星载轻小型干涉成像相机是利用微透镜综合孔径技术与光子集成回路技术实现的新型计算成像相机。干涉成像相机能突破传统相机口径的限制,大大降低相机整体尺寸,因此有望实现星载相机轻小型,芯片化,在高分辨率侦察和空间探测等领域将发挥重要作用。本文主要工作是基于干涉成像原理的星载轻小型高分辨率相机的关键技术研究,包括干涉成像系统内部关键器件工作原理与整机工作流程研究、系统成像影响因素的作用机理研究,一种简单可行且能有效提升成像质量的新型微透镜阵列布局方案研究。论文的主要内容由以下几个方面组成:首先,介绍了干涉成像相机的理论基础和综合孔径成像技术。在基于对SPIDER相机的调研上,分析了轻小型干涉成像相机的整体结构。对其中的光子集成回路所使用的关键器件:波导阵列光栅、90°混频器与平衡式正交探测器进行了功能性说明,给出了轻小型干涉成像相机的整体工作流程。然后,建立了光波导耦合效率模型,分析了耦合效率与光学系统F/#、视场之间的关系,确定了干涉成像相机的初步参数。建立干涉成像相机的理论成像模型,并进行数值仿真。对成像影响因素包括基线匹配方式、微透镜占空比和采样间隔对相机成像效果的作用机理进行了说明,并对这三种因素对系统的具体影响结果进行了分析说明。给出了干涉成像相机与传统星载相机在性能参数方面的对照分析。最后,提出了一种简单可行且能有效提升成像质量的新型微透镜阵列布局方案——“车轮式”布局方案。通过对比“车轮式”布局与初代布局、加密式的初代布局的点源响应,“车轮式”布局下的系统极限分辨能力明显高于其他两种方式。应用全参考图像质量评价函数对这三种布局方式下得到的重构图像进行图像质量评价,结果表明,“车轮式”布局下有效地提高了干涉成像系统的成像质量。从系统结构参数和成像质量两个方面验证了该新型布局方案的简单有效性。