全息显示技术能够完整地记录和重建三维(3D)物体的波前,提供人眼视觉系统所需的全部信息,因而成为国内外真3D显示技术的研究热点。由于能够灵活地对光波前进行调制,基于空间光调制器(SLM)全息光电3D显示技术得到了越来越多的研究。为了实现高质量真彩色宽视角的全息光电3D显示,本论文在对该技术研究现状进行分析的基础上,开展了相关技术的研究工作。主要研究内容如下:在对两种典型3D物体全息图计算方法的原理和优缺点分析的基础上,本文提出了一种3D物体全息图计算的新方法—点源菲涅耳衍射算法,该算法能够抑制SLM零级对再现像的影响,消除再现像的畸变,且在彩色再现时能消除倍率色差。对该算法的最短记录距离和最优记录距离进行了分析,通过对3D物体进行全息图计算、数值再现和光电再现,验证了该方法的有效性。为了实现彩色3D物体的全息光电显示,采用点源菲涅耳衍射算法实现了彩色3D物体的全息图计算和数值再现。全息再现像中散斑噪声的存在将严重影响再现像的成像质量,因此需要对散斑噪声进行抑制。本文对全息再现像中散斑噪声的产生机理进行了分析,在此基础上,提出了一种散斑噪声的快速抑制方法—时间平均+旋转散射板方法,采用散斑指数作为评价指标对再现像的散斑噪声的抑制效果进行了分析。分别搭建了基于时间平均法和时间平均+旋转散射板方法抑制散斑噪声的全息光电显示实验系统,通过实验比较分析验证了时间平均+旋转散射板方法能够快速抑制再现像的散斑噪声。在全息光电3D显示中,加载全息图的SLM作为衍射光学元件使得3D再现像的可视角度较小,无法达到理想的3D显示效果。本文对基于SLM不同拼接方式拓展再现像视场角的原理进行了分析,针对透射式和反射式液晶空间光调制器(LC-SLM)光读出方式的不同,分别设计了基于LC-SLM曲面无缝拼接的全息光电3D显示视角拓展系统。为了进一步增大再现像的视场角,提出了一种基于倍焦4F凹面反射镜系统的全息光电3D显示视角拓展方法,分析了经过4F凹面反射镜系统后LC-SLM再现像视场角、曲面拼接角度、总再现像视场角以及再现像的再现距离和成像大小的变化,并进行实验验证,实验结果表明:通过该方法能够将全息3D再现像的视场角由使用单个SLM时的3.8°增大到14.8°。针对全息3D再现像的实像承载问题,本文提出用一个特殊设计的圆柱形的3D雾屏作为空间承载介质,并构建了基于纯相位LC-SLM的动态全息投影显示实验系统,实现了大尺寸全息3D实像的空间承载显示,且能在较大的视场范围内观察到清晰的全息3D再现像。在进行全息再现像视角拓展的基础上,为了实现彩色3D物体的宽视角全息显示,本文构建了基于4F凹面反射镜系统和时空复用同步控制技术的彩色宽视角全息光电3D显示系统,提出了RGB激光器-SLMs时空复用同步控制方法并设计了同步控制程序,对实现彩色全息显示过程中RGB分量再现像存在的横向位置色差、纵向位置色差和颜色串扰问题进行了分析和补偿。再现结果表明:该系统能够再现得到真实的漂浮于空中的彩色宽视角全息3D再现像,彩色再现像的视场角达到12.8°。