悬浮3D显示技术是3D显示技术的一个重要发展方向,这种显示技术可以给观看者带来真实、自然、沉浸感强烈的3D视觉体验。为了实现真实自然的3D显示效果,许多科研工作者提出了多种悬浮3D显示技术方案。但是,现有的悬浮3D显示技术还存在许多问题,例如分辨率低、视角小、像差严重等问题。为了实现高质量的悬浮3D图像显示,针对上述问题,本文对提升悬浮3D显示系统的关键技术进行了研究。论文的研究内容和创新点如下:1、透射式悬浮3D显示系统的优化设计传统透射式悬浮3D显示系统通常使用单透镜通过改变成像的位置来增大悬浮图像的离屏距离。但是由于单透镜像差(尤其是色差和畸变)的存在严重降低了成像的质量和显示的效果,因此很难给观看者提供真实感和沉浸感。为了解决这个问题,本文以对称双胶合复合透镜作为悬浮透镜的初始结构进行优化设计。仿真和实验可以证明,与基于单透镜的透射式悬浮3D显示系统相比,提出的基于对称双胶合复合透镜的透射式悬浮3D显示系统的畸变和色差显著降低,其中,最大畸变由19.9%降至0.62%,色差减小到原有的50%。2、逆反射式悬浮3D显示系统优化设计逆反射式悬浮3D显示系统是一种无像差系统,但是当入射光的角度大于临界角时,入射光只能进行一次反射,因此形成了杂散光。杂散光的存在严重影响了悬浮3D图像的质量。为了解决这个问题,本文以反射式三面角微棱镜阵列作为逆反射结构的原型提出了两种优化结构减少杂散光。由实验结果可以看出,与传统逆反射悬浮3D显示系统相比,所提系统的杂散光显著减少。