对于一个规则散光眼来说，平行光线经过该光学系统聚焦成两条相互垂直的焦线，称为前后焦线。假设垂直子午线曲率高于水平子午线曲率经垂直子午线成一水平焦线，因曲率高为前焦线；经水平子午线成一垂直焦线，因曲率低为后焦线，在前后焦线之间会呈现一个弥散程度最小、最清晰的物像，称为最小弥散圆（circle of least confusion），整个像的散光束称为Sturm光锥（Sturm′s conoid）。两焦线之间的间隙，称为Sturm间隙（interval of Sturm）。进行散光矫正的目的是把Sturm间隙的距离变短，最终成为或近似为一个焦点（图1-1-1）。当最小弥散圆恰好位于视网膜上时，未矫正的散光对视力影响最小。

矫正散光的柱镜或球柱镜处方中通常涉及正负柱镜转换的问题，互相转换后的球柱镜表达形式不同但光学效果相同。正负柱镜转换的方法如下：①将原式中的球镜度和柱镜度的代数和相加，结果作为新的球镜度；②将原式中的柱镜度改变正负号，即正号变负号或负号变正号；③轴向变为正交轴向，即原轴向小于或等于90°，则加上90°；原轴向大于90°或等于180°，则减去90°。变号转轴后的柱镜作为新柱镜（速记口诀“和球变号轴”）。

举例：

+3.00DS/-1.00DC×90球柱镜转换后为+2.00DS/+1.00DC×180（图1-1-2）

球柱镜处方的等效球镜度实际是整个透镜的平均屈光度。等效球镜度的大小决定最小弥散圆的位置。等效球镜度可以通过以下两种方法计算：①将光学十字中两主子午线的屈光度相加，取平均值；②将柱镜成分的一半与球镜成分相加，取代数和。

如：

+3.00DS/-1.00DC×90等效球镜度为（+3.00+2.00）×0.5=+2.50D（方法①）

-2.00DS/-2.00DC×180等效球镜度为-2.00+（-2.00）×0.5=-3.00D（方法②）

在角膜地形图设备上，通常显示最小屈光力的数值及所在子午线（K1）和最大屈光力的数值及所在子午线（K2），两者的差值为散光的大小，如K1为43D@180°，K2为44D@90°，角膜散光为+1.0D@90°或-1.0D@180°。

散光是既有大小又有方向的矢量，分析散光有一定的复杂性，为了简化其分析难度，通常将散光进行矢量分解。这个观点由Gartner ^[5]提出，并经Humphrey ^[6]优化，表述如下：任何一个球柱镜都能分解成等效球镜度和轴向在0°或90°（ J ₀）及轴向在45°或135°（ J ₄₅）的两个柱镜度。公式如下：

其中， S _EQ表示等效球镜度， S表示球镜度数， C表示轴向在 θ的负柱镜度， θ表示散光的轴向。

许多其他学者相继提出了多种散光的矢量分析法，在手术矫正散光中应用广泛，具体可参阅第二章，在此不做赘述。