本实用新型涉及一种目镜光学系统及头戴显示器，光学系统包括从人眼观察侧到显示器件侧沿光轴方向共轴依次排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜，其中第二透镜的焦距为f₂，第三透镜和第四透镜组成的透镜组合的焦距为f₃₄，第五透镜的焦距为f₅，光学系统的显示器距离第五透镜靠近显示器的一面的距离为f_d，系统总长度为f_w，在满足特定关系的情况下，本实用新型在降低成本和重量的基准上，实现系统像差的大幅消除，同时实现高质量的光学指标，观察者可以通过本实用新型，观看到全画幅高清、无失真、像质均匀的大幅画面，达到高临场感的视觉体验，适用于头戴显示器及其类似装置。