以下要介紹共聚焦掃描微陣列的工作原理，顧名思義，共聚焦掃描儀將視野中的兩個聚焦點的影象裝配為二維圖象，工作過程如所示：平行的激光束通過光束分離器后進入目鏡，目鏡采集到部分球狀散射的熒光釋放光并使這些光成為平行的光束，此外還采集被反射的激光，這些激光的強度要比熒光強度大3-7倍。采集回來的光束再次通過光束分離器，光束分離器將大部分激光反射回激光源處，并允許大部分熒光束通過光束分離器，一面平面鏡將熒光束反射到釋放光柵處，光柵選擇很窄范圍波長的光通過，并將剩余的激光激發光全部反射回去。共聚焦的工作特點體現在探測目鏡和開了一個針孔大的孔的光線擋板上，探測目鏡將平行光聚集為很小直徑的一束光之后，擋板上的小孔只允許聚焦的光線通過并將其余的光遮擋住。圖5顯示若發光點不在目鏡焦點范圍內，則光線將被探測目鏡聚集于擋光板前，散射之后大部分光線被遮擋了，只有焦點范圍內的光線才能有效地進入當光板的小孔被探測器檢測到。對焦距范圍的嚴格限制使得灰塵或近表面的小顆粒均不能成像被探測到，因而共聚焦掃描儀獲得圖象的信噪比要高于非共聚焦掃描裝置。但另一方面，對焦距范圍的嚴格限制要求載玻片擺放非常平穩，掃描運動過程中載樣盒要保持在同一水平面上，偏差要小于焦距的范圍，偏差小于±10mm。這一要求增加了機械加工的精密度，使得加工工藝更加復雜，但這是保證獲得最佳圖象質量的有效途徑之一。
由于激光共聚焦于載玻片上的一點上,要獲得整張玻片上的各點的熒光信息則要對玻片各點進行掃描成像。可通過移動掃描器或移動目鏡和載玻片來實現上述功能。掃描器移動后要求目鏡能采集到熒光釋放光束，這樣的目鏡很復雜且數值孔徑不超過0.3，較為簡單的并且采集光效率高的辦法是移動目鏡或載玻片，但移動的物體大勢必影響掃描速度。不過在弱光環境下，圖象讀取速度取決于探測到的光子的累積量，所以即使掃描速度快而光采集效率低的話圖象讀取信號也未必快。
所有的掃描儀都會面臨同樣的一個問題，即如何將背景降低并提高待測樣品的信號。共聚焦技術的應用使得共聚焦掃描儀能比其它類型的掃描儀獲得更高質量的圖像信號。在共聚焦掃描儀中有光束分離器及釋放光柵將熒光信號分離并傳輸給探測器，而將激發光和雜質產生的光反射回去并阻擋它們到達探測器。探測器是光電倍增管，其靈敏度高，可探測到一個光子的存在，光電倍增管內的功率放大器可將光信號轉化為電信號并放大100萬倍，通過調整電壓輸出可改變光電倍增管的靈敏度范圍，微陣列上不同樣品的制備過程導致對儀器靈敏度要求不同，內置式的可調靈敏度裝置恰好可適應這些不同的變換。傳統的硅探測器如PIN光電二極管，沒有內置放大裝置，在可見光范圍內靈敏度很低，因而需要外置的功率放大器，這就增加了雜訊，降低了信噪比。硅探測器在800-900nm范圍內有一波長應答高峰，因此用它們探測近紅外范圍的染料較為理想。光電倍增管通常在500nm左右范圍內有一波長應答高峰，高于650nm后則靈敏度迅速降低。它們適用于大部分可見光范圍的染料。
微陣列掃描儀靈敏度范圍要求：在微陣列樣品制備過程中，步驟較多，如PCR反應、雜交反應條件變化多、試劑存儲條件不同、不同類型的基因表達等因素的影響，即使適用相同的染料，其亮度也可能相差1000倍，在同一快微陣列上的熒光強度范圍可達到4000:1的范圍。大部分掃描儀的熒光強度讀取范圍在4000-16000，若不改變儀器的靈敏度范圍，就無法適應各種熒光強度樣品的讀取。調整儀器靈敏度范圍的方法有兩種：其一是改變激發光的強度，用激光衰減器可調整改變激發光的強度其可調范圍至少為100：1。其二是改變光電倍增管的靈敏度，通過變化輸入電壓的大小，光電倍增管的靈敏度改變范圍至少為100：1。兩項調整方式可相互疊加使得儀器的調整范圍增加到10000：1，這一范圍對普通的掃描儀都足夠了。通常人們希望使用的激光強度大而不破壞樣品上的熒光分子，我們已經知道，激光強度越大激發的熒光光子越多，信號也越清楚和強烈。但是若樣品經過多次掃描后，被破壞的熒光光子將增加，所以要將熒光強度降低以防樣品上的熒光淬滅。
信號轉換及采樣過程：由被激發的熒光染料產生的光學信號將通過一系列過程轉變為數碼信號。熒光信號是由一系列隨機的光子釋放累加而成。若將它們累計可與某一樣品區域的染料分子的密度相關。通常掃描儀對空間上和時間上探測到的熒光光子的數量都加以累計并取平均值才能代表某一樣品區域的染料分子的密度。被掃描的區域被分為大小相同的像素。激光共聚焦和其它點-照明式掃描儀對逐個像素進行激發，然后探測器累加各像素點上熒光釋放分子。將光信號轉化為電信號并數值化。各像素的數碼分辨率可達到16-比特，當掃描圖像正在進行時，顯示器要顯示圖像以供掃描者作初步的分析，掃描過程結束后可將圖像保存為圖像格式文件如TIFF格式，這種格式的圖像文件時目前用途較廣的一種圖像文件。
控制和自動化系統是由電腦來完成的。掃描儀使用者無須精通掃描儀的光學和電子學部分，已商品化的掃描儀已經經過大量的測試和信息反饋并不斷地改進，使其用戶界面越來越友好，圖形化的操作界面使得初學者只需接受簡單的訓練或閱讀操作手冊就能夠使用儀器。控制軟件具有許多自動設置功能，為使用者節省時間提高工作效率。如：不同的用戶掃描不同樣品可設置、保存、再現掃描參數；可自動設定2個以上的掃描激光波長并自動保存圖像結果；對某一掃描波段自動調整靈敏度、激發光強度、及探測器探測范圍等。
掃描儀各部件功能參數主要如下：
激光源的數目和熒光波段 第一代微陣列掃描儀通常是兩個或四個熒光波段及兩個激光光源，而第二代儀器則含三或四個激光光源并可選擇10種熒光波段。
另外，分辨率、靈敏度、掃描速度、掃描視野、掃描圖像定位的準確程度等指標也是設計和制造微陣列掃描儀所需考慮的技術指標。微陣列掃描儀之間的比較是一個復雜的過程,不應僅僅對單個性能參數進行比較，通常需要對掃描樣品進行綜合測試。
ScanArray共聚焦微陣列掃描儀
General Scanning ,Inc.公司已經建立了ScanArray共聚焦微陣列掃描儀的生產線，目前全世界的許多生物技術和遺傳基因組分析實驗室都在使用該種儀器進行科研工作。
ScanArray的結構組成是：樣品載體移動、光源固定、多個激光頭的共聚焦掃描儀。數值孔徑可達0.75，掃描速度達20線/秒。
ScanArray共聚焦微陣列掃描儀優越性能表現在：操作簡單、體積小，數值孔徑高、掃描速度快，靈敏度和分辨率高。
