Die Kalziumbildgebung überwacht die intrazelluläre Dynamik des freien Kalziums in Echtzeit mithilfe von Fluoreszenzindikatoren oder genetisch kodierten Kalziumindikatoren (GECIs). Änderungen der Kalziumkonzentration verändern die Fluoreszenzintensität oder die Emissionswellenlänge, was mit Mikroskopiesystemen erfasst werden kann. Typische Anwendungen umfassen die Überwachung neuronaler Aktivität und synaptischer Übertragung in den Neurowissenschaften, die Analyse der Kalziumkinetik in Kardiomyozyten, die Untersuchung zellulärer Signalwege und die Evaluierung der pharmakologischen Regulation von Kalziumkanälen.

Um diese schnellen Kalziumtransienten zu erfassen, die typischerweise im Bereich von zehn bis hundert Millisekunden auftreten, sind Bildgebungssysteme mit ultrahoher zeitlicher Auflösung, hoher Empfindlichkeit zum Erkennen kleiner ΔF/F-Änderungen, ausgezeichnetem Signal-Rausch-Verhältnis und Photostabilität erforderlich, um die Phototoxizität bei längeren Aufnahmen zu minimieren.