三维显示技术可以提供人眼所需的立体视觉信息,能够广泛地应用于医疗、军事、娱乐等领域,其中全息三维显示技术能够完整地记录和再现三维物体的全部信息(包括振幅信息和位相信息),提供人眼所需的全部立体感知,因而被认为是一种理想的真三维显示方法。然而,由于目前的全息记录材料的刷新速率有限,导致传统的光学全息难以满足实时动态的显示需求。近年来,随着空间光调制器(SLM)技术与计算机科学的进步,基于SLM的动态全息三维显示技术逐渐成为了三维显示领域的研究热点。但是,受困于现有的工艺条件和掌握的技术手段,当前SLM的结构参数与高质量全息视频显示需求的SLM的结构参数之间仍然存在差距,直接导致了SLM的空间带宽积受限,从而使得基于SLM的全息三维显示系统的显示效果不能尽如人意。此外,由于三维物体往往具有复杂的空间结构以及庞大的信息量,导致全息图的计算数据量和刷新数据量也较为庞大,从而也限制了实时动态全息三维显示技术的发展。本论文围绕基于SLM的动态全息三维显示技术中存在的关键问题,以动态全息三维显示为研究目标开展相关研究工作,具体研究内容和创新性成果如下:(1)系统性地研究了基于SLM的全息显示机理,重点讨论了全息显示的特征参数,包括分辨率、尺寸和视角,详细分析了 SLM的结构参数对全息再现像的各个特征参数的影响。在再现像分辨率的分析中,分别利用了像素数、点扩散函数(PSF)和调制传递函数(MTF)对全息再现像的分辨率进行了详细的讨论;在再现像尺寸的分析中,分析了再现像尺寸受限的原因,并利用多SLMs全息再现像拼接的方法实现了再现像尺寸的放大,且指出了此方法未来的可拓展性;在再现像视角的分析中,归纳了典型的再现像视角拓展方法,指出了多SLMs曲面拼接方法的有效性与可拓展性,并利用两个SLMs的曲面拼接搭建了全息再现像视角拓展实验验证系统,实现了全息显示的视角拓展。(2)详细阐述了典型的三维物体全息图的计算方法的基本原理,总结了层析法的优势并重点讨论了层析法中深度信息的表达问题,在傅里叶全息显示系统中利用程控变焦透镜来表达深度信息实现了多平面三维显示,并以增强现实显示为应用背景设计了多平面全息增强现实三维显示系统且进行了实验验证,为简化系统光路又提出了利用离轴全息透镜作为图像融合元件的系统优化方法,并实验制作了离轴全息透镜且搭建了优化实验系统;在菲涅尔全息显示系统中利用菲涅尔衍射距离来表达深度信息计算了三维物体的层析菲涅尔全息图并进行了动态光学重建。以双视三维显示为研究目标,提出了基于零级抑制光栅的全息双视三维显示及其增强现实显示方法,理论设计并实验制作了所需的零级抑制光栅,且搭建了全息双视三维显示系统及其增强现实显示系统,并利用层析菲涅尔衍射算法计算了用于全息双视三维显示系统的合成全息图,实现了可供两人同时观看的全息双视三维显示及其增强现实显示的效果。(3)提出了基于单空间光调制器和光栅导光板的双目全息三维显示方法及其增强现实显示方法,理论设计并实验制作了所需的光栅导光板,搭建了双目体视三维显示系统及其增强现实系统并进行了实验验证,分析了体视三维显示中存在的辐辏调焦矛盾的产生原因,并提出了将三维物体全息图生成方法引入到上面提出的双目三维显示系统中来解决辐辏调焦矛盾的方案,实验得到了能够同时提供视差感和深度感的双目全息真三维显示的效果。提出了基于双空间光调制器的双目增强现实全息三维显示方法,实验搭建了双目增强现实全息三维显示系统并进行了实验验证,且编写了全息图同步播放控制系统软件,实现了双目动态增强现实全息真三维显示的效果。(4)提出了基于单空间光调制器和定向衍射屏的多视点全息体视三维显示方法,理论设计并实验制作了所需的定向衍射屏,搭建了多视点全息体视三维显示实验系统并进行了实验验证,实验上得到了无串扰的多视点动态体视三维显示的效果。提出了基于多空间光调制器拼接的多视点全息体视三维显示优化方法,利用两个空间光调制器搭建了多视点全息体视三维显示优化实验系统并进行了实验验证,实验上得到了全视差体视三维显示和分辨率提高的水平视差体视三维显示的效果。详细分析了多视点全息体视三维显示技术中的关键技术指标(图像分辨率),并指出了图像分辨率未来的优化方向。