對于一個規則散光眼來說，平行光線經過該光學系統聚焦成兩條相互垂直的焦線，稱為前后焦線。假設垂直子午線曲率高于水平子午線曲率經垂直子午線成一水平焦線，因曲率高為前焦線；經水平子午線成一垂直焦線，因曲率低為后焦線，在前后焦線之間會呈現一個彌散程度最小、最清晰的物像，稱為最小彌散圓（circle of least confusion），整個像的散光束稱為Sturm光錐（Sturm′s conoid）。兩焦線之間的間隙，稱為Sturm間隙（interval of Sturm）。進行散光矯正的目的是把Sturm間隙的距離變短，最終成為或近似為一個焦點（圖1-1-1）。當最小彌散圓恰好位于視網膜上時，未矯正的散光對視力影響最小。

矯正散光的柱鏡或球柱鏡處方中通常涉及正負柱鏡轉換的問題，互相轉換后的球柱鏡表達形式不同但光學效果相同。正負柱鏡轉換的方法如下：①將原式中的球鏡度和柱鏡度的代數和相加，結果作為新的球鏡度；②將原式中的柱鏡度改變正負號，即正號變負號或負號變正號；③軸向變為正交軸向，即原軸向小于或等于90°，則加上90°；原軸向大于90°或等于180°，則減去90°。變號轉軸后的柱鏡作為新柱鏡（速記口訣“和球變號軸”）。

舉例：

+3.00DS/-1.00DC×90球柱鏡轉換后為+2.00DS/+1.00DC×180（圖1-1-2）

球柱鏡處方的等效球鏡度實際是整個透鏡的平均屈光度。等效球鏡度的大小決定最小彌散圓的位置。等效球鏡度可以通過以下兩種方法計算：①將光學十字中兩主子午線的屈光度相加，取平均值；②將柱鏡成分的一半與球鏡成分相加，取代數和。

如：

+3.00DS/-1.00DC×90等效球鏡度為（+3.00+2.00）×0.5=+2.50D（方法①）

-2.00DS/-2.00DC×180等效球鏡度為-2.00+（-2.00）×0.5=-3.00D（方法②）

在角膜地形圖設備上，通常顯示最小屈光力的數值及所在子午線（K1）和最大屈光力的數值及所在子午線（K2），兩者的差值為散光的大小，如K1為43D@180°，K2為44D@90°，角膜散光為+1.0D@90°或-1.0D@180°。

散光是既有大小又有方向的矢量，分析散光有一定的復雜性，為了簡化其分析難度，通常將散光進行矢量分解。這個觀點由Gartner ^[5]提出，并經Humphrey ^[6]優化，表述如下：任何一個球柱鏡都能分解成等效球鏡度和軸向在0°或90°（ J ₀）及軸向在45°或135°（ J ₄₅）的兩個柱鏡度。公式如下：

其中， S _EQ表示等效球鏡度， S表示球鏡度數， C表示軸向在 θ的負柱鏡度， θ表示散光的軸向。

許多其他學者相繼提出了多種散光的矢量分析法，在手術矯正散光中應用廣泛，具體可參閱第二章，在此不做贅述。