Τα πρώτα στάδια της λειτουργίας της όρασης συντελούνται στον ανθρώπινο οφθαλμό
(παρόμοια με τη λειτουργία μίας ψηφιακής φωτογραφικής μηχανής). Τα οπτικά μέσα του
οφθαλμού (κερατοειδής, κρυσταλλοειδής φακός, και
ενδοφθάλμια υγρά) κάμπτουν (διαθλούν) κατάλληλα τις ακτίνες φωτός ώστε να
σχηματίσουν ευκρινή είδωλα του περιβάλλοντος χώρου (αμφιβληστροειδικό είδωλο)
στην οπίσθια επιφάνεια του οφθαλμού στον αμφιβληστροειδή χιτώνα. Σε παραλληλισμό
με το φακό μιας φωτογραφικής μηχανής, ο κρυσταλλοειδής φακός έχει τη δυνατότητα
μεταβολής του σχήματός του (προσαρμογή) επιτρέποντας τη μεταβολή της οπτικής του
δύναμης και κατʼ επέκταση την εστίαση τόσο σε μακρινά όσο και σε κοντινά πεδία.
Επίσης, η ίριδα του οφθαλμού σχηματίζει μία κεντρική οπή (κόρη) σε αντιστοιχία με το
διάφραγμα της φωτογραφικής μηχανής, το άνοιγμα της οποίας μεταβάλλεται συνεχώς σε
σχέση με τις συνθήκες φωτισμού επιτρέποντας την απαραίτητη ποσότητα φωτός να
εισέλθει στον οφθαλμό. Τέλος, στον αμφιβληστροειδή υπάρχουν κατάλληλα
φωτοευαίσθητα κύτταρα (φωτοϋποδοχείς) παρόμοια με τα εικονοκύτταρα (pixel) μιας
ψηφιακής φωτογραφικής μηχανής, τα οποία μετατρέπουν το φωτεινό είδωλο σε
ηλεκτρικά σήματα που μεταφέρονται σε κατάλληλη περιοχή του εγκεφάλου για
περαιτέρω επεξεργασία.
Η μυωπία, η υπερμετρωπία, και ο αστιγματισμός αποτελούν τις πιο συνήθεις
διαθλαστικές ανωμαλίες του ανθρώπινου οφθαλμού.
Στη μυωπία, οι ακτίνες του φωτός που προέρχονται από μακρινές αποστάσεις
εστιάζονται μπροστά από τον αμφιβληστροειδή και συνήθως οφείλεται στο αυξημένο
αξονικό μήκος του οφθαλμού. Η αδυναμία του κρυσταλλοειδή φακού να μειώσει
περαιτέρω την οπτική του δύναμη σε αναλογία με το αυξημένο αξονικό μήκος του
οφθαλμού έχει ως αποτέλεσμα τη δημιουργία θολού ειδώλου πάνω στον αμφιβληστροειδή
και κατʼ επέκταση τη μειωμένη όραση για μακριά. Αντίθετα, στην υπερμετρωπία, οι
ακτίνες φωτός που προέρχονται από μακρινές αποστάσεις εστιάζονται πίσω από τον
αμφιβληστροειδή. Σε αυτήν την περίπτωση, ο κρυσταλλοειδής φακός μπορεί να αυξήσει
την οπτική του δύναμη και να δημιουργήσει ένα ευκρινές είδωλο πάνω στον
αμφιβληστροειδή με αποτέλεσμα η υπερμετρωπία να μην γίνεται εύκολα αντιληπτή παρά
μόνο με μια πιο εξειδικευμένη οφθαλμολογική εξέταση. Παράλληλα, η δυνατότητα
εστίασης στο κοντινό πεδίο είναι μειωμένη καθώς χρειάζεται επιπλέον αύξηση της οπτικής
δύναμης του φακού ώστε να δούμε κοντά. Η κούραση και οι πονοκέφαλοι, λόγω της
συνεχούς προσπάθειας εστίασης, αποτελούν συνήθη συμπτώματα της υπερμετρωπίας
που ενδέχεται να βοηθήσουν στην αντίληψή της. Στον αστιγματισμό, το διαθλαστικό
σφάλμα οφείλεται στη διαφορετική εστίαση ακτίνων που προέρχονται από διαφορετικούς
μεσημβρινούς. Σε αυτές τις περιπτώσεις, ο πονοκέφαλος και η κούραση αποτελούν
συμπτώματα του διαθλαστικού σφάλματος. Συνήθως οφείλεται στην ασφαιρική
καμπυλότητα του κερατοειδή χιτώνα με αποτέλεσμα οι ακτίνες σε διαφορετικούς
μεσημβρινούς να διαθλώνται υπό διαφορετική γωνία και να εστιάζονται σε διαφορετικά
σημεία στον αμφιβληστροειδή. Ο αστιγματισμός είναι πολύ κοινό διαθλαστικό σφάλμα και
σχεδόν όλοι οι άνθρωποι έχουν ένα μικρό βαθμό αστιγματισμού.