本发明公开了一种AR光机和头戴显示设备，所述AR光机包括光源、波导组件、偏振元件及硅基显示面板，所述波导组件包括基底和设于所述基底且间隔的耦入区和耦出区，所述耦入区对应于所述光源的出光侧，以接收所述光源的光线，并将光线传输至所述耦出区；所述偏振元件设于所述耦出区的出光侧，以将耦出的光线转换为偏振态；所述硅基显示面板设于所述偏振元件背离所述波导组件的一侧，以成像并反射对应的偏振态光线。本发明的技术方案的AR光机可实现小型化。