本实用新型涉及一种基于成像主镜的阵列光学系统，属于光学系统领域，解决了现有技术中光学系统整体视场范围小、前端口径大的问题。一种基于成像主镜的阵列光学系统，包括成像主镜和转像镜组；所述转像镜组包括第一转像镜头、第二转像镜头、第三转像镜头和第四转像镜头；所述第一转像镜头、第二转像镜头、第三转像镜头和第四转像镜头在空间成矩形排布；所述第一转像镜头与第二转像镜头二者的中心轴线以及第三转像镜头和第四转像镜头二者的中心轴线之间的夹角，小于所述第一转像镜头与第三转像镜头二者的中心轴线以及第二转像镜头与第四转像镜头二者的中心轴线之间的夹角。本实用新型扩大了整个光学系统的视场范围，同时缩小了光学系统的前端口径。