激光扫描共聚焦显微镜是二十世纪80年代发展起来的一项具有划时代的高科技新产品，它是在荧光显微镜成像基础上加装了激光扫描装置，利用计算机进行图像处理，把光学成像的分辨率提高了30%~40%，使用紫外或可见光激发荧光探针，从而得到细胞或组织内部微细结构的荧光图像，在亚细胞水平上观察诸如Ca2+、pH值，膜电位等生理信号及细胞形态的变化，成为形态学，分子生物学，神经科学，药理学，遗传学等领域中新一代强有力的研究工具。激光共聚焦成像系统能够用于观察各种染色、非染色和荧光标记的组织和细胞等，能够进行活体细胞中离子和PH值变化研究（RATIO），神经递质研究，荧光原位杂交研究（FISH），细胞骨架研究，基因定位研究，原位实时PCR产物分析，荧光漂白恢复研究（FRAP），胞间通讯研究，蛋白质间研究，膜电位与膜流动性等研究，完成图像分析和三维重建等分析。
激光扫描共聚焦显微镜目前主要应用的研究范围: 细胞形态学分析【观察细胞或组织内部微细结构，如：细胞内线粒体、内质网、高尔基体、微管、微丝、细胞桥、染色体等亚细胞结构的形态特征；半定量免疫荧光分析】；荧光原位杂交研究；基因定位研究及三维重建分析。
1.基本原理
传统的光学显微镜使用的是场光源，标本上每一点的图像都会受到邻近点的衍射或散射光的干扰；激光扫描共聚焦显微镜利用激光束经照明针孔形成点光源对标本内焦平面的每一点扫描，标本上的被照射点，在探测针孔处成像，由探测针孔后的光电倍增管（PMT）或冷电耦器件(cCCD)逐点或逐线接收，迅速在计算机监视器屏幕上形成荧光图像。照明针孔与探测针孔相对于物镜焦平面是共轭的，焦平面上的点同时聚焦于照明针孔和发射针孔，焦平面以外的点不会在探测针孔处成像，这样得到的共聚焦图像是标本的光学横断面,克服了普通显微镜图像模糊的缺点。在显微镜的载物台上加一个微量步进马达，控制载物台的升降，可使载物台上下步进移动，最小步进距离为0.1um，则细胞或组织各个横断面的图像都能清楚地显示，实现了“光学切片”的目的，这就是“细胞CT”名称的由来。
2.成像原理
采用点光源照射标本，在焦平面上形成一个轮廓分明的小的光点，该点被照射后发出的荧光被物镜收集，并沿原照射光路回送到由双向色镜构成的分光器。分光器将荧光直接送到探测器。光源和探测器前方都各有一个针孔，分别称为照明针孔和探测针孔。两者的几何尺寸一致，约100-200nm；相对于焦平面上的光点，两者是共轭的，即光点通过一系列的透镜，最终可同时聚焦于照明针孔和探测针孔。这样，来自焦平面的光，可以会聚在探测孔范围之内，而来自焦平面上方或下方的散射光都被挡在探测孔之外而不能成像。以激光逐点扫描样品，探测针孔后的光电倍增管也逐点获得对应光点的共聚焦图像，转为数字信号传输至计算机，最终在屏幕上聚合成清晰的整个焦平面的共聚焦图像。
每一幅焦平面图像实际上是标本的光学横切面，这个光学横切面总是有一定厚度的，又称为光学薄片。由于焦点处的光强远大于非焦点处的光强，而且非焦平面光被针孔滤去，因此共聚焦系统的景深近似为零，沿Z轴方向的扫描可以实现光学断层扫描，形成待观察样品聚焦光斑处二维的光学切片。把X-Y平面（焦平面）扫描与Z轴（光轴）扫描相结合，通过累加连续层次的二维图像，经过专门的计算机软件处理，可以获得样品的三维图像。即检测针孔和光源针孔始终聚焦于同一点，使聚焦平面以外被激发的荧光不能进入检测针孔。激光共聚焦的工作原理简单表达就是它采用激光为光源，在传统荧光显微镜成像的基础上，附加了激光扫描装置和共轭聚焦装置，通过计算机控制来进行数字化图像采集和处理的系统。
3.技术原理
从一个点光源发射的探测光通过透镜聚焦到被观测物体上，如果物体恰在焦点上，那么反射光通过原透镜应当汇聚回到光源，这就是所谓的共聚焦，简称共焦。共焦显微镜[Confocal Laser Scanning Microscope(CLSM或LSCM)]在反射光的光路上加上了一块半反半透镜(dichroic mirror)，将已经通过透镜的反射光折向其它方向，在其焦点上有一个带有针孔(pinhole)，小孔就位于焦点处，挡板后面是一个 光电倍增管(photomultiplier tube，PMT)。可以想像，探测光焦点前后的反射光通过这一套共焦系统，必不能聚焦到小孔上，会被挡板挡住。于是光度计测量的就是焦点处的反射光强度。其意义是：通过移动透镜系统可以对一个半透明的物体进行三维扫描。传统的光学显微镜使用的是场光源，标本上每一点的图像都会受到邻近点的衍射或散射光的干扰；激光扫描共聚焦显微镜利用激光束经照明针孔形成点光源对标本内焦平面的每一点扫描，标本上的被照射点，在探测针孔处成像，由探测针孔后的光点倍增管（PMT）或冷电耦器件（CCCD）逐点或逐线接收，迅速在计算机监视器屏幕上形成荧光图像。照明针孔与探测针孔相对于物镜焦平面是共轭的，焦平面上的点同时聚焦于照明针孔和发射针孔，焦平面以外的点不会在探测针孔处成像，这样得到的共聚焦图像是标本的光学横断面，克服了普通显微镜图像模糊的缺点。
4.激光扫描共聚焦显微镜的应用
（1）在细胞及分子生物学中的应用:
a.细胞，组织的三维观察和定量测量
b.活细胞生理信号的动态监测
c.粘附细胞的分选（adherent cell sorting）
d.细胞激光显微外科和光陷阱功能
e.光漂白后的荧光恢复（FRAP）
f.在细胞凋亡研究中的应用
（2）在神经科学中的应用
a.定量荧光测定
b.细胞内离子的测定
c.神经细胞的形态学观察
（3）在耳鼻喉科学中的应用
a.在内耳毛细胞亚细胞结构研究上的应用
b.激光扫描共聚焦显微镜的荧光测钙技术在内耳毛细胞研究中的应用
c.激光扫描共聚焦显微镜在内耳毛细胞离子通道研究上的应用
d.激光扫描共聚焦显微镜在嗅觉研究中的应用
（4）在肿瘤研究中的应用
a.定量免疫荧光测定
b.细胞内离子分析
c.图像分析
d.三维重建
（5）激光扫描共聚焦显微镜在内分泌领域的应用
a.细胞内钙离子的测定
b.免疫荧光定位及免疫细胞化学研究
c.细胞形态学研究
（6）在血液疾病中的研究
a.在细胞形态及功能研究方面的应用
b.在细胞凋亡研究中的应用
（7）在眼科研究中的应用
a.利用激光扫描共聚焦显微镜观察组织，细胞结构
b.观察晶状体细胞，组织结构及其变化规律
c.结合特殊的荧光染色在活体上观察角膜外伤修复
d.利用激光扫描共聚焦显微镜观察视网膜中视神经细胞的分布以及神经原的树状形
（8）三维重建
（9）激光扫描共聚焦显微镜在肾脏病中的应用