ll sistema diottrico oculare (il diottro indica una superficie di contatto che separa due mezzi ottici diversamente rifrangenti, trasparenti e con diverso indice di refrazione) è composto da tre strutture principali: la cornea, la pupilla ed il cristallino. I raggi luminosi provenienti dall’infinito dalla cornea attraversano lo sfintere pupillare che, variando il suo diametro, determina la quantità di luce che entra nell’occhio e l'entità dello sfocamento visivo; in condizioni scotopiche (ad esempio di notte o in condizioni di scarsa illuminazione) il maggior diametro pupillare induce fisiologicamente un maggiore sfocamento delle immagine retiniche.
Il cristallino (posizionato tra lo sfintere pupillare e la retina), unico diottro oculare in grado di modificare il suo raggio di curvatura in seguito alle variazione di tensione delle fibre zonulari, consente la messa a fuoco degli oggetti a livello della zona centrale della retina (fovea): questo processo è definito accomodazione (la presbiopia, diretta conseguenza del fisiologico processo di irrigidimento delle fibre zonulari con l'avanzare dell'età, consiste nella riduzione della capacità di accomodazione del cristallino cui non è più possibile la messa a fuoco degli oggetti posti ad una distanza ravvicinata.)
Nell'occhio normale, o emmetrope, i raggi luminosi vanno a fuoco direttamente sulla retina, permettendo una visione nitida. I difetti di refrazione sono condizioni in cui i raggi luce paralleli (provenienti dall’infinito), entrando nell'occhio, non vengono messi perfettamente a fuoco sulla retina creando, così, delle “aberrazioni” (in questo caso definite di basso ordine); i più comuni sono rappresentati dalla miopia, l’ipermetropia e l’astigmatismo.
Nell’occhio miope i raggi luminosi vanno a fuoco davanti alla retina: ciò può essere dovuto, nella maggior parte dei casi ad una maggiore lunghezza dell'occhio (miopia assiale), mentre, meno frequentemente, può essere conseguenza di una curvatura corneale superiore alla norma o da un aumento dell'indice di rifrazione del cristallino (miopia d'indice, come avviene, ad esempio, in seguito alla presenza di una cataratta nucleare). La correzione della miopia è possibile con l'impiego di lenti sferiche concave (negative) che, sfruttando il fenomeno della divergenza dei raggi luminosi, permettono la messa a fuoco delle immagini a livello della retina; a seconda dell’entità, la miopia può essere cosi classificata: di grado lieve (da 0 a 3 diottrie) , di grado moderato (da 3 a 6 diottrie) e di grado elevato (maggiore di 6 diottrie).
Nell'occhio ipermetrope, ad accomodazione rilasciata, i raggi luminosi vanno a fuoco dietro la retina (nella maggior parte dei casi per la minore lunghezza del bulbo oculare o in seguito ad curvatura corneale inferiore alla norma oppure a causa variazione dell'indice di rifrazione del cristallino). Per focalizzare i raggi luminosi sulla retina è necessario aumentare il potere diottrico del cristallino mediante ricorso all’accomodazione o impiegando lenti sferiche convesse (positive) che, sfruttando il fenomeno della convergenza dei raggi luminosi, permettono la messa a fuoco delle immagini a livello della retina. In certi casi, il continuo sforzo accomodativo, se da una parte permette la messa a fuoco delle immagini a livello della retina e quindi la percezione di immagini nitide senza il ricorso ad ausili ottici (occhiali o lenti a contatto), può però essere responsabile di disturbi astenopici, tra i quali dolenzia bulbare, facile stancabilità nel lavoro ravvicinato, iperemia congiuntivale e cefalea.
Nell'astigmatismo (condizione in cui è presente un’asimmetria della superficie corneale - fisiologicamente è comunque presente una lieve asimmetria tra i raggi di curvatura dei vari meridiani a livello della cornea) un punto luminoso, invece di andare a cadere, a livello foveale, su un unico punto focale, si disperde su due linee focali disposte ad angolo retto, una anteriore ed una posteriore; l’astigmatismo può essere miopico, ipermetropico o misto (a seconda della posizione reciproca delle due linee focali).
