现代光学系统向着轻小型化和高性能价格比的方向发展。随着设计、加工、测试技术水平的提高,光学非球面已逐渐成为应用广泛的元件之一。在光学系统中恰当地使用非球面,能够有效地提高光学系统的成像性能,改善其紧凑性。近些年来,随着材料技术的发展,已能生产出具有良好光学、机械性能的光学塑料,适于注塑大批量生产,具有制造成本低、质量轻、耐冲击等优点。本论文首先介绍数码镜头的发展历史和研究现状,分析监控镜头的性能指标要求与结构形式选择,以及利用光学非球面校正像差的基本原理,分析比较常见光学塑料的光学、机械性能及塑料非球面透镜的加工方法。然后,设计完成了一个四片式微小型数码监控镜头,采用光、机性能好的480R光学塑料和双面非球面透镜,有效地校正了光学系统的像差。所设计的光学系统的相对孔径为1/2,焦距为7.11mm,全视场角为46.4°,801ps/mm处的调制传递函数(MTF)值大于0.3,相对畸变小于2%,成像质量满足使用要求。考虑到塑料透镜注塑成型过程对其表面面形精度的影响,对系统进行了全面的公差分析,结果表明系统公差能满足实际生产要求。