2光子励起顕微鏡
画像構築の方法論は、共焦点走査顕微鏡と同じく、ガルバノ・ミラーと光電子増倍管、光学スリットなどを用いる。ピンホールは必要ないので、蛍光のロスは少なくなる。
光源に最も良く用いられる赤外域レーザーは、長波長であるので、可視光や紫外線領域のレーザーよりも組織透過性が優れている上、焦点面でのみ目的の励起光が発生するため、組織表面から数百マイクロメートルといった深部の顕微鏡像を少ない侵襲で取得することができる。このため、たとえば生きた動物の脳内で起こっている神経細胞活動や血流などを観察可能である。一方で、励起光の発生が確率論的に支配されるので、画像解像度は共焦点に劣る。
対物レンズには、少なくともレーザーの波長から蛍光の波長までを同焦点でカバーできる高性能なものが要求される。
透過性が優れているため、マウスの頭骨を薄く削るなどすれば生きたままの脳の細胞が観察でき、2000年代後半から樹状突起の成長を長期間にわたって追跡するなどの研究が可能となった。