本发明涉及一种自由曲面反射式目镜光学系统及设备，涉及光学技术领域，该光学系统包括成像系统、照明系统及探测系统；成像系统及照明系统沿光轴远离人眼方向依次排列，探测系统位于人眼与成像系统之间；或者，成像系统及探测系统沿光轴远离人眼方向依次排列，照明系统位于人眼与成像系统之间；成像系统包括从人眼沿光轴远离人眼方向依次排列的第一透镜与第二透镜，以及位于微型显示器的光轴上且处于第一透镜及第二透镜之间的第一光学透镜组；第二透镜为自由曲面半透半反透镜；各系统之间可进行自由切换、旋转调整，增加了眼底增光照明系统与眼底探测系统，实时监控眼部状况，实现智能调节，眼底成像效果更高，缩小整个光学系统的体积。