全息三维显示技术因其可以提供三维重建像的全部信息,所以被认为是未来实现真三维显示最为理想的一种方案。由于能够便捷地实现动态显示,基于空间光调制器的计算全息三维显示技术越来越受到广泛关注。然而现阶段计算全息三维显示算法大多是基于单个视点实现的,难以提供三维重建像的完整信息;且单片空间光调制器的空间带宽积十分有限,难以同时实现大尺寸、宽视角全息显示。故本论文基于全息视窗设计了同时增大重建像尺寸和全息视窗的多空间光调制器拼接系统。主要研究内容如下:1.改进优化了现有的计算全息图算法。将位相型博奇编码算法应用于基于点源法的计算全息图中,有效解决了点源法中重建像有噪声干扰的问题。在现有基于层析法的 DCGS（Double-Constraint Gerchberg-Saxton,DCGS）算法基础上提出了 TCGS（Triple-Constraint Gerchberg-Saxton,TCGS）算法,不仅能够有效抑制重建像的散斑噪声,同时还能提升重建像的均匀度并解决DCGS算法重建多平面三维像时有离焦分块的问题。2.完善了基于全息视窗的计算全息三维显示光学系统及遮挡算法。在重建像面上引入一个透镜作为场镜,空间光调制器经过场镜在观察平面上所成的像即为全息视窗,观察者通过全息视窗可以观察到重建像的全部三维信息,引入场镜后系统中的全息视窗和所利用的空间带宽积都得到大幅提升。利用光线追迹法确定每个重建像点之间的遮挡关系,将被遮挡部分所对应的全息图区域进行灰度置零,实现三维重建像的遮挡。最终,通过光学实验对基于全息视窗的三维显示系统及遮挡算法进行验证。3.提出了一种引入半透半反镜分别增大重建像尺寸和全息视窗的多空间光调制器拼接方案。在呈45°摆放的半透半反镜两侧对称放置空间光调制器以增大重建像尺寸;在呈45°摆放的半透半反镜两侧交错放置空间光调制器以增大全息视窗。并结合基于全息视窗的遮挡算法分别搭建增大重建像尺寸和全息视窗的拼接光路,验证设计方案的有效性。4.提出了一种引入透镜阵列增大重建像尺寸的多空间光调制器拼接方案。利用透镜的偏轴折射性质使得全息视窗在观察面上重合,且重建像在像面上无缝拼接,并结合基于全息视窗的遮挡算法搭建增大重建像尺寸的拼接光路,验证设计方案的有效性。5.对两类拼接方案进行优化整合,设计了两种同时增大重建像尺寸和全息视窗的模块化拼接系统。第一种系统是以半透半反镜拼接全息视窗的方案作为一个子模块,用于增大全息视窗,再通过同步增加半透半反镜和子模块数量增大重建像尺寸。第二种系统是以透镜阵列拼接重建像尺寸的方案作为一个子模块,用于增大重建像尺寸,再通过增加子模块数量并调整每个子模块中半透半反镜的偏转角度增大全息视窗。搭建第一种系统对应的拼接光路进行实验,最终所得的重建像水平方向尺寸为20.36 mm,全息视窗水平方向大小为10.24 mm,较单片空间光调制器的重建像尺寸和全息视窗皆增大一倍。