针对非对称光学系统视场范围和出瞳直径较窄、光学结构复杂、制造成本昂贵、装配调整麻烦等问题，本文采用在系统中加入自由曲面反射镜的设计方法。首先，论述了双反射镜非对称光学系统的设计要求和工作原理。然后，分析了三反射镜非对称光学系统的离轴结构控制方法。最后，采用XY多项式自由曲面反射镜折叠光路、消除遮拦、扩大视场、校正离轴像差，设计出一款适用于头盔显示器的非对称光学系统。设计的双反射镜非对称光学系统的视场为60°×30°，出瞳直径为8 mm。在截止频率52 lp/mm处，全视场的调制传递函数值大于0.25，系统畸变小于5%，单目系统重量约为190 g。设计结果表明，该非对称光学系统的视场大小和成像质量均有所提升，实现了小型轻量化，可应用于头盔显示器。
