1.一种离轴头戴显示光学系统中自由曲面反射镜的设计方法，所述的离轴头戴显示光学系统包括：自由曲面反射镜和微显示器；光线从所述微显示器发出，经所述自由曲面反射镜反射后形成一个被眼睛观察的虚像；其特征在于：建立所述离轴头戴显示光学系统相邻两个采样视场之间的迭代关系，并根据马吕斯定律在全视场和全孔径下计算所述自由曲面反射镜的自由曲面特征数据点，将求得的特征数据点拟合得到自由曲面对应的表达式；将计算得到的自由曲面作为初始结构，利用评价函数对拟合的多项式系数进行优化，确定最优拟合系数，得到离轴头戴显示光学系统中自由曲面反射镜的最终结构；

采用逆光路设计，即以光学系统的出瞳作为设计时的入瞳，以微显示器处所在平面作为设计时的像面，光线从无穷远入射，经过自由曲面反射镜反射后在像面Ti处成像；

包括以下设计步骤：

步骤S1，建立一初始平面系统，该初始平面系统包括一个初始平面反射镜，且该初始平面反射镜对应离轴头戴显示光学系统中的自由曲面反射镜Ω；入瞳中心沿中心视场主光线方向到初始平面反射镜中心P10的距离根据光学系统外形尺寸确定；

步骤S2，选取M个视场，在极坐标下对每个视场的光瞳分别均匀采样K个数据点，所述K个数据点对应K条特征光线；定义特征光线为入射至自由曲面反射镜Ω的平行光以及经自由曲面反射镜的反射光线，定义特征数据点为特征光线与自由曲面反射镜Ω的交点Pij(i＝

1，2，...，M；j＝0，1，2，...，K‑1)，其中i为视场的序号数，i∈(1，M)，j为每个视场中特征光线的序号数，j∈(0，K‑1)，Pij为第i个视场下第j+1个特征数据点；定义Ti(i＝1，2，...，M)为各视场特征光线在像面上的理想像点；对于每个采样视场i，波前平面经过光瞳的中心，并与主光线垂直；第i个视场中，特征光线与波前平面相交且垂直，交点Sij(i＝1，2，...，M；j＝

0，1，2，...，K‑1)定义为对应特征光线的起点；

步骤S3，根据特征光线的起点Sij、自由曲面反射镜Ω的特征数据点P10和理想目标点T1，建立相邻两个采样视场之间的迭代关系，计算得到自由曲面反射镜Ω的所有特征数据点；

步骤S3.1，在第1个采样视场中，定义从出瞳中心发出的主光线为参考光线，定义第1个采样视场下的特征数据点P1j构成的曲面为自由曲面Ω1；参考光线与自由曲面Ω1的交点作为参考点P10，即所述步骤S1中初始平面反射镜中心的位置；参考光线在参考点P10处反射后到达理想目标点T1；根据马吕斯定律，求解第1个采样视场下自由曲面Ω1上的特征数据点P1j；

步骤S3.2，将第1个视场下的所有特征数据点P1j拟合成用多项式表征的自由曲面Ω1；

步骤S3.3，在得到前i(1≤i≤M‑1)个视场下的自由曲面 后，在第i+1个采样视场中，将从出瞳中心发出的主光线作为参考光线，定义第i+1个采样视场下的特征数据点Pi+1，j构成的曲面为自由曲面Ωi+1；参考光线与已知自由曲面 的交点作为参考点Pi+1，0，参考光线在参考点Pi+1，0处反射后到达理想目标点Ti+1；根据马吕斯定律，求解第i+1个采样视场下自由曲面Ωi+1上特征数据点Pi+1，j；

步骤S3.4，将前i+1(1≤i≤M‑1)个视场下的所有特征数据点P1j、P2j...Pi+1，j拟合成用多项式表征的自由曲面步骤S3.5，重复步骤S3.3和S3.4构建前i个视场和第i+1个视场下的自由曲面的迭代关系，分别得到M个视场下自由曲面Ω的特征数据点坐标P1j、P2j...Pi，j...PMj；

步骤S4，对自由曲面反射镜Ω的所有特征数据点进行多项式拟合，生成用多项式表征的自由曲面反射镜，得到离轴头戴显示光学系统初始结构；利用评价函数对拟合的多项式系数进行优化，确定所述多项式的最优拟合系数，生成所需的自由曲面反射镜，得到离轴头戴显示光学系统最终结构；

所述自由曲面Ω1上的特征数据点通过以下计算方法获得：

在第1个采样视场中，从特征光线的起点S1j发出的所有特征光线，经自由曲面反射镜反射后汇聚于理想目标点T1，根据参考点的坐标P10，计算参考光线的光程OP：OP＝n|S10P10|+n|P10T1|

其中，n为介质的折射率，系统在空气中，则n＝1；T1为理想目标点，通过物像关系求解；

该采样视场中的所有特征光线具有相同的光程，在该视场中求得K个特征数据点P1j(j＝0，1，2，...，K‑1)，它满足以下条件：n|S10P1j|+n|P1jT1|＝OP。

2.如权利要求1所述的一种离轴头戴显示光学系统中自由曲面反射镜的设计方法，其特征在于，所述自由曲面Ω对应的表达式为：其中zn(x，y)是第n项泽尼克多项式，kn是第n项泽尼克多项式的系数。

3.一种离轴头戴显示光学系统中自由曲面反射镜的设计方法，所述的离轴头戴显示光学系统包括：自由曲面反射镜组和微显示器；其特征在于，所述自由曲面反射镜组由至少两个自由曲面反射镜组成，自由曲面反射镜个数记为N，自由曲面反射镜组中第m自由曲面反射镜记为Fm，其中m为自由曲面反射镜序号数，m∈(1，N)；光线从微显示器发出，由自由曲面反射镜组反射后形成一个被眼睛观察的虚像；采用逆光路设计，即以光学系统的出瞳作为设计时的入瞳，以微显示器平面作为设计时的像面，光线从无穷远入射，依次经过自由曲面反射镜F1，F2，...，FN的N次反射后在像面成像；

包括以下设计步骤：

步骤S’1，建立一初始球面系统，该初始球面系统包括N个初始球面反射镜，且该N个初始球面反射镜分别对应离轴头戴显示光学系统中N个待求自由曲面反射镜Fm；

步骤S’2，将自由曲面反射镜F1作为第一个待求自由曲面，保持其他N‑1个初始球面反射镜不变；根据马吕斯定律，在同一视场中，汇聚于理想目标点的所有特征光线具有相同的光程；根据费马原理，第一个自由曲面反射镜F1的特征数据点能够使特征光线从起点到与第二个待求自由曲面反射镜F2交点的距离最短；根据所述费马原理和马吕斯定律，以及特征光线的起点、相邻两个采样视场下自由曲面反射镜F1的特征数据点和理想目标点，建立相邻两个采样视场之间的迭代关系，在全视场范围内计算第一个自由曲面反射镜F1的特征数据点；将该自由曲面反射镜F1的所有特征数据点进行多项式拟合，得到多项式表征的所述自由曲面反射镜F1；

步骤S’3，将自由曲面反射镜F2作为第二个待求自由曲面，保持其他N‑2个初始球面反射镜及自由曲面反射镜F1不变；根据费马原理和马吕斯定律，以及特征光线的起点、相邻两个采样视场下自由曲面反射镜F2的特征数据点和理想目标点，建立相邻两个采样视场之间的迭代关系，在全视场范围内计算自由曲面反射镜F2的特征数据点；将该自由曲面反射镜F2的所有特征数据点进行多项式拟合，得到多项式表征的所述自由曲面反射镜F2；

步骤S’4，重复步骤S’2和S’3，求解N个自由曲面反射镜Fm，得到离轴头戴显示光学系统初始结构；利用评价函数对N个自由曲面反射镜Fm的多项式系数进行优化，确定所述多项式的最优拟合系数，生成所需的自由曲面反射镜，得到离轴头戴显示光学系统最终结构。