本发明涉及一种轻量化全景光学系统，包括头部单元、后继透镜组和镜筒，头部单元包括头部透镜和设于头部透镜的反射块，头部透镜设于镜筒的大口径端，反射块位于头部透镜与镜筒的大口径端围成的空腔之内，反射块具有第一反射面且朝向像方；镜筒的大口径端具有沿其中空内腔周向分布的第二反射面且朝向物方；镜筒的小口径端对应设有传感器，后继透镜组设于镜筒的中空内腔；其中，头部透镜、反射块、镜筒及后继透镜组均同轴分布；光线折射通过头部透镜，接着依次在第二反射面和第一反射面反射，并通过位于第二反射面中间的通孔入射至后继透镜组，之后由传感器接收。本发明的轻量化全景光学系统，结构更轻巧稳固，设计自由度更高，加工工艺也更简单。