3D显示是显示技术领域的重要研究方向。传统的3D显示需借助辅助工具,使观看者行动极为不便。因此设计一种比较实用、结构简单的3D显示系统具有重大意义。众多裸眼3D显示技术中,基于狭缝光栅的裸眼3D显示技术因结构简单、容易实现、3D显示效果出众而成为当今的一个研究热点。但该3D显示器存在着莫尔条纹、亮度不足、可视区域较小及串扰等问题。本文围绕这些问题重点研究了狭缝光栅的最佳倾斜角度选取、狭缝宽度的优化设计、光栅结构的优化设计。主要工作有以下几个方面：首先,利用双目视差特性设计狭缝光栅多视点裸眼3D显示器的结构,建立几何光路模型,分析裸眼3D显示器系统参数之间的几何关系,并研究基于子像素的多视点3D显示器设计方法。在这些基础上,初步研制出了光栅倾角为0。的传统垂直光栅样机。其次,本文针对狭缝光栅的倾角选取问题,将光栅和黑矩阵相互叠加后的图像进行傅里叶变换,通过频域分析选取莫尔条纹较淡时光栅的倾斜角度12。和27。。同时分析了子像素的排列规律,为了避免立体合成图产生畸变,选取较佳的子像素排列角度6。、9.5。、12。和18.4。。为同时满足较佳的光栅倾角和子像素排列,选取两者角度都为12。。再次,本文针对原理样机所产生的光能损失率和串扰较大、可视区域较小这些问题进行研究,先通过理论知识定性分析这三者之间的矛盾关系,再通过测试这三者的数值随狭缝宽度的变化情况,定量分析得出最优化的狭缝宽度,与理论狭缝宽度相比,优化后的单个视区左右尺寸增大9mm,串扰值降低2.3%,而光能损失率只增加2.5%。同时本文还将斜光栅的结构进行优化,提出了一种阶梯交错结构的光栅设计方法,该结构光栅比竖直光栅的莫尔条纹频率增加了0.14/mm,比斜光栅的单个视区左右尺寸增大了3.4mm。最后,根据之前的研究,设计并实现了基于阶梯交错光栅的4视点裸眼3D显示,其光栅倾角为12。,单个视区左右尺寸为19mm,串扰值为10.3%,能够显示良好的立体效果。