本申请公开了一种显示光学系统和头戴显示设备。显示光学系统包括显示组件、照明组件、耦合组件和成像组件，显示组件用于投射第一影像光；照明组件用于投射第一照明光；耦合组件用于耦合第一影像光、第一照明光和入射至耦合组件的环境光，并将耦合后的光线导向位于显示光学系统外的目标物体；成像组件用于根据被目标物体反射的光线形成目标图像。如此，显示光学系统既能够射出光线以实现显示的功能，又能够根据反射的光线成像，功能较为丰富。