本申请涉及一种基于自由曲面折射校正的光学组件、近眼显示装置以及图像投射的方法。所述光学组件包括：光束生成器，配置成形成光锥分布的光束组；波导，具有耦入面，耦入的光束在所述波导与自由空间的界面处发生全反射；自由曲面透镜，配置成使得所述光束组穿过其后入射到所述波导的耦入面上，且所述光束组中穿过其不同区域的光束各自发生预定角度的折射；光束合成器，位于所述波导的一个表面上，配置成使得入射到其上的光束以不同角度离开并继续传播，其中来源于同一光锥分布的光束组的光束离开所述光束合成器后汇聚于一点。本申请的光学组件通过包括如上所述的自由曲面透镜，不仅能够对图像畸变进行校正，更可视情况对投影效果进行主动调节，具有改善的适用性和灵活性。