以机械驱动光学镜组，对目标单元或阵列探测二维扫描。可分下列两种方式：
(一)物面扫描：以望远物镜系统之瞬时小视场为单位，对总视场进行扫描。对单元探测器而言，需要作二个维度的运动，方能扫遍全部目标区。例如光学机械扫描仪装设在飞机上时，飞行方向为一个维度，扫描仪在垂直于飞行之方向上，实施另一维度的扫描运动。垂直于飞行的方向上亦可采用线性阵列探测器。
(二)像面扫描：以大视场高品质物镜先拍摄总视场内景物，再以光学机械扫描在像面上逐点取样。