光場成像的雛形可以追溯到1903年Ives發明的雙目視差顯示系統中運用的針孔成像技術，通過在主透鏡的像面處放置針孔面陣列，從而使原像面處的光輻射按角度進行重分布后記錄在光探測器上，避免了角度信息的丟失。
1908年，Lippman發明集成照相術(integralphotography，IP)，后來被廣泛運用于三維全息成像。通過用微透鏡陣列代替針孔面陣列，在底片上接收到有微小差別的一系列基元圖像，消除了Ives裝置中的彌散斑。
Gershun在1936年提出光場的概念，將其定義為光輻射在空間各個位置向各個方向的傳播。他認為，到達空間不同點處的光輻射量連續變化，能夠通過幾何分析進而積分的方法來計算像面上每點的光輻射量。但是，由于計算量龐大，能夠進行高次運算的計算機尚未出現，所以當時未能對其理論進行驗證。
1948年，Gabor利用2束相干光干涉記錄下物體衍射未聚焦的波前，獲得*張全息圖。如果把這張全息圖看作是包含方向和位置信息的光輻射函數，那么這其實也是一張特殊的光場圖像，而非傳統只記錄強度信息的二維圖像。
20世紀六七十年代，Okoshi、Dudnikov、Dudley、Montebello等學者對IP技術進行了不斷的改進，微透鏡陣列在成像方面的作用也得以凸顯。
隨著計算機技術的不斷發展和微透鏡制作精度的提高，Adelson于1992年將光場理論成功運用到計算機視覺，并提出全光場理論(plenoptictheory)。
光場成像理論的進一步完善歸功于1996年Levoy的光場渲染理論，他將光場進行參數化表示，并提出計算成像公式。在此基礎上，2005年，Ng發明了*臺手持式光場相機，其原理簡單，使用方便。2006年，Levoy將LFR理論運用于顯微成像，并研制出光場顯微鏡，能夠一次曝光得到多個視角多組焦平面圖像，從而得到大景深的顯微圖片，并可進行三維重建。
了解了光場成像理論的發展，再來了解下其實際應用。
能夠對一次曝光后獲得的照片進行數字重聚焦是光場成像技術很重要的一個應用。據此原理可將失焦的圖像進行反演，進而重建出焦距準確的目標圖像，因而可以減少自動調焦機構的設計難度。還可以進行非合作目標測距，具有非接觸、操作簡單、多目標同時測量，以及目標形狀可以很復雜等優點，在光電測量領域具有重要應用價值。
光場成像理論比較廣泛的應用是光場成像相機，北京凌云光的R系列光場相機是一套基于微透鏡陣列方式的光場數據采集組件，它包含光場成像模塊、采集處理模塊，軟件插件模塊，可以實現遠近多種距離的光場數據實時采集與處理，滿足多種光場技術研究需求。
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