощущаются как различия  в цвете зрительных стимулов. Глаз различает семь основных цветов и более сотни их оттенков. С изменением длины волны изменяется и качество ощущений. Длинам волн от 380 до 445 мкм соответствует ощущение фиолетового цвета, от 445 до 470 – синего, от 470 до 500 – голубого, от 500 до 540 – зеленого, от 540 до 590 – желтого, 590 до 610 – оранжевого, от 610 до 780 – красного.

Строением сетчатки объясняется факт лучшего обнаружения слабого светового стимула, если проекция его осуществляется на периферические отделы сетчатки, а не на центральные. В других условиях центральная зона сетчатки имеет преимущество в процессе зрения.

Механизм преобразования зрительной информации следующий. Воздействие светового потока вызывает возбуждение фоторецепторов. В каждый момент времени совокупность возбужденных и невозбужденных фоторецепторов образует мозаичную картину изображения, проецируемого на сетчатку. Возбуждение фоторецепторов передается вторым нейронам сетчатки. Далее сигналы генерируются ганглиозными клетками. Кроме того, в сетчатке в это время осуществляется ряд операций преобразования первоначального нервного сигнала. Нервное возбуждение не является копией возбуждения фоторецепторов. Дальнейшее преобразование сигнала как процесс описания изображения осуществляется системами рецептивных полей более высокого ранга. Формирование же сложных признаков и принятие решения о визуально воспринимаемом объекте происходит как процесс преобразования информации в высших корковых отделах зрительного анализатора в их взаимодействии с корковыми отделами других анализаторов.

Чувствительность фоторецепторов неодинакова к разным участкам спектра: наиболее высока к желтым и зеленым и значительно ниже к красным.

Ограничения поступления светового сигнала к фоторецепторам характеризуются величиной пространства, в пределах которого возможна проекция изображения на сетчатку глаз. Грани­цы такого пространства, называемого полем зрения, определяется возможностями оптической системы глаз, площадью, характером распределения фоторецепторов и выступающими частями лица. Поле бинокулярного зрения является производным полей зрения обоих глаз. Оно состоит из участка, види­мого двумя глазами одновременно (в центре) и участков в периферической области, входящих в поле зрения только одного из глаз. Область перекрытия полей зрения левого и правого глаз является областью наиболее ясного видения (табл. 2.1). Возможности обнаружения сигнала существенно возрастают за счет поворотов головы и глазных яблок. Но рабочая зрительная зона близка по размерам к участку бинокулярного поля зрения, который может рассматриваться двумя глазами. Надежное обнаружение сигналов осуществляется в более узких (» в 2 раза) границах.

Таблица 2.1 Границы бинокулярного поля зрения