本公开提供一种基于拉曼光谱和光学相干断层成像的多模态成像装置，包括：拉曼光谱分析模块，用于使用激发光获得目标对象的在第一取样位置处的拉曼光谱信息；光学相干断层成像模块，用于使用成像探测光获得目标对象的在第二取样位置处的至少一个二维组织结构影像；以及共定位模块，用于根据确定的目标对象的关注区域，控制拉曼光谱分析模块中的激发光的第一取样位置和/或光学相干断层成像模块中的第二取样位置，以使得所述第一取样位置和所述第二取样位置在所述关注区域内实现空间共定位。本公开提供的成像装置能够获得目标对象的光学相干断层成像的高空间分辨率的图像信息以及高灵敏度和特异性的拉曼光谱信息，从而实现精准的目标对象检测。