Dispositif (1) d’imagerie plénoptique pour former une image du champ lumineux d’un objet (O) comprenant : un porte échantillon (SH) adapté pour maintenir ledit objet, un ensemble optique principal (LP), agencé pour focaliser des rayons du champ lumineux dudit objet, à une distance dite objet du porte échantillon inférieure à une distance focale objet dudit ensemble optique principal de manière à former une image virtuelle intermédiaire ( dudit objet dans un plan image intermédiaire à une distance dudit ensemble optique, un ensemble d’échantillonnage du champ lumineux (LFS) adapté pour acquérir une information spatio-directionelle des rayons formant l’image virtuelle et pour former ladite image du champ lumineux. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel ledit ensemble d’échantillonnage du champ lumineux comprend un photodétecteur matriciel (Det) une matrice de microlentilles (ML) agencée à une distance du plan image intermédiaire, le photodétecteur étant agencé à une distance de la matrice de microlentille, chaque microlentille étant de diamètre et présentant une distance focale et étant adaptée pour former une micro-image ( ) d’une partie respective de l’image virtuelle de l’objet sur une portion respective du photodétecteur, chaque dite portion comprenant une pluralité de pixels, les micro-images formant ladite image du champ lumineux. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel une ouverture numérique image de l’ensemble optique principal est inférieure ou égale à une ouverture numérique image de chaque microlentille. Dispositif selon la revendication 2 ou 3, dans le photodétecteur est dans un plan conjugué du plan image intermédiaire par la matrice de microlentilles. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 2 à 4, dans lequel , avec le diamètre de l’ouverture de l’ensemble optique principal. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 2 à 5, dans lequel une distance entre la matrice de microlentille et l‘ensemble optique principal est supérieure à ladite distance . Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant un processeur adapté pour mettre en œuvre un algorithme de refocusing permettant de reconstruire une image de profondeur ou une image 3D de l’objet à partir de ladite image du champ lumineux. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 2 à 7, dans lequel l’ensemble optique principal et la matrice de microlentilles sont adaptés pour les rayons X. Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel l’ensemble optique principal est un « photon sieves ». Dispositif selon la revendication 8 ou 9, comprenant une source de rayons X illuminant ledit objet de manière à former ledit champ lumineux de l’objet. Procédé d’utilisation d’un dispositif d’imagerie plénoptique comprenant un ensemble optique principal (LP) et un ensemble d’échantillonnage du champ lumineux (LFS), ledit procédé comprenant les étapes suivantes : placer ledit dispositif de sorte qu’une distance dite objet entre un objet à imager et ledit ensemble optique principal soit inférieure à une distance focale objet dudit ensemble optique principal de manière à former une image virtuelle intermédiaire ( , acquérir, avec l’ensemble d’échantillonnage du champ lumineux, une information spatio-directionelle des rayons formant l’image virtuelle afin de former une image du champ lumineux de l’objet.