Bande di assorbimento dei tre tipi di coni

Distribuzione dei tre tipi di coni nella fovea; come si vede, i coni S, quelli per il blu, sono in netta minoranza

Se nella retina fosse presente un solo tipo di fotorecettori, non si avrebbe alcuna sensazione di colore ed il mondo verrebbe visto in bianco e nero. Nella retina, però, oltre ai bastoncelli, esistono tre tipi di coni, contenenti tre tipi di sostanze fotosensibili: i coni S (S da short, corto) presentano il massimo assorbimento alle lunghezze d'onda comprese fra 400 e 500 nm, quelli M (M da medium), sensibili alle lunghezze d'onda intermedie, quelli L (L da long, lungo), sensibili alle lunghezze d'onda maggiori; come si vede dal diagramma, i bastoncelli presentano invece il massimo assorbimento a 498 nm; nell'uso comune si dice anche che esistono coni L, per il rosso, coni M per il verde e coni S per il blu; Si può allora pensare che vediamo rosso quando la radiazione eccita maggiormente i coni con massimo di sensibilità a 560 rispetto a quelli con sensibilità massima a 530, cioè quando il rapporto della eccitazione del primo tipo di coni rispetto all’altro è più marcata. Nella regione dello spettro in cui questi due tipi di coni sono all’incirca ugualmente sensibili, vediamo giallo, dove invece l’eccitazione del secondo tipo di coni (con picco a 530 nm) è maggiore del primo (560 nm) vediamo verde.

I tre tipi di coni non sono presenti nella stessa proporzione: sia nell’uomo, sia nella scimmia, i coni S sono una minoranza, e sono totalmente assenti dal centro della fovea, mentre i coni L ed M hanno in media la stessa frequenza; tuttavia le loro frequenze relative possono variare notevolmente da un occhio ad un altro, nello stesso occhio, tra una porzione di retina e un’altra. I tre tipi di coni non contribuiscono ugualmente alla sensazione di intensità luminosa: a questa contribuiscono prevalentemente i coni L ed M (in modo additivo), mentre i coni S hanno una forte valenza cromatica. Può sorprendere il fatto che abbiamo due pigmenti con sensibilità spettrali così simili, mentre il terzo è molto differenziato rispetto a loro. Tra i mammiferi, questa proprietà è presente nelle scimmie del vecchio mondo e nell’uomo, mentre nella maggioranza degli altri mammiferi la retina contiene solo due tipi di coni: uno di tipo S, cioè con sensibilità massima nell’ambito delle corte lunghezze d’onda, e uno con sensibilità spettrale intermedia tra quelle dei coni M e L dell’uomo

Questo tipo di interpretazione, che sembra confermare quanto era stato ipotizzato da Young ed Helmholtz, non è però del tutto soddisfacente.

La teoria proposta alla fine dell'Ottocento da Young ed Helmholtz  e contestata da   Hering nell'Ottocento e più recentemente da Land non spiega:

Si è scoperto che la presenza di 3 tipi di coni ha un importante significato evolutivo.