(一)发病原因
散光可由屈光体表面弯曲度的不均一、光学中心偏离视线，或屈光体的屈光率不正常所引起。
1.曲率性散光(curvature astigmatism) 如果散光的度数较高，往往发生在角膜。这种散光通常是先天性的。用角膜计测量可以发现正常人眼均存在轻度的散光，几乎是不可避免的。最常见的散光是垂直弯曲度较水平者大，一般约在0.2D。达种轻度的散光可以认为是生理性的，是由于上下眼睑的经常压迫所致。随着年龄的增加，这种生理缺陷有轻度增长的倾向。
获得性的散光也较多见。可因角膜病变(最突出的例子是圆锥角膜)、累及角膜的眼外伤(例如眼部手术之后尤其是角膜切口的手术)也可产生同样结果。眼肌切断术后，也可引起轻度散光。角膜散光亦可由眼睑肿瘤压迫所造成。在正常情况下，用手指压迫眼球时，眼睑的收缩或眼外肌的作用，均可产生暂时性的眼球形状的改变，造成不同程度的散光。
由晶状体引起的曲率性散光也不少见，但这种病例发生的程度都较轻，由圆锥晶状体引起的散光可达到极为明显的程度，但极为少见。
2.光心偏离性散光(astigmatism of optical decentration) 晶状体的位置轻度偏斜，或离开光学系统的轴线，并不少见。但这种先天性的缺陷往往非常轻微而被忽视。外伤引起的晶状体半脱位，使其光学性质变化不大，但所造成的结果非常明显。
3.指数性散光(index astigmatism) 这是由于晶状体不同区域的屈光率有少量差异所造成的，是生理性的。这种散光程度轻微，没有实际意义。但因白内障引起的屈光介质变化，则影响极为明显，可以产生各种散光，出现视物变形与多视症等。
(二)发病机制
眼散光主要来自于角膜散光，故以角膜作为眼的屈光面，光线经过角膜后形成两条焦线，分别称为前焦线F1与后焦线F2。以两焦线为界限，平行光线经角膜屈光后形成的为一个圆锥体形的散光光锥，称为Sturm光锥(Sturm conoid)(图1A)。由图1B中可看出光锥截面的形状，由于位置不同而形成形状各异的散光圈。在前焦线F1稍前，由于AB强主经线的光线已接近聚焦，而CD弱主经线的光线距焦线尚远，光线开散较大，光锥截面呈现横椭圆形(1)。AB经线在F1形成前焦线呈水平线(2)。此后AB经线散开，CD经线尚未聚焦，光锥截面形成比(1)小的横椭圆形(3)，再后AB经线散开与CD经线集合光线的量相等，光锥截面形成圆形的弥散圈(4)，称为最小弥散圈或朦胧圈(circle of least diffusion)。虽然在此处成像亦朦胧不清，但像变形最轻。稍后方由于垂直经线光线散开较大，水平经线光线接近聚焦，光锥截面呈垂直椭圆形(5)。此后水平面、经线CD聚焦于F2，形成一条垂直的后焦线(6)，再往后垂直与水平经线均散开，光锥截面呈垂直椭圆形(7)。在F1与F2两焦线的光锥中不可能形成一个清晰的光学焦点，因而所有的像都是朦胧不清的。