一种基于差分光学的相位差法波前测量成像装置，由光束匹配系统、成像透镜、分光镜、反射镜、带有小孔的反射镜、平移机构和光电探测器CCD组成，其特征在于所述的差分光学系统：可通过一个光电探测器同时获得同一目标的焦面图像和离焦面图像；不损失待成像目标的光强能量；离焦面可获得从零逐渐增大的连续可调离焦量；焦面和离焦面图像在光电探测器CCD靶面中的位置能任意调整。相对于目前用于相位差法的各种成像技术，本发明结构简单稳定，可通过一个光电探测器同时获得焦面和离焦面两幅图像，能灵活调整用于相位差法的各项参数，并且能实现最大光能利用，为相位差法波前测量技术在实际工程，尤其是弱光条件下的运用奠定基础。