本发明公开了一种用于非球面检测的变焦补偿器光学系统，包括干涉仪、变焦补偿器、被测非球面，在干涉仪点光源与被测非球面之间插入变焦补偿器，变焦补偿器包括第一补偿透镜和第二补偿透镜，两透镜之间有调焦机构，由干涉仪发出的光线经第一补偿透镜和第二补偿透镜透射后，至被测非球面自准直反射，再经第二补偿透镜和第一补偿透镜透射回到干涉仪，形成检测光路。本发明可以补偿大范围内变化的复杂面形的像差，在不需要重新加工制造补偿器的情况下完成对多种非球面面形的高精度检测，具有结构简单、面形适应性强等特点；使得设计自由度增大，根据光束入射角度和位置的不同，能够产生较大范围变化的像差；提高了测量的通用性。