一种金刚石薄膜磁成像装置的光路系统。本发明包括激光器、计算机，激光器发射532nm绿色激光经过凸透镜扩束形成平行的激光，再经过双色片作用于金刚石薄膜的NV色心上；磁块施加磁场于金刚石薄膜的NV色心上，金刚石薄膜的NV色心激发后产生的荧光经过双色片、滤波片之后被CCD相机收集；计算机调控微波器产生微波并通过微波天线发射作用于金刚石薄膜的NV色心上；锁相放大器收集微波器的输出信号和CCD相机的输出信号；锁相放大器对信号进行处理之后传输至计算机。其有益效果是，金刚石作为主要的传感部件，在其光纤切片表面镀反射膜，可实现对狭小空间和厘米量级样品的快速扫描磁成像，且在室温下保持微米尺度的成像分辨率。