JP5885673B2 - 光走査装置および走査型検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、光走査装置および走査型検査装置に関するものである。

従来、レーザ光の実質的な走査速度を上げることができる光走査装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１に記載の光走査装置は、レーザ光を反射および透過して分岐するビームスプリッタと、ビームスプリッタを透過したレーザ光を反射するハーフミラーと、これらビームスプリッタおよびハーフミラーにより各々異なる出射角度で反射された各レーザ光を走査するスキャナと、スキャナにより走査された各レーザ光を選択的に通過させる絞りとを備えている。

この特許文献１に記載の光走査装置は、ビームスプリッタおよびハーフミラーにより反射された各レーザ光をスキャナにより同時に走査し、順次いずれかのレーザ光のみを絞りを通過させることにより、スキャナによる１回の走査によって複数の光ビームを順次走査し、一定面積の走査に要する時間短縮を実現している。

特開平５−１７３０８５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の光走査装置では、ビームスプリッタにより分岐された複数の光ビームのうち、絞りを通過したレーザ光のみを利用し、絞りを通過しない他の光ビームは無駄になるため、光量損失が大きく光の利用効率が低いという問題がある。

また、特許文献１に記載の光走査装置のようにビームスプリッタによりレーザ光を反射あるいは透過させて分岐した場合、スキャナにより走査されるレーザ光ごとに光路長が異なる。レーザは平行光でも所定の発散角をもっているため、光路長が異なるとレーザ光ごとに試料における焦点位置にずれが生じてしまい、レーザ光ごとに観察面が一致しないという問題がある。

また、特許文献１に記載の光走査装置では、ビームスプリッタの反射率および透過率とハーフミラーの反射率に応じて、分岐した各レーザ光の光量が決まるため、ビームスプリッタの反射率および透過率とハーフミラーの反射率が設定値より異なると、各レーザ光の光量が不均等になり、走査面に明るさむらができるという問題がある。また、ビームスプリッタの反射率および透過率とハーフミラーの反射率を厳密に設定しようとすると、高度な技術が要求されコストもかかるという問題がある。

本発明は、光の利用効率を低減することなく走査速度を上げることができる光走査装置および走査型検査装置を提供することを目的とする。

また、本発明は、試料における焦点面を一致させつつ走査速度を向上することができる光走査装置および走査型検査装置を提供することを目的とする。

また本発明は、簡易な構成で、走査面における明るさむらを防ぎつつ走査速度の向上を図ることができる光走査装置および走査型検査装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様は、レーザ光の偏光方向を所定の切り替えタイミングで切り替える偏光切替部と、該偏光切替部により切り替えられた偏光方向に応じて前記レーザ光を２つの光路に分岐する１以上の分岐部と、該分岐部により分岐された各前記レーザ光に同一平面上における相対的な角度を付与し、これらのレーザ光を同一箇所に集合させるビーム角度設定部と、該ビーム角度設定部により前記同一箇所に集合させられた前記レーザ光を前記切り替えタイミングに同期して前記平面に沿う方向に走査する走査部とを備え、前記ビーム角度設定部が、前記分岐部に対向して所定の角度に固定された状態で、前記レーザ光の入射方向に一体的に移動可能に設けられた２つ以上の固定ミラーと、各前記レーザ光を透過あるいは反射して相互に平行にするビームスプリッタと、該ビームスプリッタにより平行にされた各前記レーザ光を集合させるレンズとを備え、前記固定ミラーが、前記分岐部により分岐された各前記レーザ光を順に反射して、所定の距離で折り返し、折り返した各レーザ光を前記ビームスプリッタの相互に異なる位置に入射させる光走査装置である。

第１の態様によれば、偏光切替部により切り替えられた偏光方向に応じて分岐部により２つの光路に分岐された各レーザ光が、ビーム角度設定部により同一平面上における異なる角度で同一箇所に集合させられ、走査部によりその平面に沿う方向に走査される。

この場合において、走査部により、偏光切替部による偏光方向の切り替えタイミングに同期して各レーザ光を走査することで、分岐されたレーザ光ごとに走査部への入射角度に応じて時間間隔をあけて同一範囲を順次走査させることができる。また、分岐部により、偏光方向に応じてレーザ光を分岐することで、分岐されたレーザ光の光量を分岐する前のレーザ光の光量に維持することができる。したがって、偏光切替部によりレーザ光の偏光方向を瞬間的に連続して切り替えることで、レーザ光の利用効率を低減することなく、走査速度の向上を図ることができる。

上記第１の態様においては、前記ビーム角度設定部が、前記分岐部に対向して所定の角度に固定された状態で、前記レーザ光の入射方向に一体的に移動可能に設けられた２つ以上の固定ミラーを備え、これらの固定ミラーが、前記分岐部により分岐された各前記レーザ光を順に反射し、所定の距離で折り返す。

このように構成することで、固定ミラーどうしをレーザ光の入射方向に一体的に移動させるだけで、折り返すレーザ光の光路長を変更することができる。これにより、走査部により走査される２つのレーザ光の光路長を簡易に一致させることができる。

上記構成においては、前記ビーム角度設定部が、各前記レーザ光を透過あるいは反射して相互に平行にするビームスプリッタと、該ビームスプリッタにより平行にされた各前記レーザ光を集合させるレンズとを備え、前記固定ミラーが、折り返した各レーザ光を前記ビームスプリッタの相互に異なる位置に入射させる。

このように構成することで、固定ミラーにより折り返されてビームスプリッタの相互に異なる位置に入射された各レーザ光が、ビームスプリッタを透過しあるいはビームスプリッタにより反射されて相互に平行になりレンズにより集合させられる。したがって、異なるタイミングで複数の光路を経由する各レーザ光を光路長を一致させつつ、同一平面上における異なる入射角度で同一箇所に簡易に集合させることができる。

上記第１の態様の光走査装置は、前記走査部により走査された前記レーザ光を該走査部による走査方向に対して直交する方向に走査する他の走査部を備える構成としてもよい。
このように構成することで、走査部により同一範囲を連続的に一方向に走査されたレーザ光を他の走査部によりこれに直交する方向に順次走査し、レーザ光の２次元的な走査速度を向上することができる。

本発明の第２の態様は、上記構成の光走査装置と、該光走査装置により走査された前記レーザ光を被検体に照射する観察光学系と、該観察光学系により前記レーザ光が照射された前記被検体からの光を検出する検出部とを備える走査型検査装置である。

第２の態様によれば、観察光学系により被検体に照射されるレーザ光を光走査装置により走査速度を向上して被検体上で２次元的に走査することができる。したがって、検出部により検出された被検体からの光に基づいて、被検体の観察範囲を時間を短縮して観察することができる。

第２の態様においては、前記検出部により検出された前記被検体からの光と前記レーザ光の走査位置とを対応づけて２次元情報または３次元情報として復元する復元部と、該復元部により復元された前記２次元情報または３次元情報を表示する表示部とを備えることとしてもよい。
このように構成することで、表示部に表示された被検体の２次元情報または３次元情報により、被検体を観察することができる。

本発明の参考例としての発明の第１参考態様（以下、第３の態様という。）は、入力されたレーザ光を２つの光路に分岐する１以上の分岐部と、該分岐部により分岐された各前記レーザ光に同一平面上における相対的な角度を付与し、これらのレーザ光を光路長を一致させて同一箇所に集合させるビーム角度設定部と、該ビーム角度設定部により前記同一箇所に集合させられた前記レーザ光を前記平面に沿う方向に同時に走査する走査部とを備える光走査装置である。

第３の態様によれば、分岐部により２つの光路に分岐された各レーザ光が、ビーム角度設定部により同一平面上における異なる角度で同一箇所に集合させられ、走査部によりその平面に沿う方向に同時に走査される。したがって、走査部による１度の走査により、分岐されたレーザ光ごとに走査部への入射角度に応じて時間間隔を空けて同一範囲を順次走査させることができる。

この場合において、ビーム角度設定部により、走査部によって走査される各レーザ光の光路長を一致させることで、観察面における各レーザ光の焦点位置を一致させることができる。これにより、試料におけるレーザ光の焦点面を一致させつつ走査速度の向上を図ることができる。

上記第３の態様においては、前記ビーム角度設定部が、前記分岐部に対向して所定の角度に固定された状態で、前記レーザ光の入射方向に一体的に移動可能に設けられた２つ以上の固定ミラーを備え、これらの固定ミラーが、前記分岐部により分岐された各前記レーザ光を順に反射し、所定の距離で折り返す構成としてもよい。

このように構成することで、固定ミラーどうしをレーザ光の入射方向に一体的に移動させるだけで、折り返すレーザ光の光路長を変更することができる。これにより、走査部により走査される２つのレーザ光の光路長を簡易に一致させることができる。

上記構成においては、前記ビーム角度設定部が、各前記レーザ光を透過あるいは反射して相互に平行にするビームスプリッタと、該ビームスプリッタにより平行にされた各前記レーザ光を集合させるレンズとを備え、前記固定ミラーが、折り返した各レーザ光を前記ビームスプリッタの相互に異なる位置に入射させることとしてもよい。

このように構成することで、固定ミラーにより折り返されてビームスプリッタの相互に異なる位置に入射された各レーザ光が、ビームスプリッタを透過しあるいはビームスプリッタにより反射されて相互に平行になりレンズにより集合させられる。したがって、単一のレーザ光から分岐された複数のレーザ光を光路長を一致させつつ、同一平面上における異なる入射角度で同一箇所に簡易に集合させることができる。

上記第３の態様においては、前記走査部により走査された前記レーザ光が通過する範囲を制限するスリットを備えることとしてもよい。
このように構成することで、走査部により走査された複数のレーザ光の内、所定の範囲以外を走査されたレーザ光をスリットにより遮断し、時間間隔をあけて順次スリットを通過した複数のレーザ光により所定の観察範囲を連続的に走査することができる。

上記第３の態様においては、前記分岐部に入射されるレーザ光の偏光方向を所定の切り替えタイミングで切り替える偏光切替部を備え、前記分岐部が、前記偏光切替部により切り替えられた偏光方向に応じて前記レーザ光を２つの光路に分岐し、前記走査部が、前記切り替えタイミングに同期して前記レーザ光を走査することとしてもよい。

このように構成することで、分岐部により、レーザ光を分岐前の光量を維持して分岐することができる。この場合において、走査部が偏光切替部による偏光方向の切り替えタイミングに同期してレーザ光を走査することで、偏光切替部によりレーザ光の偏光方向を瞬間的に連続して切り替えれば、レーザ光の利用効率を低減することなく走査速度の向上を図ることができる。

上記第３の態様においては、前記分岐部に１度目に入射させるレーザ光の偏光方向の強度比を調節可能な第１偏光調節部と、前記ビームスプリッタにより１度目に平行にされた各前記レーザ光を、前記分岐部に対して１度目とは異なる方向から入射させる再入射ミラーと、該再入射ミラーにより前記分岐部に再入射される前記レーザ光の偏光方向の強度比を調節可能な第２偏光調節部とを備え、前記分岐部が、１度目に入射された前記レーザ光を前記第１偏光調節部により調節された偏光方向の強度比に基づいて２つの光路に分岐し、２度目に入射された前記レーザ光を前記第２偏光調節部により調節された偏光方向の強度比に基づいて２つの光路に分岐することとしてもよい。

このように構成することで、光源から発せられたビームは、第１偏光調節部によって調節される偏光方向の強度比に基づいて分岐部により２つの光路に分岐され、その後、再入射ミラーおよび第２偏光調節部を介して１度目とは異なる方向から再び分岐部に入射されて、第２偏光調節部によって調節される偏光方向の強度比に基づいて、分岐部によりさらに２つの光路に分岐される。

したがって、分岐部およびビーム角度設定部を増設することなく１光束のビームを４光束のビームに分岐することができる。これにより、走査速度をさらに向上しつつ、装置の小型化、部品点数の削減およびコストの低減を図ることができる。

上記構成においては、前記ビーム角度設定部が、前記分岐部により分岐されて固定ミラーに入射される前記レーザ光を収束させる第１収束レンズと、前記ビームスプリッタにより１度目に平行にされて前記第２偏光調節部により偏光方向が調節される前記レーザ光を収束させる第２収束レンズとを備え、前記２つの固定ミラーが、レーザ光の入射方向に対して交差する方向にも一体的に移動可能に設けられ、前記第１収束レンズの焦点距離と前記第２収束レンズの焦点距離とが異なり、前記第１収束レンズの焦点距離が前記第２収束レンズの焦点距離の２倍または前記第２収束レンズの焦点距離が前記第１収束レンズの焦点距離の２倍の関係を有することとしてもよい。

このように構成することで、固定ミラーをレーザ光の入射方向に対して交差する方向に一体的に移動させることにより、ビームスプリッタにより平行にされる４つの光束の距離間隔を等間隔のまま変更することができる。これにより、固定ミラーを移動させるだけでズーム機能を実現でき、操作を簡便化することができる。

上記第３の態様の光走査装置は、前記走査部により走査された前記レーザ光を該走査部による走査方向に対して直交する方向に走査する他の走査部を備える構成としてもよい。
このように構成することで、走査部により同一範囲を連続的に一方向に走査された複数のレーザ光を他の走査部によりこれに直交する方向に順次走査し、レーザ光の２次元的な走査速度を向上することができる。

本発明の参考例としての発明の第２参考態様（以下、第４の態様という。）は、上記構成の光走査装置と、該光走査装置により走査された前記レーザ光を被検体に照射する観察光学系と、該観察光学系により前記レーザ光が照射された前記被検体からの光を検出する検出部とを備える走査型検査装置である。

第４の態様によれば、観察光学系により被検体に照射されるレーザ光を光走査装置により走査速度を向上して被検体上で２次元的に走査することができる。したがって、検出部により検出された被検体からの光に基づいて、被検体の観察範囲を時間を短縮して観察することができる。

第４の態様においては、前記検出部により検出された前記被検体からの光と前記レーザ光の走査位置とを対応づけて２次元情報または３次元情報として復元する復元部と、該復元部により復元された前記２次元情報または３次元情報を表示する表示部とを備えることとしてもよい。
このように構成することで、表示部に表示された被検体の２次元情報または３次元情報により、被検体を観察することができる。

本発明の参考例としての発明の第３参考態様（以下、第５の態様という。）は、レーザ光の偏光方向を調節可能な偏光方向調節部と、該偏光方向調節部により偏光方向が調節されたレーザ光を、互いに直交する偏光成分ごとに２つの光路に分岐する１以上の分岐部と、該分岐部により分岐された各前記レーザ光に対して同一平面上における相対的な角度を付与し、これらのレーザ光を同一箇所に集合させるビーム角度設定部と、該ビーム角度設定部により前記同一箇所に集合させられた各前記レーザ光を前記平面に沿う方向に走査する走査部とを備える光走査装置である。

第５の態様によれば、偏光方向調節部によりレーザ光の偏光方向が調節され、分岐部によりレーザ光が互いに直交する偏光成分ごとに２つの光路に分岐される。そして、光路が分岐された各レーザ光は、ビーム角度設定部により同一平面上における相対的な角度が付与されて同一箇所に集合させられ、走査部によりその平面に沿う方向に走査される。したがって、走査部による１度の走査により、分岐されたレーザ光ごとに、走査部への入射角度に応じて時間間隔を空けて同一範囲を順次走査させることができる。

この場合において、分岐部によりレーザ光が略均等な強度の２つの光路に分岐される偏光成分の比率となるように、偏光方向調節部によりレーザ光の偏光方向を調節することで、略均等な明るさの複数のレーザ光により走査面を走査させることができる。したがって、簡易な構成で、走査面における明るさむらを防ぎつつ走査速度の向上を図ることができる。また、分岐された各光路における光強度の比率を比較的任意に調節できるので、光学素子を厳密に選ぶ必要が無く、製造コストや調節の手間が低減される利点もある。

上記第５の態様においては、前記分岐部により分岐された各前記レーザ光の強度を検出する光強度検出部と、該光強度検出部により検出された各前記レーザ光の強度に基づいて、前記分岐部により前記レーザ光が略均等な強度の２つの光路に分岐される偏光成分の比率となるように、前記偏光方向調節部による前記レーザ光の偏光方向の調節を制御する制御部とを備える構成としてもよい。
このように構成することで、ユーザの手間を掛けずに、簡易かつ迅速に、偏光方向調節部によりレーザ光を均等な強度に分岐させることができる。

上記構成においては、前記偏光方向調節部が、前記レーザ光の光軸回りに回転可能に設けられて該レーザ光を透過可能な１／２波長板であることとしてもよい。
このように構成することで、１／２波長板をレーザ光の光軸回りに回転させることにより、１／２波長板の光学主軸に対する入射されたレーザ光の偏光方向の角度に応じて、射出するレーザ光の光学主軸に対する偏光方向の角度を変更することができる。したがって、１／２波長板のレーザ光の光軸回りの回転角度を変えるだけでレーザ光の偏光方向を調節し、これにより、分岐部により２つの光路に分岐されるレーザ光の偏光成分の比率を変更することができる。

上記第５の態様においては、前記走査部により走査された前記レーザ光が通過する範囲を制限するスリットを備えることとしてもよい。
このように構成することで、走査部により走査された複数のレーザ光の内、所定の範囲内を走査されたレーザ光のみをスリットを通過させ、所定の範囲外を走査されたレーザ光をスリットにより遮断することができる。したがって、スリットを時間間隔をあけて順次通過した複数のレーザ光により、所定の観察範囲を連続的に走査することができる。

上記第５の態様においては、前記ビーム角度設定部が、前記分岐部に対向して所定の角度に固定された状態で移動可能に設けられた２つ以上の固定ミラーを備え、これらの固定ミラーが、前記分岐部により分岐された各前記レーザ光を順に反射し、所定の距離で折り返す構成としてもよい。

このように構成することで、固定ミラーの位置を変更するだけで、折り返すレーザ光の光路長を変更することができる。これにより、走査部により走査される２つのレーザ光の光路長を簡易に一致させることができ、試料におけるレーザ光の焦点面を一致させつつ走査速度の向上を図ることができる。

上記構成においては、前記ビーム角度設定部が、各前記レーザ光を透過あるいは反射して相互に平行にするビームスプリッタと、該ビームスプリッタにより平行にされた各前記レーザ光を集合させるレンズとを備え、前記固定ミラーが、折り返した各レーザ光を前記ビームスプリッタの相互に異なる位置に入射させることとしてもよい。

このように構成することで、固定ミラーにより折り返されてビームスプリッタの相互に異なる位置に入射された各レーザ光が、ビームスプリッタを透過しあるいはビームスプリッタにより反射されて相互に平行になり、レンズによって集合させられる。したがって、異なるタイミングで複数の光路を経由する各レーザ光を光路長を一致させつつ、同一平面上における異なる入射角度で同一箇所に簡易に集合させることができる。

上記第５の態様の光走査装置は、前記走査部により走査された前記レーザ光を該走査部による走査方向に対して直交する方向に走査する他の走査部を備える構成としてもよい。
このように構成することで、走査部により同一範囲を連続的に一方向に走査されたレーザ光を他の走査部によりこれに直交する方向に順次走査し、レーザ光の２次元的な走査速度を向上することができる。

本発明の参考例としての発明の第４参考態様（以下、第６の態様という。）は、上記構成の光走査装置と、該光走査装置により走査された前記レーザ光を被検体に照射する観察光学系と、該観察光学系により前記レーザ光が照射された前記被検体からの光を検出する検出部とを備える走査型検査装置である。

第６の態様によれば、観察光学系により被検体に照射されるレーザ光を光走査装置により走査速度を向上して被検体上で２次元的に走査することができる。したがって、検出部により検出された被検体からの光に基づいて、被検体の観察範囲を時間を短縮して観察することができる。

第６の態様においては、前記検出部により検出された前記被検体からの光と前記レーザ光の走査位置とを対応づけて２次元情報または３次元情報として復元する復元部と、該復元部により復元された前記２次元情報または３次元情報を表示する表示部とを備えることとしてもよい。
このように構成することで、表示部に表示された被検体の２次元情報または３次元情報により、被検体を観察することができる。

本発明によれば、光の利用効率を低減することなく走査速度を上げることができる。

また、本発明によれば、試料におけるレーザ光の焦点面を一致させつつ走査速度を向上することができる。

また、本発明によれば、簡易な構成で、走査面における明るさむらを防ぎつつ走査速度の向上を図ることができると。

本発明の第１実施形態に係る光走査装置の概略構成図である。 図１の光走査装置によりＳ偏光成分のビームが走査される様子を示す図である。 図１の光走査装置によりＰ偏光成分のビームが走査される様子を示す図である。 本発明の第１実施形態の変形例に係る複数の偏光切替部および分岐部を備える光走査装置の概略構成図である。 本発明の第２実施形態に係る光走査装置の概略構成図である。 本発明の第３実施形態に係る光走査装置の概略構成図である。 本発明の第４実施形態に係る光走査装置の概略構成図である。 本発明の第５実施形態に係る光走査装置の概略構成図である。 本発明の第５実施形態の変形例に係る光走査装置の概略構成図である。 本発明の第６実施形態に係る光走査装置の概略構成図である。 本発明の第７実施形態に係る光走査装置の概略構成図である。 本発明の第８実施形態に係る光走査装置の概略構成図である。 図１２の光走査装置により分岐されるビームの１周目の光束を示す図である。 図１２の光走査装置により分岐されるビームの２周目の光束を示す図である。

〔第１実施形態〕
本発明の参考例としての発明の第１の参考実施形態（以下、第１実施形態という。）に係る光走査装置について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る光走査装置１００は、図１に示すように、光源４から発せられたビーム（レーザ光）の偏光方向を切り替える偏光切替部１と、偏光切替部１により切り替えられた偏光方向に応じてビームを２つの光路に分岐する偏光ビームスプリッタ（分岐部）２と、偏光ビームスプリッタ２により分岐された一方のビームを反射する反射光学系（ビーム角度設定部）３と、偏光ビームスプリッタ２により分岐された各ビームを走査するガルバノミラーのようなスキャナ（走査部）５と、偏光切替部１による偏光方向の切り替えタイミングとスキャナ５による走査タイミングとを同期させる制御部１２５とを備えている。

図１において、光源４から発せられたビームの主光線と偏光ビームスプリッタ２における反射面との交点を点Ａとする。また、光源４から発せられたビームの主光線と反射光学系３における反射面との交点を点Ｂとする。また、偏光ビームスプリッタ２からの反射光の主光線と反射光学系３からの反射光の主光線は、各ビームを光走査すべき軌跡に沿い走査するためのスキャナ５の反射面上の１点で交わることとし、その交点を点Ｃとする。

光源４は、直線偏光のビームを発振するようになっている。
偏光切替部１は、入射光の偏光方向を任意に設定することができるようになっている。例えば、偏光切替部１は、所定の切り替えタイミングで、ビームの偏光方向を直交する２つの偏光成分（Ｓ偏光成分とＰ偏光成分）に切り替えることができるようになっている。偏光切替部１としては、例えば、光弾性素子や電気光学結晶等を使用することができる。

偏光ビームスプリッタ２は、偏光成分を分離し、それぞれ偏光成分の異なるビームを異なる２つの光路、すなわち、光路Ａ−Ｃ（以下、「光路１０」という。）と光路Ａ−Ｂ−Ｃ（以下、「光路２０」という。）に分岐させる分岐部である。偏光ビームスプリッタ２は、Ｓ偏光成分のビームが入射されるとそのビームをスキャナ５に向けて反射し、Ｐ偏光成分のビームが入射されるとそのビームを透過するようになっている。

反射光学系３は、偏光ビームスプリッタ２を透過したＰ偏光成分のビームの光路上に配置されている。反射光学系３は、光路２０に、光路１０に対して相対的な角度を付与し、点Ｃにおいて両光路の主光線を交わらせるように、偏光ビームスプリッタ２からのビームを反射させるようになっている。すなわち、この反射光学系３は、Ｐ偏光成分のビームをＳ偏光成分のビームと共通の平面に沿ってスキャナ５に向けて反射し、スキャナ５におけるＳ偏光成分のビームの入射位置と同一の位置に入射させるようになっている。これにより、２つの光路に分岐されたビームは、同一平面上における相対的な角度が付与されてスキャナ５における同一箇所に集合させられる。

スキャナ５は、制御部１２５の作動により、偏光切替部１によるビームの偏光方向の切り替えタイミングに同期して、入射されるビームに沿う前記平面に沿って揺動するようになっている。これにより、スキャナ５は、同一の平面上における異なる角度で同一箇所に入射されたＳ偏光成分のビームとＰ偏光成分のビームをその平面に沿う方向にそれぞれ走査することができるようになっている。

このように構成された光走査装置１００は、偏光切替部１にて偏光方向を適切に設定することにより、２種類の光路を自由に切り換えることができる。すなわち、偏光切替部１において、入射光を偏光ビームスプリッタ２により反射される成分の偏光方向に設定すればビームは光路１０を通り、透過される成分の偏光方向に設定すればビームは光路２０を通ることとなる。これにより、例えば、スキャナ５により掃引される２種類の角度のビームの内、ある角度範囲θ内を掃引されるビームのみを選択することができる。

次に、本実施形態に係る光走査装置１００の作用について説明する。
本実施形態に係る光走査装置１００によりビームを高速で走査するには、まず、偏光切替部１により、光源４から発せられたビームの偏光方向をＳ偏光成分とＰ偏光成分とに高速で切り替える。

例えば、図２に示すように、偏光切替部１によりビームがＳ偏光成分に切り替えられると、そのビームは偏光ビームスプリッタ２によりスキャナ５に向けて反射される。一方、図３に示すように、偏光切替部１によりビームがＰ偏光成分に切り替えられると、そのビームは偏光ビームスプリッタ２を透過し、反射光学系３によりスキャナ５に向けて反射される。

偏光ビームスプリッタ２からのＳ偏光成分のビームと反射光学系３からのＰ偏光成分のビームは、互いに同一平面上における相対的な角度が付与され、偏光切替部１の偏光切替タイミングに応じて交互にスキャナ５の同一の箇所に入射される。また、これらのビームは、スキャナ５により前記平面に沿う方向に走査される。

この場合において、制御部１２５の作動により、偏光切替部１による偏光方向の切り替えタイミングに同期してスキャナ５により各ビームを走査することで、分岐されたビームごとに、スキャナ５への入射角度に応じて時間間隔をあけて同一範囲を順次走査することができる。また、偏光ビームスプリッタ２により、ビームを偏光方向に応じて分岐することで、分岐されたビームの光量を分岐する前のビームの光量に維持することができる。

したがって、本実施形態に係る光走査装置１００によれば、偏光切替部１によりビームの偏光方向を瞬間的に連続して切り替えることで、ビームの利用効率を低減することなく、走査速度の向上を図ることができる。

また、本実施形態によれば、偏光切替部１によりビームの光路を切り替えて被写体の所望の位置に順番かつ連続的に振り分けることができる。これにより、高速なスキャンが可能になるだけでなく、照射部位からの光応答を検出器上で重なりなく検出することができる。また、偏光切替部１により交互に分岐されたビームは、分岐数によらず光量が減らず分岐前の光量を維持しているので、被写体からの光応答を高出力で得たり、被写体のより深い部分に対し充分な照射を行ったりすることが可能となる。さらに、被写体の観察においては、照射光に応じた光応答の明るさを保ったまま高速に光走査できるので、生体のような形態的ないし生物化学的な変化をビデオレートで観察したり解析したりする用途に適している。

本実施形態においては、例えば、光走査装置１００が、スキャナ５により走査されたビームを、スキャナ５による走査方向に対して直交する方向に走査する他のスキャナ（図示略、他の走査部）を備えることとしてもよい。
このようにすることで、スキャナ５により同一範囲を連続的に一方向に走査されたビームを他のスキャナによりこれに直交する方向に順次走査し、ビームの２次元的な走査速度を向上することができる。

また、本実施形態においては、偏光切替部および偏光ビームスプリッタを１組備える構成を例示して説明したが、偏光切替部および偏光ビームスプリッタを複数組備えることとしてもよい。例えば、図４に示すように、光源４からのビームの偏光方向を切り替える第１偏光切替部１Ａと、第１偏光切替部１ＡによりＳ偏光成分のビームが入射されるとそのビームをスキャナ５に向けて反射し、Ｐ偏光成分のビームが入射されるとそのビームを透過する第１偏光ビームスプリッタ２Ａと、第１偏光ビームスプリッタ２Ａを透過したビームの偏光方向を切り替える第２偏光切替部１Ｂと、第２偏光切替部１ＢによりＳ偏光成分のビームが入射されるとそのビームをスキャナ５に向けて反射し、Ｐ偏光成分のビームが入射されるとそのビームを透過する第２偏光ビームスプリッタ２Ｂとを備えることとしてもよい。

図４に示すように、光走査装置１００が偏光切替部および偏光ビームスプリッタを２組備える場合には、偏光切替部１Ａ，１Ｂによる偏光方向の切り替えにより、レーザ光を時間間隔をあけて３種類の光路に分岐することができる。この場合、制御部１２５の作動により、第１偏光切替部１Ａの切り替えタイミングおよび第２偏光切替部１Ｂの切り替えタイミングとスキャナ５の走査タイミングとをそれぞれ同期させることとすればよい。

また、本実施形態においては、光源４は円偏光のビームを発振し、偏光切替部１の前あるいは偏光切替部１と偏光ビームスプリッタ２の間に１／４波長板のような偏光子（図示略）を備えることとしてもよい。
このようにすることで、円偏光の光源を用いても、偏光ビームスプリッタ２に対して偏光切替部１により偏光方向を切り替えられた直線偏光を入射させることができる。

〔第２実施形態〕
次に、本発明の第１の実施形態（以下、第２実施形態という。）に係る光走査装置について、図５を参照して説明する。
本実施形態に係る光走査装置１１０は、偏光ビームスプリッタ（分岐部）１１１により分岐された各ビームの偏光方向を変えるλ／２波長板１０７，１０９と、λ／２波長板１０７，１０９により偏光方向を変えられたビームを折り返すミラーペア（ビーム角度設定部）１３，１４と、折り返された各ビームの光路を合流させる偏光ビームスプリッタ（ビーム角度設定部）１１２と、コリメートレンズ（ビーム角度設定部）１６と、スキャナ５により走査されたビームを収束する集光レンズ２１とを備えている。符合１５は光源４から発せられたビームを収束する集光レンズを示している。
以下、第１実施形態に係る光走査装置１００と構成を共通する箇所には、同一符号を付して説明を省略する。

図５において、偏光ビームスプリッタ１１１に入射されたビームのうち、偏光ビームスプリッタ１１１で反射され、ミラーペア１３を経由し、偏光ビームスプリッタ１１２へ入射される光路を光路１０１とし、偏光ビームスプリッタ１１１を透過し、ミラーペア１４を経由し、偏光ビームスプリッタ１１２へ入射される光路を光路２０１とする。
偏光ビームスプリッタ１１１は、Ｓ偏光成分のビームをミラーペア１３に向けて直角に反射し、Ｐ偏光成分のビームを透過するようになっている。

λ／２波長板１０７，１０９は、直線偏光を維持したままその偏光方向を９０°回転させるようになっている。具体的には、λ／２波長板１０７は、偏光ビームスプリッタ１１１とミラーペア１３との間に配置され、偏光ビームスプリッタ１１１により反射されたビームをＳ偏光成分からＰ偏光成分に変換するようになっている。一方、λ／２波長板１０９は、偏光ビームスプリッタ１１１とミラーペア１４との間に配置され、偏光ビームスプリッタ１１１を透過したビームをＰ偏光成分からＳ偏光成分に変換するようになっている。

ミラーペア１３は、偏光ビームスプリッタ１１１により反射されたビームを偏光ビームスプリッタ１１２へ入射させる反射光学系である。このミラーペア１３は、１組の第１固定ミラー（ビーム角度設定部）１３Ａおよび第２固定ミラー（ビーム角度設定部）１３Ｂによって構成されている。第１固定ミラー１３Ａおよび第２固定ミラー１３Ｂは、偏光ビームスプリッタ１１１，１１２に対向して所定の角度に固定された状態で配置されている。

第１固定ミラー１３Ａは、λ／２波長板１０７を通過したビームを第２固定ミラー１３Ｂに向けて直角に反射する位置に配置されている。第２固定ミラー１３Ｂは、第１固定ミラー１３Ａから入射されたビームを偏光ビームスプリッタ１１２に向けて直角に反射する位置に配置されている。すなわち、ミラーペア１３は、偏光ビームスプリッタ１１１からλ／２波長板１０７を介して入射されたビームを偏光ビームスプリッタ１１２に向けて平行に折り返すことができるようになっている。

ミラーペア１４は、偏光ビームスプリッタ１１１を透過したビームを偏光ビームスプリッタ１１２へ入射させる反射光学系である。このミラーペア１４は、ミラーペア１３と同様に、偏光ビームスプリッタ１１１，１１２に対向して所定の角度に固定された状態で配置された１組の第３固定ミラー（ビーム角度設定部）１４Ａおよび第４固定ミラー（ビーム角度設定部）１４Ｂにより構成されている。

第３固定ミラー１４Ａは、λ／２波長板１０９を通過したビームを第４固定ミラー１４Ｂに向けて直角に反射する位置に配置され、第４固定ミラー１４Ｂは、第３固定ミラー１４Ａから入射されたビームを偏光ビームスプリッタ１１２に向けて直角に反射する位置に配置され、偏光ビームスプリッタ１１１からλ／２波長板１０９を介して入射されたビームを偏光ビームスプリッタ１１２に向けて平行に折り返すことができるようになっている。

また、ミラーペア１４は、第３固定ミラー１４Ａと第４固定ミラー１４Ｂがレーザ光の入射方向と入射方向に対して交差する方向とに一体的に移動可能に設けられている。このミラーペア１４は、偏光ビームスプリッタ１１２に対してミラーペア１３から入射されるビームの入射位置とは若干ずらした位置にビームを入射させ、折り返したビームの光路長とミラーペア１３により折り返されたビームの光路長とが一致するように、第３固定ミラー１４Ａおよび第４固定ミラー１４Ｂの位置が調節されている。図５において、第３固定ミラー１４Ａおよび第４固定ミラー１４Ｂは移動量ｄずつ移動した位置に配置されており、偏光ビームスプリッタ１１２に対してミラーペア１３から入射されるビームの入射位置とは光線ズレ量２ｄずらした位置にビームを折り返すようになっている。

偏光ビームスプリッタ１１２は、光路１０１と光路２０１を合流させる合流部である。この偏光ビームスプリッタ１１２は、ミラーペア１３から入射されるビームを透過する一方、ミラーペア１４から入射されるビームをコリメートレンズ１６へ向けて直角に反射するようになっている。また、偏光ビームスプリッタ１１２は、これらのビームを互いに平行にかつコリメートレンズ１６の異なる位置に入射させるようになっている。

コリメートレンズ１６は、偏光ビームスプリッタ１１２により合流された光路のそれぞれのビームを平行光とし、１点に集合させるようになっている。これにより、ミラーペア１３，１４、偏光ビームスプリッタ１１２およびコリメートレンズ１６は、ビームが切り替えられる２つの光路に同一平面上における相対的な角度を付与し、これらの光路のビームの主光線をスキャナ５の同一点に入射させることができるようになっている。

次に、本実施形態に係る光走査装置１１０の作用について説明する。
本実施形態に係る光走査装置１１０によりビームを高速で走査するには、まず、偏光切替部１０５により、光源４から発せられたビームの偏光方向をＰ偏光成分とＳ偏光成分とに高速で切り替える。

偏光切替部１０５によりビームがＳ偏光成分に切り替えられると、そのビームは偏光ビームスプリッタ１１１により反射され、λ／２波長板１０７によりＰ偏光成分に変換された後、ミラーペア１３により折り返されて偏光ビームスプリッタ１１２を透過する。一方、偏光切替部１０５によりビームがＰ偏光成分に切り替えられると、そのビームは偏光ビームスプリッタ１１１を透過し、λ／２波長板１０９によりＳ偏光成分に変換された後、ミラーペア１４により折り返されて偏光ビームスプリッタ１１２によりミラーペア１３からのビームの入射位置とは異なる位置で反射される。

偏光ビームスプリッタ１１２を透過したＰ偏光成分のビームおよび偏光ビームスプリッタ１１２により反射されたＳ偏光成分のビームは、偏光切替部１０５の偏光切替タイミングに応じて交互に時間間隔をあけて平行に進み、コリメートレンズ１６の異なる位置を透過して同一平面上における相対的な角度が付与され、スキャナ５の同一点に入射させられる。

本実施形態によれば、ミラーペア１３とミラーペア１４の位置を適切に設定することで、光路１０１と光路２０１の光路長をそろえた状態で、光路１０１，２０１ごとにビームを偏光ビームスプリッタ１１２の反射面の異なる位置に入射させることができる。すなわち、偏光ビームスプリッタ１１２を通過後に光路長が等しく、主光線が互いに平行な２つの光路が形成される。これらの光路のビームがコリメートレンズ１６を通過することにより、光路長が等しく互いに角度が異なり１点に集合する平行光となる。

スキャナ５に入射させられた各ビームは、互いに前記平面に沿う方向に走査される。
この場合において、制御部１２５の作動により、偏光切替部１０５による偏光方向の切り替えタイミングに同期してスキャナ５により各ビームを走査することで、分岐されたビームごとに、スキャナ５への入射角度に応じて時間間隔をあけて同一範囲を順次走査することができる。また、偏光ビームスプリッタ１１１，１１２により、ビームを偏光方向に応じて分岐することで、分岐されたビームの光量を分岐する前のビームの光量に維持することができる。

したがって、本実施形態に係る光走査装置１１０によれば、偏光切替部１０５によりビームの偏光方向を瞬間的に連続して切り替えることで、観察面に対してビームを均等に照射しつつ、ビームの利用効率を低減することなく走査速度の向上を図ることができる。また、分岐された光路はそれぞれ光路長が同じになることから、対物レンズにより各ビームが結像される位置が深さ方向に等しくなり、結像面を容易に形成できるという利点も有る。

〔第３実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態（以下、第３実施形態という。）に係る光走査装置および走査型検査装置について、図６を参照して説明する。
本実施形態に係る走査型検査装置２００は、試料（被検体）５１を保持するスライドガラス等の試料保持部５２と、光源３０と、光走査装置２１０と、光走査装置２１０により走査されたビームを試料５１に照射する観察光学系５８と、観察光学系５８によりビームが照射された試料５１からの光を検出する検出部５３と、検出部５３により光が検出された試料５１の画像を表示する表示部５４とを備えている。
以下、第１実施形態に係る光走査装置１００あるいは第２実施形態に係る光走査装置１１０と構成を共通する箇所には、同一符号を付して説明を省略する。

光走査装置２１０は、第２実施形態に記載の分岐部（偏光ビームスプリッタ１１１）およびビーム角度設定部（ミラーペア１３，１４、偏光ビームスプリッタ１２、コリメートレンズ１６）に対応する構成をもう一組増設した光分波部（マルチビーム化光学系）３１を備えている。

具体的には、光走査装置２１０は、光源３０からのビームの偏光方向を切り替える第１偏光切替部１０５Ａと、第１偏光切替部１０５Ａにより偏光方向が切り替えられたビームを分岐する第１分岐部６０Ａと、ミラー６３，６４と、ミラー６３，６４間に配置され、第１分岐部６０Ａにより分岐された各ビームの偏光方向を切り替える第２偏光切替部１０５Ｂと、第２偏光切替部１０５Ｂにより偏光方向が切り替えられたビームを分岐する第２分岐部６０Ｂとを備えている。

第１分岐部６０Ａは、リレーレンズ３２と、偏光ビームスプリッタ（分岐部）４１と、ミラーペア（ビーム角度設定部）４５、４６と、偏光ビームスプリッタ（ビーム角度設定部）４２と、ミラー６１と、リレーレンズ（ビーム角度設定部）３３とを備えている。第２分岐部６０Ｂは、リレーレンズ３４と、偏光ビームスプリッタ（分岐部）４３と、ミラー６５と、ミラーペア４７、４８（ビーム角度設定部）と、偏光ビームスプリッタ（ビーム角度設定部）４４と、リレーレンズ（ビーム角度設定部）３５とを備えている。

偏光ビームスプリッタ４１，４２および偏光ビームスプリッタ４３，４４は、それぞれ第２実施形態の偏光ビームスプリッタ１１１，１１２と同様の機能を有している。ミラーペア４５，４６およびミラーペア４７，４８は、それぞれ第２実施形態にミラーペア１３，１４と同様の機能を有している。リレーレンズ３３，３５は、第２実施形態のコリメートレンズ１６と同様の機能を有している。

これらのミラーペア４５，４６およびミラーペア４７，４８はいずれもミラー位置（ミラーペア４５，４６を構成するそれぞれ２つの固定ミラー（ビーム角度設定部）、ミラーペア４７，４８を構成するそれぞれ２つの固定ミラー（ビーム角度設定部）。）がレーザ光の入射方向および入射方向に対して交差する方向に移動可能（手動または自動）になっており、これらのミラー位置を変更することで各ビームの光路長と、偏光ビームスプリッタ４２、４４後の主光線間隔を可変にすることができるようになっている。

また、光走査装置２１０は、第２分岐部６０Ｂにより分岐された各ビームをＸ方向に走査するスキャナ（走査部、Ｘガルバノ）３９と、スキャナ３９により走査されたビームをリレーするリレーレンズ３６と、リレーレンズ３６からのビームを通過させる範囲を制限するスリット７０と、スリット７０を通過したビームをリレーするリレーレンズ３７と、リレーレンズ３７からのビームをスキャナ３９による走査方向に対して直交するＹ方向に走査するスキャナ（他の走査部、Ｙガルバノ）４０と、瞳レンズ３８と、偏光切替部１０５Ａ，１０５Ｂによる切り替えタイミングとスキャナ３９、４０による走査タイミングとを制御する制御部５５とを備えている。スキャナ３９は、第２実施形態のスキャナ５と同様の機能を有している。

スリット７０は、試料の所定の範囲のみにビームが照射されるように、ビームを選択的にカットすることができるようになっている。スリット７０の開口部の孔径と形状は、ビームが照射される試料５１の範囲により決定する。

スキャナ３９，４０は、広角共振ガルバノ駆動系である。スキャナ３９，４０は、分岐したビームごとに試料５１の異なる部分領域をそれぞれ走査するように、制御部５５により制御されるようになっている。

制御部５５は、第２実施形態の制御部１２５と同様の機能を有している。また、制御部５５は、検出部５３により検出された試料５１からの光とビームの走査位置とを対応づけて２次元情報または３次元情報として復元する復元部として機能するようになっている。

この制御部５５は、例えば、適宜、ユーザが所望の観察等を行うことができるように、ユーザからの指示が入力される入力部（例えば、キーボード、入力用マウス、タッチパネル等）を備えていることとしてもよい。また、制御部５５は、表示部５４に対し、復元した２次元情報または３次元情報を表示させたり、検出した各種数値データや画像データを所望の表示内容に変換して表示させたりすることができるようになっている。
観察光学系５８は、瞳レンズ３８からのビームを結像させる結像レンズ４９と、結像レンズ４９により結像されたビームを試料５１に照射する対物レンズ５０とを備えている。

次に、このように構成された光走査装置２１０および走査型検査装置２００の作用について説明する。
本実施形態に係る走査型検査装置２００により試料５１を観察するには、まず、第１偏光切替部１０５Ａにより、光源４から発せられたビームの偏光方向をＳ偏光成分とＰ偏光成分とに高速で切り替える。

第１偏光切替部１０５ＡによりビームがＳ偏光成分に切り替えられると、そのビームはリレーレンズ３２を介して偏光ビームスプリッタ４１により反射され、ミラーペア４５により折り返された後、偏光ビームスプリッタ４２により反射され、ミラー６１、リレーレンズ３３およびミラー６３を介して第２偏光切替部１０５Ｂに入射される。

一方、第１偏光切替部１０５ＡによりビームがＰ偏光成分に切り替えられると、そのビームはリレーレンズ３２を介して偏光ビームスプリッタ４１を透過し、ミラーペア４６により折り返された後、偏光ビームスプリッタ４２を透過し、ミラー６１、リレーレンズ３３およびミラー６３を介して第２偏光切替部１０５Ｂに入射される。

第２偏光切替部１０５Ｂに入射されたビームは、その偏光方向が再度Ｓ偏光成分とＰ偏光成分とに切り替えられる。第２偏光切替部１０５Ｂに入射されたビームの内、Ｓ偏光成分のまま射出されたビームあるいはＰ偏光成分からＳ偏光成分に切り替えられて射出されたビームは、ミラー６４、リレーレンズ３４およびミラー６５を介して偏光ビームスプリッタ４３により反射され、ミラーペア４８により折り返されて偏光ビームスプリッタ４４により反射される。

一方、第２偏光切替部１０５ＢによりＳ偏光成分からＰ偏光成分に切り替えられて射出されたビームあるいはＰ偏光成分のまま射出されたビームは、ミラー６４、リレーレンズ３４およびミラー６５を介して偏光ビームスプリッタ４３を透過し、ミラーペア４７により折り返されて偏光ビームスプリッタ４４を透過する。
本実施形態においては、第１偏光切替部１０５Ａおよび第２偏光切替部１０５Ｂによりビームの偏光方向を切り替えることで、１本のビームを４つの光路に切り替えて第２分岐部６０Ｂから射出させることができる。

偏光ビームスプリッタ４４から射出された各ビームは、第１偏光切替部１０５Ａおよび第２偏光切替部１０５Ｂの切り替えタイミングに応じて交互に時間間隔をあけて平行に進み、リレーレンズ３５の異なる位置を透過して互いに同一平面上における相対的な角度が付与され、スキャナ３９の同一箇所に入射させられる。これらのビームは、スキャナ３９により互いに前記平面に沿うＸ方向に走査され、リレーレンズ３６により集光された後、時間間隔をあけて順次スリット７０を通過させられる。

時間間隔をあけて順次スリット７０を通過した各ビームは、リレーレンズ３７を介してスキャナ４０によりＹ方向に走査される。この場合において、スキャナ３９によって同一範囲を時間間隔をあけて順次Ｘ方向に走査された各ビームをスキャナ４０によりＸ方向に対して直交するＹ方向に一定の速さで走査することで、これらのビームをそれぞれＹ方向にずらして順次走査することができる。

スキャナ４０により走査された各ビームは瞳レンズ３８を介して結像レンズ４９により結像され、対物レンズ５０により試料５１に照射される。これにより、各ビームが試料５１上で２次元的に連続して走査される。

すなわち、本実施形態においては、スキャナ３９の駆動により、分岐されたビームを所望の順番で選択的にスリット７０の同一箇所である開口部に向かうように角度付与し、所望の順番で選択的にスリット７０を通過させることにより、これらのビームを異なるタイミングで試料５１に照射することができる。また、光路長が同一で平行なビームを異なるタイミングでスリット７０を通過させるとともに、対物レンズ５０の焦点面に対し、分岐されたビームによる部分的なＸＹ平面の焦点面に相当する走査領域において均質な光照射を高速に行うことができる。

試料５１にビームが照射されることにより、試料５１の内部で発生した光応答としての信号光である蛍光は、試料５１を保持する試料保持部５２を透過し、検出部５３により検出される。検出部５３により蛍光が検出されると、制御部５５により試料５１の画像情報が復元されて表示部５４に表示される。

この場合において、偏光切替部１０５Ａ、１０５Ｂによりビームの偏光方向を瞬間的に連続して切り替えることで、観察面に対してビームを均等に照射しつつ、ビームの利用効率を低減することなく走査速度を向上することができる。したがって、本実施形態に係る走査型検査装置２００によれば、試料５１の広範囲にわたる画像情報を精度よく短時間で取得し観察することができる。

〔第４実施形態〕
本発明の参考例としての発明の第２の参考実施形態（以下、第４実施形態という。）に係る光走査装置について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る光走査装置３１０は、図７に示されるように、光源３０４から発せられ集光レンズ３１５により収束されたビーム（レーザ光）を２つの光路に分岐するビームスプリッタ（分岐部）３１１と、分岐された各ビームを折り返えす２つのミラーペア（ビーム角度設定部）３１３，３１４と、折り返されたレーザ光を透過あるいは反射して相互に平行にするビームスプリッタ（ビーム角度設定部）３１２と、平行にされた各レーザ光を集合させるコリメートレンズ（ビーム角度設定部）３１６と、同一箇所に集合させられたビームを同時に走査するガルバノミラーのようなスキャナ（走査部）３１９と、走査されたビームを収束する集光レンズ３２１と、収束されたビームを通過させる範囲を制限するスリット３２３とを備えている。

図７において、ビームスプリッタ３１１に入射されたビームのうち、ビームスプリッタ３１１で反射され、ミラーペア３１３を経由し、ビームスプリッタ３１２へ入射される光路を光路４０１とし、ビームスプリッタ３１１を透過し、ミラーペア３１４を経由し、ビームスプリッタ３１２へ入射される光路を光路５０１とする。

集光レンズ３１５は、平行光である入射光を収束光にするようになっている。
ビームスプリッタ３１１は、ビームを光路４０１と光路５０１に分岐させる分岐部である。このビームスプリッタ３１１は、集光レンズ３１５からのビームの一部をミラーペア３１３へ向けて直角に反射し、一部を透過させるようになっている。

ミラーペア３１３は、ビームスプリッタ３１１により反射されたビームをビームスプリッタ３１２へ入射させる反射光学系である。このミラーペア３１３は、１組の第１固定ミラー（ビーム角度設定部）３１３Ａおよび第２固定ミラー（ビーム角度設定部）３１３Ｂによって構成されている。第１固定ミラー３１３Ａおよび第２固定ミラー３１３Ｂは、ビームスプリッタ３１１，３１２に対向して所定の角度に固定された状態で配置されている。

第１固定ミラー３１３Ａは、ビームスプリッタ３１１により反射されたビームを第２固定ミラー３１３Ｂに向けて直角に反射する位置に配置されている。第２固定ミラー３１３Ｂは、第１固定ミラー３１３Ａから入射されたビームをビームスプリッタ３１２に向けて直角に反射する位置に配置されている。すなわち、ミラーペア３１３は、ビームスプリッタ３１１から入射されたビームをビームスプリッタ３１２に向けて平行に折り返すことができるようになっている。

ミラーペア３１４は、ビームスプリッタ３１１を透過したビームをビームスプリッタ３１２へ入射させる反射光学系である。このミラーペア３１４は、ミラーペア３１３と同様に、ビームスプリッタ３１１，３１２に対向して所定の角度に固定された状態で配置された１組の第３固定ミラー（ビーム角度設定部）３１４Ａおよび第４固定ミラー（ビーム角度設定部）３１４Ｂにより構成されている。

第３固定ミラー３１４Ａは、ビームスプリッタ３１１を透過したビームを第４固定ミラー３１４Ｂに向けて直角に反射する位置に配置され、第４固定ミラー３１４Ｂは、第３固定ミラー３１４Ａから入射されたビームをビームスプリッタ３１２に向けて直角に反射する位置に配置され、ビームスプリッタ３１１から入射されたビームをビームスプリッタ３１２に向けて平行に折り返すことができるようになっている。

また、ミラーペア３１４は、第３固定ミラー３１４Ａと第４固定ミラー３１４Ｂがレーザ光の入射方向と入射方向に対して交差する方向とに一体的に移動可能に設けられている。このミラーペア３１４は、ビームスプリッタ３１２に対してミラーペア３１３から入射されるビームの入射位置とは若干ずらした位置にビームを入射させ、折り返したビームの光路長とミラーペア３１３により折り返されたビームの光路長とが一致するように、第３固定ミラー３１４Ａおよび第４固定ミラー３１４Ｂの位置が調節されている。図７において、第３固定ミラー３１４Ａおよび第４固定ミラー３１４Ｂは移動量ｄずつ移動した位置に配置されており、ビームスプリッタ３１２に対してミラーペア３１３から入射されるビームの入射位置とは光線ズレ量２ｄずらした位置にビームを折り返すようになっている。

ビームスプリッタ３１２は、光路４０１と光路５０１を合流させる合流部である。このビームスプリッタ３１２は、ミラーペア３１３から入射されるビームを透過する一方、ミラーペア３１４から入射されるビームをコリメートレンズ３１６へ向けて直角に反射するようになっている。また、ビームスプリッタ３１２は、これらのビームを互いに平行にかつコリメートレンズ３１６の異なる位置に入射させるようになっている。

コリメートレンズ３１６は、ビームスプリッタ３１２により合流されたそれぞれのビームを平行光とし、１点に集合させるようになっている。これにより、ビームスプリッタ３１２およびコリメートレンズ３１６は、２本のビームに同一平面上における相対的な角度を付与し、これらのビームの主光線をスキャナ３１９の同一点に入射させることができるようになっている。

スキャナ３１９は、コリメートレンズ３１６から入射される２本のビームをこれらのビームに沿う前記平面に沿って揺動するようになっている。これにより、スキャナ３１９は、同一の平面上における異なる角度で同一箇所に入射された２本のビームをその平面に沿う方向に同時に走査することができるようになっている。

次に、このように構成された光走査装置３１０の作用について説明する。
本実施形態に係る光走査装置３１０によりビームを高速で走査するには、まず、光源３０４から発せられ集光レンズ３１５により収束されたビームをビームスプリッタ３１１により２つの光路に分岐させる。

ビームスプリッタ３１１により反射されたビームは、ミラーペア３１３の第１固定ミラー３１３Ａおよび第２固定ミラー３１３Ｂを介して光路を折り返され、ビームスプリッタ３１２を透過する。一方、ビームスプリッタ３１１を透過したビームは、ミラーペア３１４の第３固定ミラー３１４Ａおよび第４固定ミラー３１４Ｂを介して光路を折り返され、ビームスプリッタ３１２におけるミラーペア３１３からのビームの入射位置とは異なる位置で反射される。

ビームスプリッタ３１２を透過したビームとビームスプリッタ３１２により反射されたビームは、互いに平行に進みコリメートレンズ３１６の異なる位置に入射され、コリメートレンズ３１６により１点に向かって集合させられる。これにより、これらのビームの主光線は、同一平面上における相対的な角度が付与されてスキャナ３１９の同一点に入射させられる。

本実施形態によれば、ミラーペア３１３とミラーペア３１４の位置を適切に設定することで、光路４０１と光路４０２の光路長をそろえた状態で、２本のビームをビームスプリッタ３１２の反射面の異なる位置に入射させることができる。すなわち、ビームスプリッタ３１２を通過後に光路長が等しく、主光線が互いに平行な２本のビームが形成される。これらのビームがコリメートレンズ３１６を通過することにより、光路長が等しく互いに角度が異なり１点に集合する２本の平行光となる。

スキャナ３１９に入射された各ビームは、互いに前記平面に沿う方向に同時に走査される。これにより、分岐されたビームごとにスキャナ３１９への入射角度に応じて時間間隔を空けて同一範囲を順次走査させることができる。したがって、スキャナ３１９により、これらの各ビームを集光レンズ３２１を介して時間間隔をあけて連続してスリット３２３を通過させ、観察面上の所定の範囲を順次走査させることができる。

この場合において、ミラーペア３１３，３１４により、スキャナ３１９によって走査される各ビームの光路長を互いに一致させることで、観察面における各ビームの焦点位置を一致させることができる。したがって、本実施形態に係る光走査装置３１０によれば、試料におけるビームの焦点面を一致させつつ走査速度の向上を図ることができる。

本実施形態においては、ミラーペア３１４の第３固定ミラー３１４Ａと第４固定ミラー３１４Ｂとが移動可能に設けられていることとしたが、ミラーペア３１３およびミラーペア３１４の少なくとも一方において、固定ミラー３１３Ａ，３１３Ｂあるいは固定ミラー３１４Ａ，３１４Ｂがレーザ光の入射方向と入射方向に対して交差する方向とに一体的に移動可能に設けられていることとすればよい。

また、本実施形態においては、光走査装置３１０が、スキャナ３１９により走査されたビームを、その走査方向に対して直交する方向に走査する他のスキャナ（図示略、他の走査部）を備えることとしてもよい。
このようにすることで、スキャナ３１９により同一範囲を連続的に一方向に走査された複数のビームを他のスキャナによりこれに直交する方向に順次走査し、ビームの２次元的な走査速度を向上することができる。

また、本実施形態にいては、分岐部としてビームスプリッタ３１１を例示し、ビーム角度設定部としてビームスプリッタ３１２を例示して説明したが、例えば、図７に示すように、ビームスプリッタ３１１の反射面とビームスプリッタ３１２の反射面とが同一面上に配置される場合は、分岐用と合流用とを兼用する一体化された単一のビームスプリッタを採用することとしてもよい。また、これらのビームスプリッタ３１１，３１２に代えて、例えば、ハーフミラーを採用することとしてもよい。

また、本実施形態においては、ビームスプリッタ３１１，３１２に代えて、例えば、偏光ビームスプリッタを用いることとしてもよい。この場合、光源３０４は円偏光のビームを発振するか、あるいは直線偏光のビームを発振し、ビームスプリッタ３１１の位置に配置する偏光ビームスプリッタの手前に、直線偏光を円偏光に変換するλ／４波長板を配置することとすればよい。また、ビームスプリッタ３１１の位置に配置する偏光ビームスプリッタとミラーペア３１３との間に、Ｓ偏光成分をＰ偏光成分に変換するλ／２波長板を配置し、ビームスプリッタ３１１の位置に配置する偏光ビームスプリッタとミラーペア３１４との間に、Ｐ偏光成分をＳ偏光成分に変換するλ／２波長板を配置することとすればよい。

〔第５実施形態〕
本発明の参考例としての発明の第３の参考実施形態（以下、第５実施形態という。）に係る光走査装置について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る光走査装置７００は、図８に示すように、光源６０４から発せられたビーム（レーザ光）を透過させ、その偏光方向を調節可能な１／２波長板（偏光方向調節部）６０１と、１／２波長板６０１により偏光方向が調節されたビームを２つの光路に分岐する偏光ビームスプリッタ（分岐部）６０２と、偏光ビームスプリッタ６０２により分岐された一方のビームを反射する反射光学系（ビーム角度設定部）６０３と、反射光学系６０３により反射されたビームと偏光ビームスプリッタ６０２により分岐された他方のビームとを走査するガルバノミラーのようなスキャナ（走査部）６０５と、スキャナ６０５により走査された各レーザ光が通過する範囲を制限するスリット６０６とを備えている。

また、光走査装置７００には、偏光ビームスプリッタ６０２により分岐された各ビームの強度を検出する光強度検出装置（光強度検出部）６０７と、光強度検出装置６０７により検出された各ビームの強度に基づいて、１／２波長板６０１によるビームの偏光方向の調節を制御する制御部６０８とが備えられている。

図８において、光源６０４から発せられたビームの主光線と偏光ビームスプリッタ６０２における反射面との交点を点Ａとする。また、光源６０４から発せられたビームの主光線と反射光学系６０３における反射面との交点を点Ｂとする。また、偏光ビームスプリッタ６０２からの反射光の主光線と反射光学系６０３からの反射光の主光線は、スキャナ６０５の反射面上の１点で交わることとし、その交点を点Ｃとする。

光源６０４は、直線偏光のビームを発振するようになっている。
１／２波長板６０１は、ビームの光軸上に光軸回りに回転可能に設けられており、ビームの光軸方向に直交する光学主軸を有している。この１／２波長板６０１は、入射されたビームの光学主軸に対する偏光方向の角度に応じて、射出するビームの光学主軸に対する偏光方向の角度を変更することができるようになっている。

具体的には、１／２波長板６０１は、光学主軸に対する偏光方向の角度がθの直線偏光のビームが入射されると、その偏光方向を２θ回転させて直線偏光のまま射出するようになっている。また、１／２波長板６０１は、光軸回りの回転角度により決まる光学主軸に対する入射されたビームの偏光方向の角度に応じて、射出するビームの光学主軸に対する偏光方向の角度を連続的に変更することができるようになっている。
１／２波長板６０１の光軸回りの回転角度は、制御部６０８により調節されるようになっている。

偏光ビームスプリッタ６０２は、１／２波長板６０１を透過したビームを、互いに直交する偏光成分（Ｐ偏光成分とＳ偏光成分。）ごとに光路を分岐するようになっている。具体的には、偏光ビームスプリッタ６０２は、入射されたビームのＳ偏光成分をスキャナ６０５に向けて反射し、入射されたビームのＰ偏光成分を透過するようになっている。偏光ビームスプリッタ６０２により反射されたＳ偏光成分のビームの光路を光路６１０とし、偏光ビームスプリッタ６０２を透過したＰ偏光成分のビームの光路を光路６２０とする。

反射光学系６０３は、偏光ビームスプリッタ６０２を透過したＰ偏光成分のビームの光路６２０上に配置されている。この反射光学系６０３は、入射されるＰ偏光成分のビームを、偏光ビームスプリッタ６０２により反射されたＳ偏光成分のビームと共通の平面に沿ってスキャナ６０５に向けて反射し、スキャナ６０５におけるＳ偏光成分のビームの入射位置と同一の位置に入射させるようになっている。これにより、偏光ビームスプリッタ６０２により２つの光路６１０，６２０に分岐された各ビームは、同一平面上における相対的な角度が付与されてスキャナ６０５における同一箇所に集合させられる。

スキャナ６０５は、偏光ビームスプリッタ６０２から入射されるＳ偏光成分のビームおよび反射光学系６０３から入射されるＰ偏光成分のビームに共通の前記平面に沿って揺動するようになっている。これにより、スキャナ６０５は、同一の平面上における異なる角度で同一箇所に入射された各ビームをその平面に沿う方向にそれぞれ走査することができるようになっている。

スリット６０６は、スキャナ６０５と試料（図示略）との間に配置され、試料の所定の範囲のみにビームが照射されるように、ビームを選択的にカットするようになっている。スリット６０６の開口部の孔径と形状は、ビームが照射される試料の範囲により決定されている。

光強度検出装置６０７は、偏光ビームスプリッタ６０２とスキャナ６０５との間の光路６１０を通るビームの強度と、反射光学系６０３とスキャナ６０５との間の光路６２０を通るビームの強度をそれぞれ検出するようになっている。光強度検出装置６０７により検出された各ビームの強度は、それぞれ制御部６０８へ出力されようになっている。

制御部６０８は、光強度検出装置６０７により検出された各ビームの強度が略等しい場合は、１／２波長板６０１の光軸回りの回転角度を維持するようになっている。また、制御部６０８は、光強度検出装置６０７により検出された各ビームの強度が異なる場合は、１／２波長板６０１の光軸回りの回転角度を変更し、偏光ビームスプリッタ６０２によりビームが略均等な強度の２つの光路６１０，６２０に分岐される偏光成分の比率となるように、１／２波長板６０１の光学主軸に対するビームの偏光方向の角度を調節するようになっている。

次に、本実施形態に係る光走査装置７００の作用について説明する。
本実施形態に係る光走査装置７００により、光源６０４から発せられたビームを高速で走査するには、まず、光源６０４からのビームを１／２波長板６０１を透過させ、その偏光方向を調節する。

１／２波長板６０１を透過して偏光方向が調節されたビームは、偏光ビームスプリッタ６０２により、互いに直交するＳ偏光成分とＰ偏光成分ごとに２つの光路６１０，６２０に分岐される。具体的には、ビームのＳ偏光成分は、偏光ビームスプリッタ６０２により反射され、光路６１０を通ってスキャナ６０５に入射される。一方、ビームのＰ偏光成分は、偏光ビームスプリッタ６０２を透過し、光路６２０を通って反射光学系６０３に入射される。

反射光学系６０３に入射されたＰ偏光成分のビームは、Ｓ偏光成分のビームに対して同一平面上における相対的な角度が付与されて、スキャナ６０５におけるＳ偏光成分のビームと同一箇所に入射させられる。そして、これらの各ビームは、スキャナ６０５により、それぞれ共通の前記平面に沿う方向に走査される。

これにより、分岐されたビームごとに、スキャナ６０５への入射角度に応じて時間間隔を空けて同一範囲を順次走査される。そして、スキャナ６０５により走査されたこれら２つのレーザ光の内、所定の範囲内を走査されたレーザ光はスリット６０６を通過し、所定の範囲外を走査されたレーザ光はスリット６０６により遮断される。したがって、スリット６０６を時間間隔をあけて順次通過した複数のレーザ光により、所定の観察範囲を連続的に走査し、これにより、走査速度の向上を図ることができる。

この場合において、光強度検出装置６０７により、偏光ビームスプリッタ６０２により反射されたビームの強度と偏光ビームスプリッタ６０２を透過したビームの強度がそれぞれ検出され、その検出結果に基づいて、制御部６０８により、偏光ビームスプリッタ６０２によりレーザ光が略均等な強度の２つの光路６１０，６２０に分岐される偏光成分の比率となるように、１／２波長板６０１によるビームの偏光方向の調節が制御される。

具体的には、光強度検出装置６０７により検出された各ビームの強度が略等しい場合は、制御部６０８は、１／２波長板６０１の光軸回りの回転角度を維持する。一方、偏光ビームスプリッタ６０２により反射されたビームの強度が偏光ビームスプリッタ６０２を透過したビームの強度よりも大きい場合は、制御部６０８により、偏光ビームスプリッタ６０２に入射されるビームのＳ偏光成分の比率がＰ偏光成分の比率よりも小さい偏光方向となるように、１／２波長板６０１の光軸回りの回転角度が調節される。また、偏光ビームスプリッタ６０２により反射されたビームの強度が偏光ビームスプリッタ６０２を透過したビームの強度よりも小さい場合は、制御部６０８により、偏光ビームスプリッタ６０２に入射されるビームのＳ偏光成分の比率がＰ偏光成分の比率よりも大きい偏光方向となるように、１／２波長板６０１の光軸回りの回転角度が調節される。

これにより、偏光ビームスプリッタ６０２により２つの光路に分岐され、それぞれ異なる光路６１０，６２０を通ってスキャナ６０５に入射される各ビームの強度を略均等にすることができる。そして、略均等な明るさの複数のレーザ光により、試料の走査面の同一範囲を順次走査させることができる。

以上説明したように、本実施形態に係る光走査装置７００によれば、偏光ビームスプリッタ６０２によりレーザ光が略均等な強度の２つの光路に分岐される偏光成分の比率となるように、１／２波長板６０１によりレーザ光の偏光方向を調節することで、偏光ビームスプリッタ６０２の反射率および透過率と反射光学系６０３の反射率に関わらず、略均等な明るさの複数のレーザ光により走査面を順次走査させることができる。したがって、簡易な構成で、走査面における明るさむらを防ぎつつ、走査速度の向上を図ることができる。また、この例でも、分岐された各光路における光強度の比率を比較的任意に調節できるので、光学素子を厳密に選ぶ必要が無く、製造コストや調節の手間が低減される利点がある。

本実施形態によれば、例えば、光走査装置７００が、スキャナ６０５により走査されたビームを、スキャナ６０５による走査方向に対して直交する方向に走査する他のスキャナ（図示略、他の走査部）を備えることとしてもよい。
このようにすることで、スキャナ６０５により同一範囲を連続的に一方向に走査されたビームを他のスキャナによりこれに直交する方向に順次走査し、ビームの２次元的な走査速度を向上することができる。

本実施形態は以下のように変形することができる。
本実施形態は、１／２波長板６０１および偏光ビームスプリッタ６０２を１組備える構成を例示して説明したが、変形例としては、１／２波長板６０１および偏光ビームスプリッタ６０２を複数組備えることとしてもよい。このようにすることで、１／２波長板６０１および偏光ビームスプリッタ６０２の組合せを増やした分だけ、ビームの分岐数を増やすことができる。１／２波長板６０１および偏光ビームスプリッタ６０２を２組備える構成を図９を参照して説明する。

本変形例に係る光走査装置７００は、光源６０４からのビームの偏光方向を調節する第１の１／２波長板（偏光方向調節部）６０１Ａと、第１の１／２波長板６０１Ａにより偏光方向が調節されたビームのＳ偏光成分をスキャナ６０５に向けて反射し、Ｐ偏光成分を透過する第１の偏光ビームスプリッタ（分岐部）６０２Ａと、第１の偏光ビームスプリッタ６０２Ａを透過したビームの偏光方向を調節する第２の１／２波長板（偏光方向調節部）６０１Ｂと、第２の１／２波長板６０１Ｂにより偏光方向が調節されたビームのＳ偏光成分をスキャナ６０５に向けて反射し、Ｐ偏光成分を透過する第２の偏光ビームスプリッタ（分岐部）６０２Ｂとを備えている。

この場合、反射光学系６０３により、第２の偏光ビームスプリッタ６０２Ｂを透過したビームに対して、第１の偏光ビームスプリッタ６０２Ａによって反射されたビームおよび第２の偏光ビームスプリッタ６０２Ｂによって反射されたビームと同一平面上における相対的な角度を付与してスキャナ６０５に向けて反射し、各ビームをスキャナ６０５における同一箇所に集合させることとすればよい。

また、光強度検出装置６０７により、第１の偏光ビームスプリッタ６０２Ａによって反射されたビーム、第２の偏光ビームスプリッタ６０２Ｂによって反射されたビームおよび反射光学系６０３によって反射されたビームの強度をそれぞれ検出することとすればよい。また、光強度検出装置６０７によって検出されるこれらの各ビームの強度が略均等になるように、制御部６０８Ａにより、第１の１／２波長板６０１Ａによるビームの偏光方向の調節を制御するとともに、制御部６０８Ｂにより、第２の１／２波長板６０１Ｂによるビームの偏光方向の調節を制御することとすればよい。
このようにすることで、ビームを強度が等しい３つの光路に分岐することができる。

〔第６実施形態〕
次に、本発明の参考例としての発明の第４の参考実施形態（以下、第６実施形態という。）に係る光走査装置について、図１０を参照して説明する。
本実施形態に係る光走査装置８００は、偏光ビームスプリッタ（分岐部）６０２により２つの光路に分岐された各ビームを折り返すミラーペア（ビーム角度設定部）６１３，６１４と、折り返された各ビームの光路を合流させる偏光ビームスプリッタ（ビーム角度設定部）６１５と、コリメートレンズ（ビーム角度設定部）６１６と、スキャナ６０５により走査されたビームを収束光とし、光軸を互いに平行にする集光レンズ６１７とを備えている。符合６１８は、１／２波長板６０１により偏光方向を調節されたビームを収束光に変換する集光レンズを示している。
以下、第５実施形態に係る光走査装置７００と構成を共通する箇所には、同一符号を付して説明を省略する。

偏光ビームスプリッタ６０２は、１／２波長板６０１により偏光方向が調節され、集光レンズ６１８を介して入射されたビームのＳ偏光成分をミラーペア６１３に向けて直角に反射し、入射されたビームのＰ偏光成分を透過するようになっている。

ミラーペア６１３は、１組の第１固定ミラー（ビーム角度設定部）６１３Ａおよび第２固定ミラー（ビーム角度設定部）６１３Ｂによって構成されている。第１固定ミラー６１３Ａおよび第２固定ミラー６１３Ｂは、偏光ビームスプリッタ６０２，６１５に対向して所定の角度に固定されて配置されている。

第１固定ミラー６１３Ａは、偏光ビームスプリッタ６０２からのビームを第２固定ミラー６１３Ｂに向けて直角に反射する向きに配置されている。第２固定ミラー６１３Ｂは、第１固定ミラー６１３Ａから入射されたビームを偏光ビームスプリッタ６０２に向けて直角に反射する向きに配置されている。すなわち、ミラーペア６１３は、偏光ビームスプリッタ６０２から入射されたビームを偏光ビームスプリッタ６１５に向けて平行に折り返すことができるようになっている。

ミラーペア６１４は、ミラーペア６１３と同様に、偏光ビームスプリッタ６０２，６１５に対向して所定の角度に固定されて配置された１組の第３固定ミラー（ビーム角度設定部）６１４Ａおよび第４固定ミラー（ビーム角度設定部）６１４Ｂにより構成されている。

第３固定ミラー６１４Ａは、偏光ビームスプリッタ６０２からのビームを第４固定ミラー６１４Ｂに向けて直角に反射する向きに配置され、第４固定ミラー６１４Ｂは、第３固定ミラー６１４Ａから入射されたビームを偏光ビームスプリッタ６０２に向けて直角に反射する位置に配置されている。すなわち、ミラーペア６１４は、偏光ビームスプリッタ６０２から入射されたビームを偏光ビームスプリッタ６１５に向けて平行に折り返すことができるようになっている。

また、ミラーペア６１４は、第３固定ミラー６１４Ａと第４固定ミラー６１４Ｂとが移動可能に設けられている。このミラーペア６１４は、偏光ビームスプリッタ６１５に対して、ミラーペア６１３から入射されるビームの入射位置とは若干ずらした位置にビームを入射させ、折り返したビームの光路長がミラーペア６１３により折り返されたビームの光路長と一致するように、第３固定ミラー６１４Ａおよび第４固定ミラー６１４Ｂの位置が調節されている。

図１０において、第３固定ミラー６１４Ａおよび第４固定ミラー６１４Ｂは、移動量ｄずつ一方向に移動した位置に配置されており、偏光ビームスプリッタ６１５に対して、ミラーペア６１３から入射されるビームの入射位置とは光線ズレ量２ｄずらした位置に、ビームを折り返して入射させるようになっている。

偏光ビームスプリッタ６１５は、ミラーペア６１３により折り返されたビームとミラーペア６１４により折り返されたビームを合流させることができるようになっている。この偏光ビームスプリッタ６１５は、ミラーペア６１３から入射されるビームをコリメートレンズ６１６へ向けて直角に反射する一方、ミラーペア６１４から入射されるビームを透過するようになっている。また、偏光ビームスプリッタ６１５は、これらのビームを互いに平行にかつコリメートレンズ６１６の異なる位置に入射させるようになっている。

コリメートレンズ６１６は、偏光ビームスプリッタ６１５からの各ビームを平行光とし、１点に集合させるようになっている。これにより、ミラーペア６１３，６１４、偏光ビームスプリッタ６１５およびコリメートレンズ６１６は、２つの光路に分岐した各ビームに同一平面上における相対的な角度を付与し、これらの光路のビームの主光線をスキャナ６０５の同一点に入射させることができるようになっている。

光強度検出装置６０７は、偏光ビームスプリッタ６１５からコリメートレンズ６１６に入射される２つの光路の各ビームの強度をそれぞれ検出して制御部６０８へ出力するようになっている。

次に、本実施形態に係る光走査装置８００の作用について説明する。
本実施形態に係る光走査装置８００により、光源６０４から発せられたビームを高速で走査するには、１／２波長板６０１により光源６０４からのビームの偏光方向を調節し、集光レンズ６１８により収束光に変換して、偏光ビームスプリッタ６０２に入射させる。

偏光ビームスプリッタ６０２に入射されたビームのＳ偏光成分は反射され、ミラーペア６１３により折り返されて、偏光ビームスプリッタ６１５によりコリメートレンズ６１６に向けて反射される。一方、偏光ビームスプリッタ６０２に入射されたビームのＰ偏光成分は透過し、ミラーペア６１４により折り返されて、偏光ビームスプリッタ６１５におけるミラーペア６１３からのビームの入射位置とは異なる位置を透過してコリメートレンズ６１６に入射される。

この場合において、ミラーペア６１３とミラーペア６１４の配置を適切に設定することで、偏光ビームスプリッタ６０２により反射されたＳ偏光成分のビームと偏光ビームスプリッタ６０２を透過したＰ偏光成分のビームとを光路長を揃えた状態で、ビームごとに偏光ビームスプリッタ６１５の異なる位置に入射させることができる。すなわち、偏光ビームスプリッタ６１５を通過後に光路長が等しく、主光線が互いに平行な２つの光路が形成される。

これらの２つの平行な光路の各ビームは、コリメートレンズ６１６を通過することにより、光路長が等しく互いに角度が異なり１点に集合する平行光となってスキャナ６０５の同一箇所に入射される。スキャナ６０５に入射させられた各ビームは、互いに同一平面に沿う方向に走査される。これにより、分岐されたビームごとに、試料におけるビームの焦点面を一致させことができる。

また、光強度検出装置６０７により、偏光ビームスプリッタ６１５を反射または透過した２つの光路のビームの強度がそれぞれ検出され、その検出結果に基づいて、制御部６０８により、偏光ビームスプリッタ６０２によりレーザ光が略均等な強度の２つの光路６１０，６２０に分岐される偏光成分の比率となるように、１／２波長板６０１によるビームの偏光方向の調節が制御される。

これにより、偏光ビームスプリッタ６０２により２つの光路に分岐され、それぞれ異なる光路通ってスキャナ６０５に入射される各ビームの強度を略均等にすることができる。そして、略均等な明るさの複数のレーザ光により、試料の走査面の同一範囲を順次走査させることができる。

したがって、本実施形態に係る光走査装置８００によれば、固定ミラー６１４Ａ，６１４Ｂの位置を変更するだけで、折り返すビームの光路長を変更し、スキャナ６０５により走査される２つのビームの光路長を簡易に一致させることができる。したがって、分岐された各ビームの光路長を等しくした上で、走査面における明るさむらを防ぎつつ、走査速度の向上を図ることができる。これにより、対物レンズにより各ビームが結像される位置が深さ方向に等しくしなり、結像面を容易に形成することができる。

本実施形態においては、ミラーペア６１４の第３固定ミラー６１４Ａと第４固定ミラー６１４Ｂがレーザ光の入射方向と入射方向に対して交差する方向とに一体的に移動可能に設けられていることとしたが、ミラーペア６１３の第１固定ミラー６１３Ａと第２固定ミラー６１３Ｂがレーザ光の入射方向と入射方向に対して交差する方向とに一体的に移動可能に設けられていることとしてもよい。

〔第７実施形態〕
次に、本発明の参考例としての発明の第５の参考実施形態（以下、第７実施形態という。）に係る光走査装置および走査型検査装置について、図１１を参照して説明する。
本実施形態に係る走査型検査装置９０１は、試料（被検体）６５１を保持するスライドガラス等の試料保持部６５２と、光源６０４と、光走査装置９００と、光走査装置９００により走査されたビームを試料６５１に照射する観察光学系６５８と、観察光学系６５８によりビームが照射された試料６５１からの光を検出する検出部６５３と、検出部６５３により検出された試料６５１からの光の情報を２次元情報または３次元情報として復元する復元部６５４と、復元部６５４により復元された試料６５１の画像情報を表示する表示部６５５とを備えている。
以下、第５実施形態に係る光走査装置７００あるいは第６実施形態に係る光走査装置８００と構成を共通する箇所には、同一符号を付して説明を省略する。

光走査装置９００は、第６実施形態に記載の１／２波長板６０１、分岐部（偏光ビームスプリッタ６０２）およびビーム角度設定部（ミラーペア６１３，６１４、ビームスプリッタ６１５、コリメートレンズ６１６）に対応する構成をもう一組増設した光分波部（マルチビーム化光学系）６３１を備え、光源６０４から発せられたビームを４つの光路に分岐することができるようになっている。

具体的には、光走査装置９００は、光源６０４からのビームの偏光方向を調節する第１の１／２波長板６０１Ｃと、第１の１／２波長板６０１Ｃにより偏光方向が切り替えられたビームを分岐する第１分岐部６６０Ｃと、ミラー６６３，６６４と、ミラー６６３，６６４間に配置され、第１分岐部６６０Ｃにより分岐された各ビームの偏光方向を調節する第２の１／２波長板６０１Ｄと、第２の１／２波長板６０１Ｄにより偏光方向を調節されたビームを２つの光路に分岐する第２分岐部６６０Ｄとを備えている。

第１分岐部６６０Ｃは、リレーレンズ６３２と、偏光ビームスプリッタ（分岐部）６０２Ｃと、ミラーペア（ビーム角度設定部）６１３Ｃ、６１４Ｃと、偏光ビームスプリッタ（ビーム角度設定部）６１５Ｃと、ミラー６３３と、リレーレンズ（ビーム角度設定部）６１６Ｃとを備えている。
第２分岐部６６０Ｄは、リレーレンズ６３４と、ミラー６３５と、偏光ビームスプリッタ（分岐部）６０２Ｄと、ミラーペア（ビーム角度設定部）６１３Ｄ，６１４Ｄと、偏光ビームスプリッタ（ビーム角度設定部）６１５Ｄと、リレーレンズ（ビーム角度設定部）６１６Ｄとを備えている。

偏光ビームスプリッタ６０２Ｃ，６０２Ｄおよび偏光ビームスプリッタ６１５Ｃ，６１５Ｄは、それぞれ第６実施形態に記載の偏光ビームスプリッタ６０２および偏光ビームスプリッタ６１５と同様の機能を有している。ミラーペア６１３Ｃ，６１４Ｃおよびミラーペア６１３Ｄ，６１４Ｄは、それぞれ第６実施形態に記載のミラーペア６１３およびミラーペア６１４と同様の機能を有している。リレーレンズ６１６Ｃ，６１６Ｄは、第６実施形態に記載のコリメートレンズ６１６と同様の機能を有している。

これらのミラーペア６１３Ｃ，６１４Ｃおよびミラーペア６１３Ｄ，６１４Ｄはいずれもミラー位置（ミラーペア６１３Ｃ，６１４Ｃを構成するそれぞれ２つの固定ミラー（ビーム角度設定部）６１３Ａ，６１３Ｂ、ミラーペア６１３Ｄ，６１４Ｄを構成するそれぞれ２つの固定ミラー（ビーム角度設定部）６１３Ａ，６１３Ｂ。）がレーザ光の入射方向および入射方向に対して交差する方向に移動可能（手動または自動）に設けられており、これらのミラー位置を変更することで各ビームの光路長と、偏光ビームスプリッタ６１５Ｃ，６１５Ｄ後の主光線間隔を可変にすることができるようになっている。

また、光走査装置９００は、第２分岐部６６０Ｄにより分岐された各ビームをＸ方向に走査するスキャナ（走査部、Ｘガルバノ）６０５と、スキャナ６０５により走査されたビームを収束光とし、光軸を互いに平行にする集光レンズ６１７と、集光レンズ６１７からのビームを通過させる範囲を制限するスリット６０６と、スリット６０６を通過したビームをリレーするリレーレンズ６３７と、リレーレンズ６３７からのビームをスキャナ６０５による走査方向に対して直交するＹ方向に走査するスキャナ（他の走査部、Ｙガルバノ）６３８と、瞳レンズ６３９とを備えている。

スキャナ６０５，６３８により、第１分岐部６６０Ｃおよび第２分岐部６６０Ｄにより４つの分岐したビームは、試料６５１の異なる部分領域をそれぞれ走査するようになっている。

復元部６５４は、検出部６５３により検出された試料６５１からの光とビームの走査位置とを対応づけて２次元情報または３次元情報として復元することができるようになっている。この復元部６５４は、例えば、適宜、ユーザが所望の観察等を行うことができるように、ユーザからの指示が入力される入力部（例えば、キーボード、入力用マウス、タッチパネル等）を備えていることとしてもよい。また、復元部６５４は、表示部６５５に対し、復元した２次元情報または３次元情報を表示させたり、検出した各種数値データや画像データを所望の表示内容に変換して表示させたりすることができるようになっている。

観察光学系６５８は、瞳レンズ６３９からのビームを結像させる結像レンズ６４９と、結像レンズ６４９により結像されたビームを試料６５１に照射する対物レンズ６５０とを備えている。
また、光走査装置９００は、光強度検出部６０７により、集光レンズ６１６Ｄとスキャナ６０５との間の４つの光路を通る各ビームの強度を検出し、制御部６０８により、第１の１／２波長板６０１Ｃ，第２の１／２波長板６０１Ｄによるビームの偏光方向の調節を制御するようになっている。

次に、このように構成された光走査装置９００および走査型検査装置９０１の作用について説明する。
本実施形態に係る走査型検査装置９０１により試料６５１を観察するには、まず、光源６０４からビームを発生し、第１の１／２波長板６０１Ｃにより偏光方向を調節して、リレーレンズ６３２を介して偏光ビームスプリッタ６０２Ｃに入射させる。

偏光ビームスプリッタ６０２Ｃに入射されたビームのＳ偏光成分は反射され、ミラーペア６１３Ｃにより折り返された後、偏光ビームスプリッタ６１５Ｃにより反射され、ミラー６３３、リレーレンズ６１６Ｃおよびミラー６６３を介して第２の１／２波長板６０１Ｄに入射される。

一方、偏光ビームスプリッタ６０２Ｃに入射されたビームＰ偏光成分は透過し、ミラーペア６１４Ｃにより折り返された後、偏光ビームスプリッタ６１５Ｃを透過し、ミラー６３３、リレーレンズ６１６Ｃおよびミラー６６３を介して第２の１／２波長板６０１Ｄに入射される。

第２の１／２波長板６０１Ｄに入射された２つの光路の各ビームは、それぞれ偏光方向が調節され、ミラー６６４、リレーレンズ６３４およびミラー６３５を介して偏光ビームスプリッタ６０２Ｄに入射される。

偏光ビームスプリッタ６０２Ｄに入射された各ビームのＳ偏光成分はそれぞれ反射され、ミラーペア６１３Ｄにより折り返されて偏光ビームスプリッタ６１５Ｄにより反射される。
一方、偏光ビームスプリッタ６０２Ｄに入射された各ビームのＰ偏光成分はそれぞれ透過し、ミラーペア６１４Ｄにより折り返されて、偏光ビームスプリッタ６１５Ｄを透過する。

本実施形態においては、偏光ビームスプリッタ６０２Ｃによりビームを互いに直交する偏光成分ごとに２つの光路に分岐するとともに、偏光ビームスプリッタ６０２Ｄにより２つの光路の各ビームをそれぞれ互いに直交する偏光成分ごとに２つの光路に分岐することで、４つの光路に分岐されたビームを偏光ビームスプリッタ６１５Ｄから射出させることができる。

偏光ビームスプリッタ６１５Ｄから射出された４つの光路の各ビームは、互いにリレーレンズ６１６Ｄの異なる位置を透過して互いに同一平面上における相対的な角度が付与され、スキャナ６０５の同一箇所に入射させられる。これらのビームは、スキャナ６０５により互いに前記同一平面に沿うＸ方向に走査され、集光レンズ６１７により光軸を互いに平行にされた後、時間間隔をあけて順次スリット６０６を通過させられる。

スリット６０６を通過した各ビームは、リレーレンズ６３７を介してスキャナ６３８によりＹ方向に走査される。この場合において、スキャナ６０５によって同一範囲を時間間隔をあけて順次Ｘ方向に走査された各ビームを、スキャナ６３８によりＸ方向に対して直交するＹ方向に一定の速さで走査することで、これらのビームをそれぞれＹ方向に位置をずらして順次走査することができる。

スキャナ６３８により走査された各ビームは、瞳レンズ６３９を介して結像レンズ６４９により結像され、対物レンズ６５０により試料６５１に照射される。これにより、各ビームが試料６５１上で２次元的に連続して走査される。

すなわち、本実施形態においては、スキャナ６０５の駆動により、分岐されたビームを所望の順番で選択的にスリット６０６の同一箇所である開口部に向かうように角度を付与し、所望の順番で選択的にスリット６０６を通過させることにより、これらのビームを異なるタイミングで試料６５１に照射することができる。また、光路長が同一で平行なビームを異なるタイミングでスリット６０６を通過させるとともに、対物レンズ６５０の焦点面に対し、分岐されたビームによる部分的なＸＹ平面の焦点面に相当する走査領域において、均質な光照射を高速に行うことができる。

試料６５１にビームが照射されることにより、試料６５１の内部で発生した光応答としての信号光である蛍光は、試料６５１を保持する試料保持部６５２を透過し、検出部６５３により検出される。検出部６５３により蛍光が検出されると、復元部６５４により試料６５１の画像情報が復元されて表示部６５５に表示される。

この場合において、光強度検出装置６０７により検出された各ビームの強度に基づいて、１／２波長板６０１Ｃ、６０１Ｄにより、偏光ビームスプリッタ６０２Ｃ，６０２Ｄにより略均等な強度で分岐される偏光成分の比率になるように、ビームの偏光方向をそれぞれ調節することで、観察面に対して略均等な明るさの複数のビームにより走査面を走査しつつ、走査速度を向上することができる。したがって、本実施形態に係る走査型検査装置９０１によれば、試料６５１の広範囲にわたる明るさむらのない画像情報を短時間で取得し観察することができる。

〔第８実施形態〕
次に、本発明の参考例としての発明の第６の参考実施形態（以下、第８実施形態という。）に係る光走査装置および走査型検査装置について説明する。
本実施形態に係る光走査装置１０００は、図１２に示すように、光源（図示略）から発せられたビーム（レーザ光）の偏光方向を調節する第１偏光可変素子（偏光調節部）１００１と、第１偏光可変素子１００１により偏光方向が調節されたビームを偏光方向に応じて２つの光路に分岐する第１偏光ビームスプリッタ（分岐部）１００３と、分岐された各ビームを収束させる第１収束レンズ１００５Ａ，１００５Ｂと、収束された各ビームをそれぞれ折り返す可動ミラー（ビーム角度設定部）１００７Ａ，１００７Ｂと、折り返された各ビームの光路を合流させる第２偏光ビームスプリッタ（ビーム角度設定部）１００９とを備えている。
以下、第５実施形態に係る光走査装置７００あるいは第７実施形態に係る光走査装置９００および走査型検査装置９０１と構成を共通する箇所には、同一符号を付して説明を省略する。

光源は、例えば、上記光源３０４と同様の構成を有し、直線偏光のビームを発振するようになっている。
第１偏光可変素子１００１は、第１偏光ビームスプリッタ１００３によりビームが強度比１：１で２つの光路に分岐されるように、第１偏光ビームスプリッタ１００３に入射させるビームの偏光成分を調節するようになっている。

本実施形態においては、第１偏光可変素子１００１として、例えばλ／４波長板を使用し、光源から発せられた直線偏光のビームをＳ偏光成分とＰ偏光成分を含む円偏光のビームに変換するようになっている。

第１偏光ビームスプリッタ１００３は、偏光ビームスプリッタ１１１と同様の構成を有している。この第１偏光ビームスプリッタ１００３は、入射される円偏光のビームのうち、Ｓ偏光成分を直角に反射し、Ｐ偏光成分を透過させるようになっている。

第１収束レンズ１００５Ａ，１００５Ｂは、それぞれ焦点距離ｆを有している。
可動ミラー１００７Ａ，１００７Ｂは、上記ミラーペア１３，１４と同様の構成を有している。この可動ミラー可動ミラー１００７Ａ，１００７Ｂは、第１偏光ビームスプリッタ１００３から入射されるＳ偏光成分のビームまたはＰ偏光成分のビームをそれぞれ平行に折り返して、第２偏光ビームスプリッタ１００９に入射させることができるようになっている。

また、可動ミラー１００７Ａ，１００７Ｂは、ミラー位置（可動ミラー１００７Ａ，１００７Ｂを構成するそれぞれ２つの固定ミラー（ビーム角度設定部）の位置）が、ビームの入射方向に対して直交する方向に手動または自動によって一体で移動することができるようになっている。この可動ミラー１００７Ａ，１００７Ｂは、上記ミラー位置を変更することにより、各ビームの光路長と第２偏光ビームスプリッタ１００９の主光線間隔を可変にすることができるようになっている。

図１２において、第１偏光ビームスプリッタ１００３により分岐された直線偏光のビームのうち、可動ミラー１００７Ａを経由して第２偏光ビームスプリッタ１００９に入射されるビームの光路を光路１０３０Ａとし、可動ミラー１００７Ｂを経由して、第２偏光ビームスプリッタ１００９に入射されるビームの光路を光路１０３０Ｂとする。

第２偏光ビームスプリッタ１００９は、偏光ビームスプリッタ１１２と同様の構成を有している。第２偏光ビームスプリッタ１００９には、光路１０３０Ａを通るビームと光路１０３０Ｂを通るビームとが、異なる方向から互いに位置をずらして入射されるようになっている。また、第２偏光ビームスプリッタ１００９は、Ｓ偏光成分のビームを直角に反射し、Ｐ偏光成分のビームを透過させるようになっている。

これにより、第２偏光ビームスプリッタ１００９に異なる方向から入射された２つの光束のビームは、同一方向に向かって互いに主光線が平行になって射出され、第１収束レンズ１００５Ａ，１００５Ｂから焦点距離ｆの位置にある第１結像面１０４１上または第２結像面１０４２上の異なる位置にそれぞれ集光点を結ぶようになっている。

また、光走査装置１０００は、第２偏光ビームスプリッタ１００９から射出される各ビームを反射するミラー（再入射ミラー）１０１１およびミラー（再入射ミラー）１０１３と、ミラー１０１１およびミラー１０１３により反射されたビームを収束させる第２収束レンズ１０１５と、収束されたビームを反射するミラー（再入射ミラー）１０１７およびミラー（再入射ミラー）１０１９と、ミラー１０１９により反射されたビームの偏光方向を調節する第２偏光可変素子（偏光調節部）１０２１と、第２偏光可変素子１０２１により偏光方向が調節されたビームを反射して、上記第１偏光ビームスプリッタ１００３に再度入射させるミラー１０２３とを備えている。

第２収束レンズ１０１５は、焦点距離２ｆを有している。
第２偏光可変素子１０２１は、第１偏光可変素子１００１と同様の構成を有しており、第１偏光ビームスプリッタ１００３によりビームが強度比１：１で２つの光路に分岐されるように、第１偏光ビームスプリッタ１００３に再度入射させるビームの偏光成分を調節することができるようになっている。

具体的には、第２偏光可変素子１０２１として、λ／４波長板を使用し、直線偏光のビームをＳ偏光成分とＰ偏光成分を含む円偏光のビームに変換するようになっている。また、第２偏光可変素子１０２１は、第１偏光ビームスプリッタ１０００５に対して、第１偏光可変素子１００１からのビームとは異なる方向からビームを入射させるようになっている。

これにより、第１偏光ビームスプリッタ１００３において、第２偏光可変素子１０２１から入射される２つの光束の各ビームが、それぞれＳ偏光成分のビームとＰ偏光成分のビームの２つの光路に分岐され、合計４つの光束のビームが射出されるようになっている。

第１偏光ビームスプリッタ１００３から射出される４つの光束の各ビームは、光路１００３Ａまたは光路１０３０Ｂを介して第２偏光ビームスプリッタ１００９に再度入射されるようになっている。第２偏光ビームスプリッタ１００９に再度入射された４つの光束の各ビームは、Ｓ偏光成分が内部で直角に反射されてＰ偏光成分が内部を透過することにより、同一方向に向かって互いに主光線が平行になって射出されるようになっている。これにより、４つの光束のビームが第２結像面１０４２上の異なる位置にそれぞれ集光点を結ぶようになっている。

さらに、光走査装置１０００には、第２結像面１０４２上の異なる位置にそれぞれ集光点を結ぶ４つの光束の各ビームを同一箇所に集合させるコリメートレンズ（ビーム角度設定部）と、コリメートレンズにより集合させられたビームを走査するガルバノミラーのようなスキャナ（走査部）とが備えられている（いずれも図示略）。

これらのコリメートレンズ、スキャナは、それぞれ上記コリメートレンズ１６、スキャナ５と同様の構成を有している。したがって、可動ミラー１００７Ａ，１００７Ｂ、第２偏光ビームスプリッタ１００９およびコリメートレンズは、ビームが分岐される４つの光路に同一平面上における相対的な角度を付与し、これらのビームの主光線をスキャナの同一点に入射させるようになっている。

また、４つの光束のビームに沿う平面に直交する揺動軸回りにスキャナが揺動し、スキャナの同一箇所に異なる角度で入射される各ビームをその平面に沿う方向にそれぞれ走査するようになっている。

スキャナ以降の構成、例えば、集光レンズ６１７、スリット６０６、リレーレンズ６３７、スキャナ（他の走査部、Ｙガルバノ）６３８、瞳レンズ６３９、および、走査型検査装置９０１の試料保持部６５２、観察光学系６５８、検出部６５３、復元部６５４、表示部６５５等の構成は第７実施形態と同様であるので説明を省略する。

このように構成された本実施形態に係る光走査装置１０００の作用について説明する。
本実施形態に係る光走査装置１０００によりビームを高速で走査するには、まず、光源から発せられる直線偏光のビームを第１偏光可変素子１００１に入射させる。

第１偏光可変素子１００１に入射されたビームは、第１偏光ビームスプリッタ１００３において強度比１：１で光路が分岐されるように、Ｓ偏光成分とＰ偏光成分を含む円偏光に変換されて射出される。第１偏光可変素子１００１から射出されたビームは、第１偏光ビームスプリッタ１００３に入射される。

第１偏光ビームスプリッタ１００３に入射したビームは、図１３に示すように、Ｓ偏光成分が内部で反射されて光路１０３０Ａに進み、Ｐ偏光成分が内部を透過して光路１０３０Ｂに進む。これにより、第１偏光ビームスプリッタ１００３において、１光束のビームが２光束に分岐される。

次いで、光路１０３０Ａに進むＳ偏光成分のビームは、第１収束レンズ１００５Ａにより収束され、可動ミラー１００７Ａにより折り返されて第２偏光ビームスプリッタ１００９により反射される。一方、光路１０３０Ｂに進むＰ偏光成分のビームは、第１収束レンズ１００５Ｂにより収束され、可動ミラー１００７Ｂにより折り返されて第２偏光ビームスプリッタ１００９における光路１０３０Ａからのビームの入射位置とは異なる位置を透過する。以下、図１３において、１周目（１度目）に光路１０３０Ａを通る光束を光束１０３１Ａとし、１周目に光路１０３０Ｂを通る光束を光束１０３１Ｂとする。

ここで、第２偏光ビームスプリッタ１００９により反射される光束１０３１Ａのビームと第２偏光ビームスプリッタ１００９を透過する光束１０３１Ｂのビームの主光線が互いに平行で距離間隔がＬの２光束となるように、可動ミラー１００７Ａ，１００７Ｂの位置を調節し、各ビームを第１結像面１０４１上にそれぞれ集光させる。

この場合において、可動ミラー１００７Ａ，１００７Ｂの少なくとも一方を入射光および反射光の光軸に対して直交する方向に移動させることにより、第１収束レンズ１００５Ａ，１００５Ｂから第１結像面１０４１までの光路長を変更することなく、主光線の距離間隔を変更することができる。可動ミラー１００７Ａ，１００７Ｂの移動範囲は、第２偏光ビームスプリッタ１００９から光束が外れない範囲とする。

次に、第１結像面１０４１上に集光した光束１０３１Ａ，１０３１Ｂの各ビームは、図１４に示すように、ミラー１０１１およびミラー１０１３を介して第２収束レンズ１０１５に入射する。各ビームは、第２収束レンズ１０１５によりそれぞれ平行光となり、ミラー１０１７およびミラー１０１９を介して第２偏光可変素子１０２１に入射する。

第２偏光可変素子１０２１に入射した直線偏光の各ビームは、第１偏光ビームスプリッタ１００３において強度比１：１で光路が分岐されるように、それぞれＳ偏光成分とＰ偏光成分を含む円偏光のビームに変換されて射出される。第２偏光可変素子１０２１から射出された各ビームは、ミラー１０２３により反射されて、第１偏光可変素子１００１とは異なる方向から第１偏光ビームスプリッタ１００３に再度入射される。

第１偏光ビームスプリッタ１００３に再度入射した各光束のビームは、それぞれＰ偏光成分が内部を透過して光路１０３０Ａに進み、Ｓ偏光成分が内部で反射されて光路１０３０Ｂに進む。これにより、第１偏光ビームスプリッタ１００３において、２光束のビームが４光束に分岐される。

光路１０３０Ａに進むＰ偏光成分の各ビームは、可動ミラー１００７Ａにより折り返されて、第２偏光ビームスプリッタ１００９を透過する。一方、光路１０３０Ｂに進むＳ偏光成分の各ビームは、可動ミラー１００７Ｂにより折り返されて、第２偏光ビームスプリッタ１００９における光路１０３０Ａからのビームの入射位置とは異なる位置で反射される。これにより、第２偏光ビームスプリッタ１００９から４つの光束のビームが互いに平行になって射出されて第２結像面１０４２上に集光される。

ここで、第１偏光ビームスプリッタ１００３において、１周目に反射され２周目は透過するビーム、すなわち、１周目も２周目も光路１０３０Ａを通るビームの光束を第１光束１０３２ＡＡとし、１周目に透過し２周目も透過するビーム、すなわち、１周目は光路１０３０Ｂを通り２周目は光路１０３０Ａを通るビームの光束を第２光束１０３２ＢＡとする。

また、第１偏光ビームスプリッタ１００３において、１周目に反射され２周目も反射されるビーム、すなわち、１周目に光路１０３０Ａを通り２周目に光路１０３０Ｂを通るビームの光束を第３光束１０３２ＡＢとし、１周目に透過し２周目は反射されるビーム、すなわち、１周目も２周目も光路１０３０Ｂを通るビームの光束を第４光束１０３２ＢＢとする。

第１光束１０３２ＡＡのビームと第２光束１０３２ＢＡのビームは、第１結像面１０４１では主光線の距離間隔がＬであるが、第１収束レンズ１００５Ｂの焦点距離ｆが第２収束レンズ１０１５の焦点距離２ｆの１／２倍であることから、第１収束レンズ１００５Ａにより主光線の距離間隔が１／２倍となる。

同様にして、第３光束１０３２ＡＢのビームと第４光束１０３２ＢＢのビームは、第１結像面１０４１では主光線の距離間隔がＬであるが、第１収束レンズ１００５Ｂの焦点距離ｆが第２収束レンズ１０１５の焦点距離２ｆの１／２倍であることから、第１収束レンズ１００５Ｂにより主光線の距離間隔が１／２倍となる。

この場合において、第１結像面１０４１における各主光線の距離間隔がＬとなるように可動ミラー１００７Ａ，１００７Ｂを配置していることにより、４つの光束１０３２ＡＡ、１０３２ＢＡ，１０３２ＡＢ，１０３２ＢＢが合流する第２の結像面１０４２では、第１光束１０３２ＡＡのビームと第２光束１０３２ＢＡのビームの各主光線の中点と、第３光束１０３２ＡＢのビームと第４光束１０３２ＢＢのビームの各主光線の中点の距離間隔がＬとなる。つまり、４つの光束１０３２ＢＡ、１０３２ＡＡ，１０３２ＢＢ，１０３２ＡＢの距離間隔はＬ／２ずつとなる。

次いで、第２結像面１０４２に結像した４つの光束１０３２ＢＡ、１０３２ＡＡ，１０３２ＢＢ，１０３２ＡＢの各ビームは、コリメートレンズの異なる位置を透過して同一平面上における相対的な角度が付与され、スキャナの同一箇所に入射されて前記平面に沿う方向に走査される。これにより、４つの光束に分岐されたビームごとに、スキャナへの入射角度に応じて時間間隔を空けて同一範囲を順次走査することができる。

この場合において、可動ミラー１００７Ａ，１００７Ｂの少なくとも一方を移動させるだけで、第１収束レンズ１００５Ａ，１００５Ｂから第１結像面１０４１までの光路長を変更することなく、４つの光束１０３２ＢＡ、１０３２ＡＡ，１０３２ＢＢ，１０３２ＡＢの距離間隔を等間隔のまま変更することができる。

以上説明したように本実施形態に係る光走査装置１０００によれば、同一の第１偏光ビームスプリッタ１００３および第２偏光ビームスプリッタ１００９に対して、偏光成分を調節したビームを異なる方向から２回通過させることで、１光束のビームを４つの光束に分岐させて走査速度の高速化を図るとともに、小型化、部品点数の削減およびコストの低減を図ることができる。

また、４つの光束の距離間隔を変更する場合（ズームする場合）に、少なくとも一方の可動ミラー１００７Ａ，１００７Ｂを移動させるだけでよく、調整箇所が１点で済み操作を簡便化することができる。

本実施形態においては、第１収束レンズ１００５Ａ，１００５Ｂの焦点距離を第２収束レンズ１０１５の焦点距離の１／２としたが、第１収束レンズ１００５Ａ，１００５Ｂの焦点距離を第２収束レンズ１０１５の焦点距離の２倍にしてもよい。この場合、第１収束レンズ１００５Ａ，１００５Ｂを２周目に通過した直後の各ビームの光束の距離間隔（第１光束１０３２ＡＡと第２光束１０３２ＢＡの距離間隔および第３光束１０３２ＡＢと第４光束１０３２ＢＢの距離間隔）はそれぞれ２Ｌとなり、第２偏光ビームスプリッタ１００９を通過する最終的な４光束の距離間隔はＬずつとなる。

上記各実施形態においては、光源として、連続光とパルス光のいずれでも同様の効果を実現できる。よって、使用する光学機器の用途に応じて、任意の条件の光をマルチビーム化することが可能である。
また、上記各実施形態においては、検出部として、ＣＣＤやＣＭＯＳのような複数の画素を有する撮像デバイスを採用することもできるが、被写体からの信号光が時間的に重ならないので、フォトダイオード（ＰＤ）や光電子倍増管（ＰＭＴ）等の１つの検出部で信号を連続的に検出することとしてもよい。このようにすることで、検出部を小型かつ安価にすることができるという利点もある。

また、上記各実施形態においては、共振ガルバノミラー等の光走査用の走査部をさらに高速化することが可能となる。例えば、上述した例のように、光源からのビームを２つまたは４つの光路に分岐することにより、従来の共振ガルバノミラーだけによる走査速度を２倍または４倍に高速化することができる。また、上記各実施形態においては、ビームを２つの光路に分岐させる分岐部を増設するだけの簡単な構成により、上述した作用効果を維持しつつ、さらなる高速化を達成できるという利点も有している。

また、上記実施形態においては、第１偏光可変素子１００１、第２偏光可変素子１０２１として、光弾性素子や電気光学結晶等、偏光方向を瞬間的に切り換える偏光切替素子を用いることとしてもよい。この場合、第５実施形態と同様に偏光方向の切り替えタイミングとスキャナ（走査部）による走査タイミングとを制御する制御部を備えることとすればよい。このようにすることで、ビームの利用効率を低減することなく走査速度の向上を図ることができる。

本発明は上述した実施形態に記載されるレーザ走査型蛍光顕微鏡に限定されず、他の光ビーム走査型観察装置、例えばレーザ走査型内視鏡に適用してよく、これにより細胞や組織などの生体の観察をリアルタイムに実施できる。また、上述した例のように、本発明は、ビームを同一の光路長に調整するような光学設計であれば、図３に示すように、使用する目的（例えば観察する倍率の変更やズーミング等）に応じて任意の光路長に変更できるように構成してもよい。また、上述した例では、ＸＹ方向の光走査について述べたが、Ｚ方向を含む走査領域（例えば、ＸＺ方向、ＹＺ方向、ＸＹＺ方向）に対し光走査するように構成してもよい。

また、上述した例のように、本発明は、ビームを同一の光路長に調整するような光学設計であれば、図６に示すように、使用する目的（例えば観察する倍率の変更やズーミング等）に応じて任意の光路長に変更できるように構成してもよい。

また、上述した例のように、本実施形態は、ビームを同一の光路長に調整するような光学設計であれば、図１０に示すように、使用する目的（例えば、観察する倍率の変更やズーミング等）に応じて、任意の光束間隔に変更できるように構成してもよい。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、本発明を上記の各実施形態および変形例に適用したものに限定されることなく、これらの実施形態および変形例を適宜組み合わせた実施形態に適用してもよく、特に限定されるものではない。また、例えば、第３，７実施形態においては、分岐部およびビーム角度設定部を２組備えた構成によりビームを４つの光路に分岐することを例示して説明したが、これらの分岐部およびビーム角度設定部を３組以上組み合わせることとしてもよい。

また、上記第５実施形態においては、光強度検出装置６０７により各ビームの強度を検出し、制御部６０８により１／２波長板６０１によるビームの偏光方向の調節を制御することとしたが、これに代えて、例えば、ユーザが強度検出装置（図示略）を用いてビームの強度を検出し、その検出結果に基づいて、１／２波長板６０１の光軸回りの回転角度をユーザが手動で調節することにより、ビームの偏光方向を調節することとしてもよい。

１，１Ａ，１Ｂ，１０５Ａ，１０５Ｂ 偏光切替部
２，２Ａ，２Ｂ，４１，４３，１１１ 偏光ビームスプリッタ（分岐部）
３ 反射光学系（ビーム角度設定部）
１３，１４，４５，４６，４７，４８ ミラーペア（ビーム角度設定部）
１３Ａ 第１固定ミラー（ビーム角度設定部、固定ミラー）
１３Ｂ 第２固定ミラー（ビーム角度設定部、固定ミラー）
１４Ａ 第３固定ミラー（ビーム角度設定部、固定ミラー）
１４Ｂ 第４固定ミラー（ビーム角度設定部、固定ミラー）
１６ コリメートレンズ（ビーム角度設定部、レンズ）
５，３９，４０ スキャナ（走査部）
２１，７０ スリット
３３，３５ リレーレンズ（ビーム角度設定部、レンズ）
５３ 検出部
５４ 表示部
５５，１２５ 制御部（復元部）
５８ 観察光学系
１００，１１０，２１０ 光走査装置
１１２ 偏光ビームスプリッタ（ビーム角度設定部）
２００ 走査型検査装置
３１０ 光走査装置
３１１ ビームスプリッタ（分岐部）
３１２ ビームスプリッタ
３１３，３１４ ミラーペア（ビーム角度設定部）
３１３Ａ 第１固定ミラー（ビーム角度設定部、固定ミラー）
３１３Ｂ 第２固定ミラー（ビーム角度設定部、固定ミラー）
３１４Ａ 第３固定ミラー（ビーム角度設定部、固定ミラー）
３１４Ｂ 第４固定ミラー（ビーム角度設定部、固定ミラー）
３１６ コリメートレンズ（ビーム角度設定部、レンズ）
３１９ スキャナ（走査部）
３２３ スリット
６０１，６０１Ａ，６０１Ｂ，６０１Ｃ，６０１Ｄ １／２波長板（偏光方向調節部）
６０２，６０２Ａ，６０２Ｂ，６０２Ｃ，６０２Ｄ 偏光ビームスプリッタ（分岐部）
６０３ 反射光学系（ビーム角度設定部）
６０５ スキャナ（走査部）
６０６ スリット
６０７ 光強度検出装置（光強度検出部）
６０８ 制御部
６１３，６１４ ミラーペア（ビーム角度設定部）
６１３Ａ 第１固定ミラー（ビーム角度設定部、固定ミラー）
６１３Ｂ 第２固定ミラー（ビーム角度設定部、固定ミラー）
６１３Ｃ ミラーペア（ビーム角度設定部）
６１３Ｄ ミラーペア（ビーム角度設定部）
６１４Ａ 第３固定ミラー（ビーム角度設定部、固定ミラー）
６１４Ｂ 第３固定ミラー（ビーム角度設定部、固定ミラー）
６１４Ｃ ミラーペア（ビーム角度設定部）
６１４Ｄ ミラーペア（ビーム角度設定部）
６１５，６１５Ｃ，６１５Ｄ 偏光ビームスプリッタ（ビーム角度設定部）
６１６ コリメートレンズ（ビーム角度設定部、レンズ）
６１６Ｃ，６１６Ｄ リレーレンズ（ビーム角度設定部、レンズ）
６３８ スキャナ（他の走査部）
６５３ 検出部
６５４ 復元部
６５５ 表示部
６５８ 観察光学系
７００，８００，９００、１０００ 光走査装置
９０１ 走査型検査装置
１００１ 第１偏光可変素子（偏光調節部）
１００３ 第１偏光ビームスプリッタ（分岐部）
１００７Ａ，１００７Ｂ 可動ミラー（ビーム角度設定部）
１００９ 第２偏光ビームスプリッタ（ビーム角度設定部）
１０１１ ミラー（再入射ミラー）
１０１３ ミラー（再入射ミラー）
１０１７ ミラー（再入射ミラー）
１０１９ ミラー（再入射ミラー）
１０２１ 第２偏光可変素子（偏光調節部）

Claims (4)

1. レーザ光の偏光方向を所定の切り替えタイミングで切り替える偏光切替部と、
   該偏光切替部により切り替えられた偏光方向に応じて前記レーザ光を２つの光路に分岐する１以上の分岐部と、
   該分岐部により分岐された各前記レーザ光に同一平面上における相対的な角度を付与し、これらのレーザ光を同一箇所に集合させるビーム角度設定部と、
   該ビーム角度設定部により前記同一箇所に集合させられた前記レーザ光を前記切り替えタイミングに同期して前記平面に沿う方向に走査する走査部とを備え、
   前記ビーム角度設定部が、前記分岐部に対向して所定の角度に固定された状態で、前記レーザ光の入射方向に一体的に移動可能に設けられた２つ以上の固定ミラーと、各前記レーザ光を透過あるいは反射して相互に平行にするビームスプリッタと、該ビームスプリッタにより平行にされた各前記レーザ光を集合させるレンズとを備え、
   前記２つ以上の固定ミラーが、前記分岐部により分岐された各前記レーザ光を順に反射して、所定の距離で折り返し、折り返した各レーザ光を前記ビームスプリッタの相互に異なる位置に入射させる光走査装置。
2. 前記走査部により走査された前記レーザ光を該走査部による走査方向に対して直交する方向に走査する他の走査部を備える請求項１に記載の光走査装置。
3. 請求項２に記載の光走査装置と、
   該光走査装置により走査された前記レーザ光を被検体に照射する観察光学系と、
   該観察光学系により前記レーザ光が照射された前記被検体からの光を検出する検出部とを備える走査型検査装置。
4. 前記検出部により検出された前記被検体からの光と前記レーザ光の走査位置とを対応づけて２次元情報または３次元情報として復元する復元部と、
   該復元部により復元された前記２次元情報または３次元情報を表示する表示部とを備える請求項３に記載の走査型検査装置。

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