荧光显微技术已经发展成为生物医学领域的强大工具。荧光具有多参量的特性，荧光光谱测量可以鉴别不同的荧光团种类；荧光寿命测量可以对荧光分子所处微环境内诸如pH值、离子浓度(如Ca<2+>，Na<+>等)和氧压等生理生化参数进行定量分析，而且对于鉴别光谱重叠的多组分荧光团非常有用。同时时间和光谱分辨可以提供不同的对比机制和互补的功能信息，因此引起了人们的广泛关注。多焦点多光子显微技术(Multifocal Multiphoton Microscopy，MMM)可以实现样品的三维快速多光子激发荧光显微成像，并具有对活体样品损伤小，成像深度大，图像信噪比高等优点。基于扫描相机的同时时间和光谱分辨的多焦点多光子显微技术(Simultaneous Time-and Spectrum-Resolved Multifocal Multiphoton Microscopy，STSR-MMM)，可以实现时空谱的高分辨测量和多参-量同时测量，将成为一种在分子和细胞水平上进行生物医学研究的重要手段。 本论文首先介绍了荧光显微成像、多焦点多光子荧光显微和荧光多参量测量的相关理论和技术问题，论述了基于特殊设计的扫描相机的同时时间和光谱分辨多焦点多光子显微成像技术的理论基础和实现方法。本文研究了基于衍射光学元件和高速扫描振镜的同时多焦点激光扫描显微系统的具体结构；提出了一种新颖的固定光学系统参数下变视场阵列点扫描显微成像方案，解决了阵列点扫描时视场和分辨率单一的问题：设计了直视色散棱镜，简化了系统结构，分析了色散棱镜不同入射角入射时的光谱特征，解决了本系统中光谱显微成像所遇到的光谱标定问题；设计并研究了一种灵活、实用的基于扫描相机和荧光非解扫探测通道的同时时间和光谱分辨多焦点多光子显微成像系统的总体结构；搭建了一套多焦点多光子激光扫描显微成像实验系统，给出了荧光分辨率板等样品的双光子荧光图像，实验结果表明该实验系统满足设计要求。