本申请提供一种光机扫描成像系统，该光机扫描成像系统包括：多波束透镜天线子系统、辐射计阵列子系统以及数据采集预处理子系统，所述多波束透镜天线子系统包括光机扫描子系统、透镜组合以及反射镜，且光机扫描子系统包括驱动机构、滚筒活动支架以及双面反射镜，通过光机扫描子系统中驱动机构可以启动光机扫描成像系统，驱动滚筒活动支架匀速转动，滚筒活动支架带动双面反射镜同步转动，并通过双面反射镜扫描目标检测物，从而使得扫描速度达到稳定状态，采样数据也较稳定，从而提高扫描成像的稳定性；另外，光机扫描成像系统通过透镜组合调节光波传输路径，进而可以灵活调节物方与像方的焦点，并能够更准确的调节最佳成像距离。