光學顯微鏡作為細胞生物學的研究工具，可以分辨出小于其照明光源波長一半的細胞結構。隨著光學、視頻、計算機等技術飛速發展而誕生的激光掃描共聚焦顯微鏡 (Laser Scanning Confocal Microscope，LSCM)，則使現代顯微鏡有能力研究和分析細胞在變化過程中的結構。特別是對活細胞離子含量變化的定量檢測、完整細胞的三維立體結構圖像重建等方面，是傳統的光學和電子顯微鏡所望塵莫及的。
Marvin Minsky于1957年提出了共聚焦顯微鏡技術的某些基本原理，并獲得了美國的ZL。Egger和Petran1967年成功的應用共聚焦顯微鏡產生了一個光學橫斷面。1970年，牛津和阿姆斯特丹同時向科學界推薦了一種新型的掃描共聚焦顯微鏡。
1977年作為牛津集團成員的Sheppard和Wilson首次描述了光與被照明物體的原子之間的非線性關系和激光掃描器的拉曼光譜學。1984年Bio-Rad公司推出了世界第一臺共聚焦顯微鏡商品，型號為SOM-100，掃描方式為臺階式掃描。
1986年的MRC-500即改進為光束掃描，用作生物熒光顯微鏡的共聚焦系統，即后又推出了MRC-600、MRC-600uv、MRC-1000、MRC-1000uv。
1987年，White和Amos在英國《自然》雜志發表了“共聚焦顯微鏡時代的到來”一文，標志著LSCM已成為進行科學研究的重要工具。隨后Zeiss、Leica、Meridian等多家公司相繼開發出不同型號的共聚焦顯微鏡。隨著技術的不斷發展和完善，產品的性能也不斷改進和更新，應用的范圍也越來越廣泛。
一、基本原理
傳統的光學顯微鏡使用的實際上是場光源，由于光散射，在所觀察的視野內，樣品上的每一點都同時被照射并成像，入射光照射到整個細胞的一定厚度，位于焦平面外的反射光也可通過物鏡而成像，使圖像的信噪比降低，影響了圖像的清晰度和分辨率。
此外，傳統的光學顯微鏡也只能對局部作平面成像。LSCM脫離了這種模式，采用激光束做光源，激光束經照明針孔，經由分光鏡反射至物鏡，并聚焦于樣品上，對標本內焦平面上的每一點進行掃描（見圖20-1）。
然后，激發出的熒光經原來入射光路直接反向回到分光鏡，通過探測針孔時先聚焦，聚焦后的光被光電倍增管(photomultiple tube， PMT)探測收集，并將信號輸送到計算機，在彩色顯示器上顯示圖像。在這光路中，只有在焦平面上的光才能穿過探測針孔，焦平面以外區域射來的光線在檢測小孔平面是離焦的，不能通過小孔。
因此，非觀察點的背景呈黑色，反差增加成像清晰。由于照明針孔與探測針孔相對于物鏡焦平面是共軛的，焦平面上的點同時聚焦于照明針孔和發射針孔，焦平面以外的點不會在探測針孔處成像，即共聚焦。以激光做光源并對樣品進行掃描，在此過程中兩次聚焦故稱為激光掃描共聚焦顯微鏡。
二、基本構造（以MRC-1024為例）
LSCM，是將光學顯微鏡技術，激光掃描技術和計算機圖像處理技術結合在一起的高技術設備。其主要配置有激光器、掃描頭、顯微鏡和計算機四大部分（圖20-2）。包括數據采集、處理、轉換及相應應用軟件，圖像輸出設備及光學裝置(如光學濾片，分光器，共聚焦針孔及相應的控制系統)。
1. 激光器 MRC-1024型LSCM采用的是氣冷式氪－氬離子混合激光管，輸出功率為15mw，激發光波長為488nm、568nm及647nm。激光束通過光纖電纜導入掃描頭。
2. 掃描頭 掃描頭由三部分組成：
①探測通道，由光電倍增管和相應的共焦針孔及濾過輪組成。
②濾光塊，本機配有做細胞標記用的T1/T2A濾光塊；有測活細胞鈣離子的B1及Open濾光塊，測pH及其他離子，可根據標本不同進行選擇。
③掃描透射探測器(非共焦模式)，是用于透射光觀察樣品，掃描頭有管道與光學顯微鏡相連接。
3. 光學顯微鏡 可配置直立或倒置顯微鏡，本機為Zeiss Axiovert 100型倒置顯微鏡。相應的鏡頭倍率和數值孔徑如表20-1所示。
4． 計算機及界面（1997年原始配置）
（1）計算機：硬件，內存32MB，硬盤1GB；軟件包括用于圖像采集和分析的OS/2、Win3.1等和測定鈣離子的Time-Course/Ratiometric等軟件。
（2）MRC-1024 共聚焦界面：硬件為24比特圖像獲得及顯示卡和相應軟件Lasersharp等。
（3）17寸彩色監視器：分辨率1280×1024。