上海理工大学 光电信息与计算机工程学院，上海 200093
头盔显示器系统由于自身对尺寸和重量有严格要求，采用自由曲面器件可以起到减少透镜片数，从而缩小系统尺寸、减轻重量等作用.针对目前单片式自由曲面棱镜解决方案存在的出瞳直径小，棱镜自由曲面光学面加工定位困难等问题，介绍了一种大出瞳自由曲面头盔显示器光学系统的设计方法，并给出了设计结果.设计方案采用了自由曲面棱镜和薄透镜的双片式结构，棱镜和薄透镜都各自含有一个平面光学面，有效降低了加工难度，同时薄透镜与显示器可以作为一个整体调整，不增加装调难度，采用0.61寸微型显示器，对角视场45°，出瞳直径达到了10 mm.
自由曲面 光学元件 光学设计 成像系统 非对称结构 Freeform Optical elements Optical design Imaging system Nonsymmetric structure
