針對(duì)非對(duì)稱光學(xué)系統(tǒng)視場(chǎng)范圍和出瞳直徑較窄、光學(xué)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造成本昂貴、裝配調(diào)整麻煩等問(wèn)題，本文采用在系統(tǒng)中加入自由曲面反射鏡的設(shè)計(jì)方法。首先，論述了雙反射鏡非對(duì)稱光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求和工作原理。然后，分析了三反射鏡非對(duì)稱光學(xué)系統(tǒng)的離軸結(jié)構(gòu)控制方法。最后，采用XY多項(xiàng)式自由曲面反射鏡折疊光路、消除遮攔、擴(kuò)大視場(chǎng)、校正離軸像差，設(shè)計(jì)出一款適用于頭盔顯示器的非對(duì)稱光學(xué)系統(tǒng)。設(shè)計(jì)的雙反射鏡非對(duì)稱光學(xué)系統(tǒng)的視場(chǎng)為60°×30°，出瞳直徑為8 mm。在截止頻率52 lp/mm處，全視場(chǎng)的調(diào)制傳遞函數(shù)值大于0.25，系統(tǒng)畸變小于5%，單目系統(tǒng)重量約為190 g。設(shè)計(jì)結(jié)果表明，該非對(duì)稱光學(xué)系統(tǒng)的視場(chǎng)大小和成像質(zhì)量均有所提升，實(shí)現(xiàn)了小型輕量化，可應(yīng)用于頭盔顯示器。
