本实用新型公开了一种用于质谱仪的相差矫正光学成像系统，包括具有靶板放置区的承载件，倾斜设置在承载件上方的成像单元，所述成像单元包括同轴布设的成像电路模块和感光元件，还包括设置在所述感光元件和靶板放置区之间的镜头；所述镜头倾斜设置，其中心线a与所述靶板放置区的中心线b之间的夹角为B；所述感光元件相对镜头倾斜设置，感光元件的中心线c与镜头的所述中心线a之间的夹角为△B。本实用新型优点在于成像单元与镜头布设巧妙，使得成像单元发出的每个光线经镜头反射到靶板放置区的路径基本一致，进而有效提高图像的清晰度，明显改善图像的变形度，确保待测样本的可检测区域，提高用户体验。