本发明涉及一种用于激光3D扫描的光学系统及设计方法，光学系统包括激光器，用于发射激光；振镜，可往复摆动，用于使激光在工作面上发生运动；同时，通过本发明的设计方法设计一个补偿镜头，并将其设置在振镜和工作面之间，所述激光器的聚焦点位于所述补偿镜头和所述工作面之间，所述补偿镜头的焦距为负，通过补偿镜头产生的正场曲来补偿振镜扫描产生的离焦，使得激光的聚焦点都在工作面上，改善扫描系统的离焦现象，同时通过矫正扫描产生的畸变，使得扫描角度与扫描距离成线性关系。