本发明公开了一种新型双离子紫外荧光成像光学系统，包含铍离子和钙离子两路成像光路；铍离子成像光路包括沿入射光方向依次设置的离子真空隔离窗口、透镜组一、分光镜、透镜组二、反射镜一、合束镜和像面；钙离子成像光路包括沿入射光方向依次设置的离子真空隔离窗口、透镜组一、分光镜、反射镜二、透镜组三、合束镜和像面；透镜组一包括依次设置的正透镜一、负透镜二、正透镜三、正透镜四和正透镜五；透镜组二包括依次设置的负透镜六和正透镜七；透镜组三包括依次设置的正透镜八和负透镜九。上述光学系统，可以实时观测钙离子和铍离子的成像效果，整体的机械结构紧凑合理，便于装调和测试，且成本较低，易于加工。