本申请公开了一种显示光学系统，显示光学系统包括显示组件、投影光学组件及第一光学组件，显示组件包括显示器，显示器用于沿投射光路投射虚拟影像；投影光学组件，投影光学组件包括投影偏振件，投影偏振件用于允许沿所述第一方向偏振的光线通过；第一光学组件设置在投射光路上，投影光学组件设置于显示组件与第一光学组件之间，第一光学组件反射沿第一方向偏振的光线及透射沿第二方向偏振的光线，第一方向垂直于第二方向。本申请还公开了一种头戴显示设备。本申请的显示光学系统及头戴显示设备中，虚拟影像到达第一光学组件时被第一光学组件反射，而不会有虚拟影像从第一光学组件透过，不会有光照射在用户的眼部下方，能够提高用户的使用体验。