全息三維顯示技術(shù)可以提供人眼在觀察三維場景時所需的所有深度感，與其他三維顯示技術(shù)相比,是一種較為理想的三維顯示方式，也有著很多技術(shù)性的難題。近年來，隨著空間光調(diào)制器技術(shù)的發(fā)展，使得計算全息三維顯示技術(shù)迅速發(fā)展，與傳統(tǒng)光學全息相比，計算全息顯示技術(shù)不需要復(fù)雜的干涉記錄過程,只需有三維場景的數(shù)學描述即可進行光學再現(xiàn)。另外，空間光調(diào)制器件具有可刷新特性，因此也奠定了動態(tài)全息三維顯示的基礎(chǔ)。本文介紹了計算全息顯示技術(shù)的基本原理及數(shù)理基礎(chǔ)，研究了基于純位相空間光調(diào)制器的三維波前重建算法，對三維場景的數(shù)字生成，抽樣，三維波前的計算以及光學重建等方面進行了深入研究，主要研究內(nèi)容包括以下幾個方面： 1.平行平面之間衍射問題的數(shù)值算法，分別利用菲涅爾衍射法和平面波角譜法計算，詳細介紹了Matlab程序的算法結(jié)構(gòu)，并且比較了兩種算法的優(yōu)劣，在此基礎(chǔ)上介紹了三維全息圖復(fù)現(xiàn)算法的算法結(jié)構(gòu)及計算實例。 2.根據(jù)三維物體的幾何特點，分別利用點元法和分層角譜算法計算生成三維全息圖，并搭建了實驗光路實現(xiàn)三維計算全息顯示，實驗結(jié)果證明上述算法生成的全息圖均可以重建出具有深度特征的光學圖像，與點元法相比，分層角譜法計算效率提高了200倍左右，而且成像質(zhì)量沒有明顯下降。 3. 作為進一步研究，利用分層角譜算法實現(xiàn)了動態(tài)全息圖的生成，在實驗光路中進行實現(xiàn)并記錄下了全息三維視頻。實驗結(jié)果表明角譜法具有高效率，高清晰度的特點，可以作為三維視頻全息顯示的基礎(chǔ)算法。
