计算光学的本质是光场的获取与解译，无疑，光场扮演着非常重要的角色。随着研究的深入，我们发现：光场是作为计算成像的灵魂存在的。光场的本质是光的物理属性在空间和时间维度上的分布特性。
大多数人一见到“光场”这个词，很自然就会想起“光场相机”。
在这里，我要说明一下：这个词出现在计算成像中也是Computer Science领域的学者定义的“Light Field”，是指除了包含原图像矩阵中的空间坐标（x,y）和强度I外，还有光线入射的角度信息(θ, φ)。
这段历史其实可以追溯到1991年，MIT的Edward H. Adelson教授和James R.Bergen教授指出基础视觉可以认为是沿着单一函数的一个或多个方向的局部变化，描述了光照射到观察面的信息结构。一旦定义了这个函数，各种潜在的视觉属性的测量就能够自动分离出来。
这个函数被称为全光函数，表示为：L(x, y, z, θ, φ, λ, t),其中(x,y,z)为空间位置，(θ, φ)是光线入射角度，λ代表颜色,t为时间，这就是著名的“七维光场”，光场相机的那个“光场”其实是“四维光场”。
从物理学的角度看光场从上文的论述可以看到，其实“光场”这个概念在Computer Vision中描述的是空间中（x,y,z）、运动的（t）、颜色的(λ)、具有深度信息(θ, φ)物体，这恰好是机器视觉需要的，而这种描述很不“物理”，看：λ是指颜色，而不是光谱！那么，物理上应该怎么去描述光场？
我们知道，强度（I）、相位（φ）、光谱（λ）、偏振P(DoP, AoP)等都是光的物理属性，加上空间坐标（x,y,z），这些量就构成了整个光场信息。
既然“全”光场在应用上没有意义，我们为什么还要去研究“全”光场？
请注意，我在这里说在应用上没有意义，并不是说在研究层面上没有意义，恰好相反，在理论研究方面，“全”光场意义重大，这是因为我们研究的各种成像方式，其本质都是“全”光场在若干维度上的投影，也就是说，当我们获得了“全”光场的信息，就可以在物理维度集、空间维度集和时间维度做各种投影，就可以实现偏振成像、三维成像、光谱成像等等；而如果我们把物理量、空间和时间做某些变换，再做光场在这些变换域上的投影，这就是新的计算光学成像方式，这就成了计算成像的活力源泉。
研制这样的仪器，就是为了揭示光场信息传递、解译的物理规律，通过在多种状态下光场物理信息参量的高精度测量，完善成像“全”光场信息模型，分析光场信息解译的边界条件，为计算光学成像技术提供基础数据，建立非线性成像模型，开拓计算光学的领域。从这个角度看，“全”光场的测量仪器太重要了！
该仪器主要由五部分组成：光源、介质、光学系统、多维度探测和信息存储与处理，这几部分都是可调控的，具有很高的自由度，涵括了相干光、非相干光、光谱、偏振等多种信息调控，实现对光场的振幅、相位、偏振、光谱、相关等多维度特征参数测量。
通过这个设备，我们通过改变光源、更换介质和光学系统等等，都会引起光场的变化，借助于这些变化，就能够分析出由一些已知条件中推演出照明、介质、光学系统等引起的光场变化特性，从而总结光场规律。
为什么说光场是计算光学的灵魂？我们先看一个例子。在利用散斑自相关的透过散射介质成像实验中，宽光谱一直是非常难以克服的问题。针对宽光谱的问题，我们用Shift and Add算法做过拓宽光谱范围，也得到了一些比较好的结果，但也会受到一些条件的限制，当光谱太宽时，重建效果就会变差，甚至不再适用。后来，我们把偏振信息引入进来，结果发现：偏振能够建立起宽光谱与散斑自相关的桥梁，再宽光谱都不成问题。