三维显示自诞生之日起始终吸引着全世界研究者的目光。历经多年,学术和产业界已经开发出了门类众多、形色各异的三维显示解决方案,然而研究者们对三维显示技术的研究热情并没有消减。近年来,计算机领域提出了基于光场重构的三维显示原理,从光场重构的角度构建三维设备已经成为了目前最新的研究方向,它具备裸眼、全景、可消隐、多人同时观看等优点,是一种更适合还原真实空间场景的显示技术。本文在广泛借鉴现有光场重构三维显示技术的基础上,将拼接视场的技术路线与光场重构理论结合,实现了空间大尺度大视场角光场三维显示。提出并详尽地分析和研究了光场重构显示机理和圆柱形显示空间的设计要求。通过对系统架构及三维显示机理的探究,理清了拼接投影阵列的参数和定向散射屏参数之间的关系。以多投影式结构和多屏LCD拼接投影式结构分别建立了两套相应的实验系统来验证所述的方法,分别实现了大尺度和大视场角空间光场三维显示效果,同时具有连续的运动视差。详细叙述了各系统的设计和搭建过程,包括参数设计、光机系统构建、三维图像生成方法。在拓宽显示系统的辅助应用方面,本文研究了基于红外结构光的三维显示用快速交互装置,综合考虑了现有显示系统的成像能力和交互需求后设计了相应的交互算法和交互方式,并进行了交互体验测试。随着三维显示系统的技术实现越发成熟,提高成像质量、评价再现图像的显示性能等将成为下一步研究的主题。为此,本文提出了基于点对点映射和基于PDLC光开关的图像校正方法,并对搭建的显示系统进行了校正和实验。通过对图像进行校正,显示系统的拼接精度和成像质量得到了很大提升。在对光场三维显示的显示性能测试方面,本文主要研究了双目视差和运动视差、显示亮度、视场均匀性和串扰、空间成像深度、空间分辨率和角度分辨率的互斥关系、动态显示设计等。结合理论分析、仿真模拟、样机实验对光场三维显示系统的显示性能进行了初步分析,指出了有待提高的空间,为后续研究工作指出了新的工作方向。