本书主要介绍自由曲面应用于成像光学系统的设计与应用，旨在提供灵活的空间布局和众多的设计自由度，大幅提高系统性能，有效减小系统体积和重量，对我国光学工业和国防建设的发展具有重要的理论意义与实用价值。本书对自由曲面成像系统优化设计中的一系列关键问题进行了深入研究，并将理论研究成果成功地应用于头盔显示器这一类典型的对体积重量有严格要求的大视场、大相对孔径目视光学系统的设计和研制中。主要内容包括：自由曲面数学描述方法；自由曲面成像系统逐步逼近优化算法；通用型Wassermann-Wolf偏微分方程系统初始结构的求解方法；像面整体成像质量的自动平衡算法；自由曲面楔形棱镜式头盔显示器目视光学系统的设计和优化；自由曲面拼接式大视场、高分辨率头盔显示设方法；自由曲面双焦面真实立体感头盔显示方案和相关设计。本书作为基于自由曲面的成像光学系统设计类书籍，可作为高等院校相关专业高年级本科生、以及研究生学习光学成像系统设计的教材或参考书。

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