La rétine est la membrane sensible de l'oeil où se forme l'image d'un objet. Dans cette rétine se trouvent des photorécepteurs, cellules sensorielles qui réagissent aux stimulus lumineux en émettant un message nerveux.

Tous les photorécepteurs possèdent un pigment visuel qui absorbe certaines radiations du spectre et c'est cette absorption de photons qui est à l'origine du message nerveux qu'ils émettent. Chaque molécule du pigment visuel comprend une protéine appelée opsine et une molécule non protéique, le rétinal. Les différences entre les pigments visuels portent uniquement sur la protéine.

Il existe deux grands types de photorécepteurs : les bâtonnets, fonctionnant en faible éclairement, et les cônes, actifs seulement en fort éclairement. Chaque photorécepteur ne synthétise qu'un seul type de pigment. Tous les bâtonnets contiennent la même protéine appelée rhodopsine, ayant un maximum d'absorption à 496 nm. Par contre, il existe 3 types de cônes, chacun ayant une protéine (opsine) différente ; on qualifie ces cônes de S, M et L d'après les caractéristiques du spectre d'absorption de l'opsine qu'ils possèdent (opsine S ou Bleue : maximum d'absorption à 420 nm, opsine M ou verte : maximum d'absorption à 530 nm, opsine L ou rouge : maximum d'absorption à 560 nm).

L'existence de trois types de cônes est à la base de la vision des couleurs.

Chaque opsine est codée par un gène. Tous les photorécepteurs possèdent 4 gènes, mais le gène rho ne s'exprime que dans les bâtonnets, le gène S dans les cônes S, etc.