随着光学技术的发展以及对武器装备性能要求的提高,传统导弹的球形整流罩由于其空气动力学性能差,会产生较大的气动阻力和气动加热现象,严重影响了导弹的射程和目标识别能力。而共形整流罩具有优良的气动外形,很好的克服了球形整流罩的不足,但是共形整流罩高陡度和非点对称性结构,会引入的大量的像差,而且随着目标视场剧烈变化,因此如何在大扫描视场范围校正共形整流罩的动态像差是制约共形光学技术走向应用的关键问题。本论文主要致力于大扫描视场范围内共形头罩像差特性分析及校正理论的研究,解决大像差和动态像差两个问题。首先分析椭球形整流罩的几何特性,通过长径比和口径建立其几何模型,然后利用光线追迹原理,研究光线经过椭球形内外表面整流罩的传播路径,分析光线经过整流罩后的偏转;最后通过Zernike多项式对椭球形整流罩的一阶和三阶像差特性进行分析,构造椭球形整流罩的像差模型,分析了像差产生的原因及其特点。通过分析共形头罩光学系统的结构和像差特性,选取了两种能够适用于像差校正的特殊光学面型,二元光学面和Zernike矢高表面。分析它们的光学原理和波前整形的数学理论模型,为选取合适的像差校正方法奠定基础。在研究旋转柱面镜的像差变化特点的基础上,提出了将旋转柱面镜引入到像差校正系统中,通过软件仿真分析像差校正效果,并设计了基于单柱面镜实现大扫面视场的俯视型共形光学系统;为了简化共形光学系统结构,针对后继成像系统,采用一体式折反系统,即用一片光学元件替代了传统的多片透镜组成的后继成像系统,有效地简化了系统结构,提高了稳定性;为了弥补中心扫描视场无法成像的缺陷,提出了二元光学元件与旋转柱面镜相结合的设计方案,通过一个光学系统设计实例验证了上述像差补偿方案的有效性,设计结果表明这种像差校正方案能够有效地实现±90°扫描视场良好成像。为了进一步提高共形光学整流罩的气动性能,提出了长径比为2的尖拱形共形整流罩,针对整流罩的几何特性与大扫描视场范围的像差特性,提出基于变形镜的光学系统像差校正方案,并通过设计实例验证了方案的可行性。