(57)【要約】  本発明の光走査装置は、光を出射する光源（２１）と、シングルモード又はフューモードの伝播モードを有するコアを複数含み複数の前記コアの一端面により構成される第１端面（１１ａ）と複数の前記コアの他端面により構成される第２端面（１１ｂ）との間で光を伝送する波面伝達部（１１）と、前記光源（２１）から前記第１端面（１１ａ）までの光路上において、入射された光を空間光位相変調することにより、前記波面伝達部（１１）の前記第２端面（１１ｂ）から出射した光により前記第２端面（１１ｂ）から所定距離の位置において基本強度分布を有する照明光を得るために前記第１端面（１１ａ）に入射すべき基本波面の光を生成して出射する基本波面変調部（２２）と、前記光源（２１）から前記第１端面（１１ａ）までの光路上において、前記基本波面にチルト成分を付加した光を前記波面伝達部（１１）の前記第１端面（１１ａ）に入射させるための光を出射することで、前記基本強度分布を変更する２次元強度分布制御部（２６）と、を具備する。
2020003429.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を出射する光源と、  シングルモード又はフューモードの伝播モードを有するコアを複数含み複数の前記コアの一端面により構成される第１端面と複数の前記コアの他端面により構成される第２端面との間で光を伝送する波面伝達部と、  前記光源から前記第１端面までの光路上において、入射された光を空間光位相変調することにより、前記波面伝達部の前記第２端面から出射した光により前記第２端面から所定距離の位置において基本強度分布を有する照明光を得るために前記第１端面に入射すべき基本波面の光を生成して出射する基本波面変調部と、  前記光源から前記第１端面までの光路上において、前記基本波面の位相分布を制御した光を前記波面伝達部の前記第１端面に入射させるための光を出射することで、前記基本強度分布を変更する２次元強度分布制御部と、を具備したことを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
前記２次元強度分布制御部は、前記基本波面の位相分布を制御した光として、前記基本波面にチルト成分を付加した光を前記波面伝達部の前記第１端面に入射させるための光を出射することを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
【請求項３】
前記２次元強度分布制御部は、入射光の反射方向を変化させるミラーを具備したことを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
【請求項４】
前記２次元強度分布制御部は、前記波面伝達部の前記第１端面に光を入射するレンズと、  入射された前記基本波面の光を反射して前記レンズに入射させるものであって、前記基本波面の光の前記レンズの入射位置を変更することにより、前記基本波面にチルト成分を付加した光を前記波面伝達部の前記第１端面に入射させるミラーと、を具備したことを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
【請求項５】
前記光源から前記第１端面までの光路上において、前記基本波面に球面成分を付加した光を前記波面伝達部の前記第１端面に入射させるための光を出射することで、前記基本強度分布を前記第２端面に直交する方向に移動させる深さ方向強度分布制御部、を更に具備したことを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
【請求項６】
前記基本波面変調部は、  前記光源の出射光が入射され、入射された前記出射光を空間光位相変調することにより、前記波面伝達部の前記第２端面から出射した光により前記第２端面から所定距離の第１領域内において基本強度分布を有する照明光を得るために前記第１端面に入射すべき第１基本波面の光を生成して出射する第１基本波面変調器と、  前記光源の出射光が入射され、入射された前記出射光を空間光位相変調することにより、前記波面伝達部の前記第２端面から出射した光により前記第２端面から所定距離の第２領域内おいて基本強度分布を有する照明光を得るために前記第１端面に入射すべき第２基本波面の光を生成して出射する第２基本波面変調器と、を具備し、  前記第１基本波面の光と前記第２基本波面の光とを切換えて前記２次元強度分布制御部に入射させる光学系を更に具備したことを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の光走査装置。
【請求項７】
前記基本波面変調部は、  前記光源の出射光が入射され、入射された前記出射光を空間光位相変調することにより、前記波面伝達部の前記第２端面から出射した光により前記第２端面から所定距離の第１領域内の第１位置において基本強度分布を有する照明光を得るために前記第１端面に入射すべき第１基本波面の光を生成して出射する第１基本波面変調器と、  前記光源の出射光が入射され、入射された前記出射光を空間光位相変調することにより、前記波面伝達部の前記第２端面から出射した光により前記第２端面から所定距離の第２領域内の前記第１位置に対応する第２位置おいて基本強度分布を有する照明光を得るために前記第１端面に入射すべき第２基本波面の光を生成して出射する第２基本波面変調器と、を具備し、  前記第１基本波面の光に前記第１領域であることを示す情報を付加する第１領域情報付加部と、  前記第２基本波面の光に前記第２領域であることを示す情報を付加する第２領域情報付加部と、を更に具備したことを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の光走査装置。
【請求項８】
前記２次元強度分布制御部は、前記波面伝達部の前記第１端面と光学的に共役の関係を有し、前記基本波面変調部からの前記基本波面の光が入射され、前記基本波面にチルト成分を付加した光を前記波面伝達部の前記第１端面に入射させるための光を出射することを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
【請求項９】
前記２次元強度分布制御部は、前記波面伝達部の前記第１端面と光学的に共役の関係を有し、前記光源からの平面波にチルト成分を付加して前記基本波面変調部に入射させることにより、前記基本波面にチルト成分を付加した光を前記波面伝達部の前記第１端面に入射させることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１つに記載の光走査装置と、  前記第２端面からの照明光によって照明された被写体からの反射光及び蛍光の少なくとも一方を受光して電気信号に変換する光電変換部と、を具備したことを特徴とする撮像装置。
【請求項１１】
前記光電変換部は、前記波面伝達部の前記第１端面を介して、前記被写体からの反射光及び蛍光の少なくとも一方を受光することを特徴とする請求項１０に記載の撮像装置。
【請求項１２】
請求項７に記載の光走査装置と、  前記第２端面からの照明光によって照明された被写体からの反射光及び蛍光の少なくとも一方を受光して電気信号に変換する光電変換部と、  前記第１領域情報付加部及び第２領域情報付加部により付加された情報に基づいて前記第１領域の光に基づく電気信号と前記第２領域の光に基づく電気信号とを分離して検出する領域情報検出部と、を具備したことを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、マルチコアファイバを用いた光走査装置及び撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  近年、光ファイバを用いて光を伝送する照明装置や撮像装置が開発されている。例えば、束にした光ファイバにより光学像を伝送するファイバスコープが実用化されている。しかし、ファイバスコープは、１つの１つの光ファイバが各画素に相当し、解像度はファイバ束の数によって規定されるので伝送できる画像の精細度は比較的低い。【０００３】  そこで、高精細画像を得る装置として先端スキャナを用いた撮像装置が開発されている。先端スキャナを用いた撮像装置は、光ファイバによりスポット状の照明（光スポット）を生成し、光スポットをスキャンする（点スキャン）。そして、この撮像装置は、点スキャンにより被写体を照明し、得られる被写体光学像を順次取り込んで画面全体の画像を得る。【０００４】  しかしながら、先端スキャナを用いた撮像装置では、照明光を出射する先端に、光スポットをスキャンさせるためのスキャン機構を設ける必要があり、小型化が困難である。【０００５】  そこで、高精細で且つ小型に構成できる撮像装置として、マルチモードファイバ又はシングルモードファイバを束にしたマルチコアファイバを用いた撮像装置が開発されている。例えば、日本国特表２０１１−５２７２１８号公報には、マルチモードファイバ又はファイバ束に入射する入射光の位相を空間光位相変調器で調整し、光スポットを点スキャンするよう動作する内視鏡が開示されている。なお、空間光位相変調器としては、液晶パネルを用いたものが一般的である。【０００６】  また、日本国特開２０１６−２０２３６０号公報には、複数のシングルモードファイバ束にファイバブラッググレーティングを追加することで、反射波の波長シフトから曲げを検出し、検出した曲げに基づいて空間光位相変調器の波面を調整することで光ファイバの曲げに拘わらず、標本を任意かつ高解像度な光強度パターンで照明して高解像度なイメージングを行う装置が開示されている。【０００７】  しかしながら、光スポットで被写体上を走査しながら照明し、被写体の局所的な光学応答（反射、蛍光）を検出して画像を構成する装置（点走査型の撮像装置）においては、像取得時間はスポットの走査レートとスキャン点数によって決まり、走査範囲が広いほど像取得に要する時間が長くなる。【０００８】  しかも、点走査型の撮像装置のうち空間光位相変調器によって光スポットを点スキャンする装置においては、空間光位相変調器を構成する液晶パネルの配向状態を制御することで、スキャン位置が決定される。即ち、空間光位相変調器では、液晶パネルの１フレーム毎に１つの光スポットが形成されることになり、液晶分子の応答速度により液晶パネルのフレームレートが制限されるので、点スキャンの走査レートは比較的低くなる。このように、空間光位相変調器を光走査装置として用いた点走査型の撮像装置では、広視野を高速で撮像することは困難であるという問題があった。【０００９】  本発明は、小型に構成することができると共に高精細で高速な点スキャンを行うことができる光走査装置及び小型に構成することができると共に高精細な画像を高速に撮像することを可能にすることができる撮像装置を提供することを目的とする。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１０】  本発明の一態様の光走査装置は、光を出射する光源と、シングルモード又はフューモードの伝播モードを有するコアを複数含み複数の前記コアの一端面により構成される第１端面と複数の前記コアの他端面により構成される第２端面との間で光を伝送する波面伝達部と、前記光源から前記第１端面までの光路上において、入射された光を空間光位相変調することにより、前記波面伝達部の前記第２端面から出射した光により前記第２端面から所定距離の位置において基本強度分布を有する照明光を得るために前記第１端面に入射すべき基本波面の光を生成して出射する基本波面変調部と、前記光源から前記第１端面までの光路上において、前記基本波面にチルト成分を付加した光を前記波面伝達部の前記第１端面に入射させるための光を出射することで、前記基本強度分布を変更する２次元強度分布制御部と、を具備する。【００１１】  本発明の一態様の撮像装置は、上記光走査装置と、前記第２端面からの照明光によって照明された被写体からの反射光及び蛍光の少なくとも一方を受光して電気信号に変換する光電変換部と、を具備する。【００１２】  また、本発明の他の態様の撮像装置は、光を出射する光源と、シングルモード又はフューモードの伝播モードを有するコアを複数含み複数の前記コアの一端面により構成される第１端面と複数の前記コアの他端面により構成される第２端面との間で光を伝送する波面伝達部と、前記光源の出射光が入射され、入射された前記出射光を空間光位相変調することにより、前記波面伝達部の前記第２端面から出射した光により前記第２端面から所定距離の第１領域内の第１位置において基本強度分布を有する照明光を得るために前記第１端面に入射すべき第１基本波面の光を生成して出射する第１基本波面変調器と、前記光源の出射光が入射され、入射された前記出射光を空間光位相変調することにより、前記波面伝達部の前記第２端面から出射した光により前記第２端面から所定距離の第２領域内の前記第１位置に対応する第２位置おいて基本強度分布を有する照明光を得るために前記第１端面に入射すべき第２基本波面の光を生成して出射する第２基本波面変調器と、前記第１基本波面の光に前記第１領域であることを示す情報を付加する第１領域情報付加部と、前記第２基本波面の光に前記第２領域であることを示す情報を付加する第２領域情報付加部と、前記第２端面からの照明光によって照明された被写体からの反射光及び蛍光の少なくとも一方を受光して電気信号に変換する光電変換部と、前記第１領域情報付加部及び第２領域情報付加部により付加された情報に基づいて前記第１領域の光に基づく電気信号と前記第２領域の光に基づく電気信号とを分離して検出する領域情報検出部と、を具備する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る光走査装置を用いた撮像装置を示す説明図。
【図２】マルチコアファイバによる波面伝達部を利用した撮像原理を説明するための説明図。
【図３】マルチコアファイバによる波面伝達部を利用した撮像原理を説明するための説明図。
【図４】第１の実施の形態における高速な点スキャンを説明するための説明図。
【図５】集光位置制御部の他の構成を示す説明図。
【図６】本発明の第２の実施の形態を示す説明図。
【図７】第２の実施の形態の変形例を示す説明図。
【図８】第２の実施の形態の変形例を示す説明図。
【図９】本発明の第３の実施の形態を示す説明図。
【図１０Ａ】第３の実施の形態の動作を説明するための説明図。
【図１０Ｂ】第３の実施の形態の動作を説明するための説明図。
【図１０Ｃ】第３の実施の形態の動作を説明するための説明図。
【図１１】第３の実施の形態の変形例を示す説明図。
【図１２】第３の実施の形態の変形例を示す説明図。
【図１３】本発明の第４の実施の形態を示す説明図。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】  以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。【００１５】（第１の実施の形態）  図１は本発明の第１の実施の形態に係る光走査装置を用いた撮像装置を示す説明図である。【００１６】  本実施の形態は、それぞれ１つ又は少数の伝播モード（シングルモード又はフューモード）を有するコアを複数含むマルチコアファイバ（以下、波面伝達部ともいう）を採用し、空間光位相変調器により構成される基本波面変調器を用いて波面伝達部の出射端から光スポットを出射させると共に、光スポットの集光位置を制御する集光位置制御部を用いて点スキャンを実行する。この結果、点スキャンのフレームレートは、空間光位相変調器の変調処理ではなく、集光位置制御部の集光位置の制御に依存する。本実施の形態においては、集光位置制御部を例えばガルバノミラー等によって構成することにより、高速な点スキャンを実現する。【００１７】  なお、集光位置制御部は、波面伝達部の入射端面に、基本波面変調器からの光を、その位相分布を変化させて与えるものであり、位相変換器と言ってもよく、また、位相分布制御部と言ってもよい。また、集光位置制御部は、結果的に、光スポットを形成する光の強度分布（以下、基本強度分布という）を変更するものであり、強度分布制御部と言ってもよい。【００１８】  先ず、図２から図４の説明図を参照して、マルチコアファイバによる波面伝達部を利用した撮像原理について説明する。【００１９】  図２において、波面伝達部１は、１つ又は少数の伝播モード（シングルモード又はフューモード）を有するコアを複数含むマルチコアファイバにより構成されている。図２は波面伝達部１を構成するマルチコアファイバの断面を模式化して示しており、長方形が１つのコアを示している。各コアの一方端同士は相互に固定されると共に他方端同士も相互に固定されており、各コアの全ての一方端による１つの端面である波面伝達部１の第１端面１ａが構成され、各コアの全ての他方端による１つの端面である波面伝達部１の第２端面１ｂが構成される。【００２０】  例えば、光源としてレーザを採用し、レーザからの光を波面伝達部１の第１端面１ａから入射する。波面伝達部１に入射した光は、各コアで離散化されてコア内を伝播し、第２端面１ｂから出射されて被写体が照明される。第２端面１ｂから出射された光は、第２端面１ｂから離れるに従って、他のコアからの出射光と干渉して合成された光となる。【００２１】  いま、波面伝達部１の第１端面１ａに、波面が第１端面１ａに平行な平面波を入射するものとする。図２の破線は第１端面１ａにおける入射波の波面（以下、入射波面ともいう）Ｌｗｉが平面であることを示している。通常、波面伝達部１を構成するマルチコアファイバの入射端から出射端までの光路長は、材料の屈折率の均一性や製造ばらつき等に起因して各コア間で厳密には等しくならない。従って、第１端面１ａから入射されて各コアを伝送されるそれぞれ光の波面は、第２端面１ｂまでの伝播光路長に応じた位相量を生じる。この結果、図２の破線にて示すように、第２端面１ｂから出射される光の第２端面１ｂにおける波面（以下、出射波面ともいう）Ｌｗｏは、平面とはならない。従って、波面伝達��１の入射光がレーザの場合には、第２端面１ｂから一般的にスペックルとして観察されるランダムな強度分布を有するパターンが被写体に照射されることになる。【００２２】  マルチコアファイバの第１端面に第１波面を有する光を入射させた場合に、第２端面から第２波面を有する光が出射されるものとする。この場合に、マルチコアファイバを構成する各コア間の相対的な位相量が固定されているものとすると、第２波面の逆位相の波面を入射波面とする光をマルチコアファイバの第１端面に入射すると、第２端面からは第１波面を有する光が出射されることになる。【００２３】  マルチコアファイバの各コア間の相対的な位相差は予め計測することが可能である。従って、空間光位相変調器を用いて、図２の波面Ｌｗｏの逆位相の波面を入射波面とする光を第１端面１ａに入射させると、第２端面１ｂから平面波を出射させることができる。更に、この入射波面に球面成分を付与することにより、第２端面からの光を集光させて第２端面から所定距離の位置において光スポットを得ることができる。【００２４】  図３はこの状態を示しており、入射波面ＬｗｉＡは、図２の波面Ｌｗｏの逆位相の波面に球面成分を付加したものである。これにより、波面伝達部１の第２端面１ｂからの出射光ＬｃｏＡは、所定の位置において光スポットＬｓｐを形成する。なお、マルチコアファイバの各コア間の相対的な位相差は、実際に計測することによって求めてもよいし、他方端側の任意の場所に光スポットを別の光学系で生成し、この光が逆順でマルチコアファイバを透過した場合の波面を計測し、計測結果を符号反転することで求めてもよい（電子位相共役）。【００２５】  従って、この手法により出射端側で点スキャンして波面を計測することにより、点スキャンが可能な波面を空間光位相変調器に生成させるためのルックアップテーブルを作成することが可能である。しかしながら、上述したように、空間光位相変調器によって点スキャンを可能にする光を生成する場合には、空間光位相変調器を構成する液晶パネルのフレームレートに依存して走査レートが低下するという欠点がある。【００２６】  そこで、本実施の形態においては、図４に示す手法によって、高速な点スキャンを実現する。【００２７】（高速な点スキャンの原理）  マルチコアファイバにおける各コア間の相対的な位相差は、加工条件、温度、応力等の要因で変化する。従って、各コア間の位相差の相殺に必要な入射波面の形状は複雑であり、高い自由度で所望の波面の光を生成可能な空間光位相変調器を採用する必要がある。【００２８】  図４の上段は、図３と同様に、図示しない空間光位相変調器によって波面ＬｗｉＡの光を発生し、第１端面１ａに入射波面ＬｗｉＡの光を入射させることで、第２端面１ｂから所定距離の位置において光スポットＬｓｐを形成する基本強度分布が得られることを示している。以下、所定のポイントに光スポットＬｓｐを形成する基本強度分布を得るために第１端面１ａに入射させる光の波面を基本波面と言い、基本波面の光を生成する空間光位相変調器を基本波面変調器と言うものとする。なお、基本強度分布としては、光スポットを形成するものに限定するものではなく、所定の強度パターンの光を形成するものであってもよい。【００２９】  本実施の形態においては、例えば、１画面の画像を形成する期間、基本波面変調器の設定は変更せず、基本波面変調器から基本波面である波面ＬｗｉＡの光を出射させる。そして、集光位置制御部によって、波面ＬｗｉＡの光を光軸に対する角度を変化させて第１端面１ａに入射させるようになっている。【００３０】  図４の中段はこの状態を示しており、空間光位相変調器からの波面ＬｗｉＡの光に、集光位置制御部によってチルト成分Ｌｗｉｂが付加され、その結果として、第１端面１ａに、波面ＬｗｉＡが傾斜して得られた波面ＬｗｉＢの光が入射する。図４の例では紙面下側のコアに入射する光の波面の位相が進み、紙面上側のコアに入射する光の波面の位相が遅れる結果、第２端面１ｂからの出射光ＬｃｏＢによる光スポットＬｓｐは紙面上側にシフトすることを示している。なお、集光位置制御部によるチルト成分の付加は、基本波面変調器からの光をその位相分布を変化させて波面伝達部の入射端面に入射させるものであり、上述したように、集光位置制御部は位相分布制御部として機能する。【００３１】  このように、集光位置制御部により付与するチルト角及びチルト方向を調整することで、光スポットＬｓｐを所望の位置にシフトさせて、点スキャンを実現することができる。例えば、集光位置制御部をガルバノミラー等によって構成することによって、付与するチルト成分を極めて高速に変化させることができ、極めて短いスキャン時間で点スキャンを実現することができる。なお、光スポットＬｓｐが存在する第２端面１ｂに平行な面をｘｙ平面とすると、図４の中段に示す集光位置制御によって、ｘｙ平面上の任意の位置に光スポットを形成することが可能である。【００３２】  また、図４の下段は、光スポットの集光位置を光軸方向にシフト可能であることを示すものである。例えば、空間光位相変調器からの波面ＬｗｉＡの光に、集光位置制御部によって球面成分Ｌｗｉｃを付加し、その結果として、第１端面１ａに、波面ＬｗｉＡが湾曲して得られた波面ＬｗｉＣの光が入射する。図４の例ではマルチコアファイバの周囲側のコアに入射する光の波面の位相が進み、マルチコアファイバの中心側のコアに入射する光の波面の位相が遅れる結果、第２端面１ｂからの出射光ＬｃｏＣによる光スポットＬｓｐは第２端面１ｂ側にシフトすることを示している。なお、このような集光位置制御部は、例えば、焦点可変レンズ等によって構成することができる。【００３３】  このように、光スポットの集光位置を制御するために基本波面に付与する成分はチルト成分や、球面成分であり、これらの成分を基本波面に付加する素子としては、変更の自由度が比較的低い素子を採用することができる。本実施の形態は、マルチコアファイバの各コア間の相対的な位相差の相殺を主な役割とする基本波面変調器と、光スポットの集光位置の制御（スキャン制御）を主な役割とする集光位置制御部とを、相互に別のデバイスによって実装する。【００３４】  次に、図１を参照して本実施の形態における撮像装置の構成について説明する。【００３５】  図１において、波面伝達部１１は、１つ又は少数の伝播モード（シングルモード又はフューモード）を有するコアを複���含むマルチコアファイバにより構成されている。図１では、図２と同様に波面伝達部１１を構成するマルチコアファイバの断面を模式化して示しており、長方形が１つのコアを示している。各コアの一方端同士は相互に固定されると共に他方端同士も相互に固定されており、各コアの一方端が集まって波面伝達部１１の第１端面１１ａが構成され、各コアの他方端が集まって波面伝達部１１の第２端面１１ｂが構成される。【００３６】  なお、整列し等間隔で並んだコアによってマルチコアファイバを構成した場合には、配列の周期に起因して、光スポットＬｓｐが複数発生しやすい（グレーティングの高次光と同様）。そこで、波面伝達部１１は、各コアをランダムに配置して、コア配置に特徴的な空間周波数成分が生じにくくなるように構成してもよい。【００３７】  制御部３５は、ＣＰＵ等を用いたプロセッサによって構成されて、図示しないメモリに記憶されたプログラムに従って動作して各部を制御するものであってもよいし、ハードウェアの電子回路で機能の一部又は全部を実現するものであってもよい。制御部３５は、基本波面変調部を構成する後述する基本波面変調器２２、集光位置制御部２３、集光位置制御部２６及びディテクタ３０の動作を制御するようになっている。【００３８】  光源２１は、例えば、レーザによって構成される。なお光源２１として用いるレーザとしては、ＨｅＮｅ等を利用したガスレーザ、またはシングルモードの半導体レーザが望ましい。光源２１からの出射光の波長は、被写体の特性および蛍光を用いた撮像を行う場合は蛍光プローブの特性に応じて選択する。第２端面１１ｂで合成波面を形成できるように光源２１の時間コヒレンスを適切に選択することが望ましい。【００３９】  光源２１の出射光の光路上には、基本波面変調器２２、集光位置制御部２３、２つのレンズ２４，２５及び集光位置制御部２６が配置される。基本波面変調器２２は、２次元に複数の画素を配置した透過型液晶アレイや反射型液晶アレイ（ＬＣＯＳ）等の空間光位相変調器によって構成される。これらのアレイの画素の数が少なくとも波面伝達部１１を構成するコアの数以上になるように基本波面変調器２２を構成する。基本波面変調器２２は、制御部３５に制御されて、アレイ中の各画素について、所望の階調で、０〜２πの位相遅れ（リタデーション）の範囲内でリタデーションを変更するようになっている。なお、基本波面変調器２２を液晶アレイで構成する場合には、リタデーションを与えられる偏光成分が限られるため、光源２１からの光の偏光をリタデーションの変更が可能な方向に制限してもよい。あるいは直交する２つの偏光方向に応じて２つの空間光位相変調器を備えてもよい。また、空間光位相変調器とは別に、空間光強度変調器を備えても良い。その場合、空間光位相変調器と、空間光強度変調器とは光学的に共役な位置に配置するのが望ましい。【００４０】  光源２１は、平面波Ｌｗｉｈを出射する。基本波面変調器２２は、入射面に平面波Ｌｗｉｈが入射され、波面伝達部１１の第２端面１１ｂから所定距離の位置において第２端面１１ｂに例えば平行な平面（ｘｙ平面）上に光スポットを形成するための基本波面ＬｗｉＡの光を出射する。【００４１】  この基��波面ＬｗｉＡの光が集光位置制御部２３及び２つのレンズ２４，２５を通過して集光位置制御部２６に入射される。集光位置制御部２３は、例えば、焦点可変レンズによって構成することができる。集光位置制御部２３は、波面伝達部１１の第２端面１１ｂから出射される出射光による光スポットの集光位置を、ｘｙ平面に直交する方向（以下、ｚ方向又は深さ方向という）に変化させるものである。即ち、集光位置制御部２３は、制御部３５に制御されて、基本波面に、図４の下段に示す球面成分を付加するものである。なお、集光位置制御部２３は、第１端面１１ａと共役に配置する。集光位置制御部２３の出射光は、レンズ２４，２５を介して集光位置制御部２６に入射される。【００４２】  集光位置制御部２６は、制御部３５に制御されて、基本波面に、図４の中段に示すチルト成分を付加するものである。これにより、集光位置制御部２６は、波面伝達部１１の第２端面１１ｂから出射される出射光による光スポットの集光位置を、ｘｙ平面内の任意の位置に変化させる。なお、集光位置制御部２６は、基本波面により得られるｘｙ平面における出射光の強度分布を変化させるものであり、２次元強度分布制御部とも言える。このような効果を与える集光位置制御部２６としては、例えば、ガルバノミラーやＭＥＭＳ（Micro-Electro-Mechanical Systems）ミラー等を採用することができる。なお、集光位置制御部２３については、光スポットを形成する基本強度分布をｚ方向に変化させるものであり、深さ方向強度分布制御部とも言える。【００４３】  また、図２の例では、集光位置制御部２６は、図示しない一方の軸を中心に揺動することを示す矢印により、光スポットを例えばｙ方向に変化させることを示しているが、集光位置制御部２６は、図示しない他方の軸を中心に揺動して、光スポットを例えばｘ方向にも変化させることができるようになっている。【００４４】  例えば、集光位置制御部２６をガルバノミラーで構成する場合には、図示しない一方の軸を中心にガルバノミラーを揺動させると共に、ガルバノミラーを含む装置全体を図示しない他方の軸を中心に揺動させることによって、ｘｙ平面の任意の位置に光スポットを形成させることができる。また、集光位置制御部２６を図示しない一方の軸を中心に揺動する第１のガルバノミラーと図示しない他方の軸を中心に揺動する第２のガルバノミラーとによって構成して、入射光を第１のガルバノミラー、第２のガルバノミラーで順次反射させて出射することにより、ｘｙ平面の任意の位置に光スポットを形成させるようになっていてもよい。また、集光位置制御部２６を２軸で角度変調が可能なＭＥＭＳミラーで構成してもよい。更に、集光位置制御部２６を一方の軸を中心に揺動させると共に、集光位置制御部２６の出射光を反射する後述するビームスプリッタ２８を他方の軸を中心に揺動させることにより、ｘｙ平面の任意の位置に光スポットを形成させるようになっていてもよい。【００４５】  集光位置制御部２６は、第１端面１１ａと共役に配置する。なお、２つのミラーによって、ｘｙ平面の任意の位置に光スポットを形成させるように構成する場合には、各ミラーの回転中心も第１端面１１ａと共役となるように、ミラー相互間にリレー光学系���配置する。このように、集光位置制御部２６は、光スポットをｘｙ平面の所定の範囲内で点スキャンさせるように動作するようになっている。【００４６】  集光位置制御部２６の出射光の光路上には、レンズ２７及びビームスプリッタ２８が配置されている。レンズ２７は集光位置制御部２６からの光をビームスプリッタ２８に導く。ビームスプリッタ２８は、集光位置制御部２６の出射光を反射させて波面伝達部１１に導くと共に、波面伝達部１１からの光を透過させてディテクタ３０に導く。ビームスプリッタ２８の反射光の光路上にはレンズ２９及び波面伝達部１１が配置される。レンズ２９はビームスプリッタ２８の反射光を波面伝達部１１の第１端面１１ａに導く。これにより、波面伝達部１１の第１端面１１ａには、基本波面、又は、基本波面にチルト成分や球状成分が付加された波面（以下、基本波面を含みこれらの波面を位置制御された基本波面ともいう）の光が入射する。【００４７】  なお、ビームスプリッタ２８としては、通常光を用いた撮像の場合にはハーフミラーを採用し、蛍光を用いた撮像時にはダイクロイックミラーを採用する。【００４８】  波面伝達部１１は、第１端面１１ａに入射した光を各コアによって伝送し、第２端面１１ｂから出射する。第１端面１１ａに位置制御された基本波面の光が入射する結果、第２端面１１ｂからの合成光Ｌｃｏは集光して光スポットを形成する。この光スポットの形成位置は、集光位置制御部２６によってスキャン方向（ｘｙ方向）に制御され、集光位置制御部２３によってスキャン方向に直交する方向に制御される。集光位置制御部２６をガルバノミラーやＭＥＭＳミラーによって構成することによって、光スポットを高速にスキャンさせることが可能である。【００４９】  波面伝達部１１からの出射光Ｌｃｏによる光スポットが点スキャンされることによって被写体が光スポットによりスキャンされながら照明される。被写体の反射光は第２端面１１ｂに入射し、波面伝達部１１の各コアによって第１端面１１ａ側に伝送され、第１端面１１ａからレンズ２９側に出射される。この出射光は、レンズ２９及びビームスプリッタ２８を透過して、ディテクタ３０に入射される。ディテクタ３０は、例えば光検出素子であるフォトダイオード等の光電変換部によって構成されており、制御部３５に制御されて、入射光を検出し、入射光による光学像に基づく画像信号を生成するようになっている。【００５０】  なお、ディテクタ３０を構成する光検出素子としては、検出する光の波長や、被写体反射光に期待される光量に応じて受光感度、ノイズ、応答速度を考慮したものを採用する。また、ディテクタ３０を構成する光検出素子としては、単一画素のものでもよく、また、２次元のイメージセンサを用いても良い。また、ディテクタ３０を構成する光検出素子の受光面の大きさは、信号光を漏れなく受光できるように構成した方がよい。【００５１】  図１においては、ディテクタ３０を除く各構成要素によって、光走査装置が構成されることになる。【００５２】  なお、上記説明では、集光位置制御部２３は、基本波面変調器２２の出射光が入射される位置に配置した例を説明したが、光源２１から波面伝達部１１の第１端面１１ａに至る光路上の��ずれの位置に集光位置制御部２３を配置してもよい。【００５３】  また、集光位置制御部２３として焦点可変レンズの例を説明したが、集光位置制御部２３をデフォーマブルミラーによって構成してもよい。例えば、集光位置制御部２６を構成するガルバノミラーに用いるミラーをデフォーマブルミラーによって構成してもよく、また、ビームスプリッタ２８をデフォーマブルミラーによって構成してもよい。なおデフォーマブルミラーで構成する場合、レンズ２７およびレンズ２９によって生じる収差を補正する形状をさらに付加してもよい。【００５４】  また、上記説明では、集光位置制御部２６は、例えばガルバノミラーによって構成して、光源２１の出射光の光路上に配置する例を示したが、集光位置制御部をビームスプリッタ２８によって構成することも可能である。即ち、図１の集光位置制御部２３の位置には固定されたミラーを配置すると共に、ビームスプリッタ２８を光スポットのスキャンに応じて移動させるのである。【００５５】  図５はこの場合の構成を示す説明図である。【００５６】  光源２１の出射光の光路上には基本波面変調器２２及びミラー３１が配置される。ミラー３１は基本波面変調器２２からの基本波面の光を反射させる。ミラー３１の反射光の光路上にはレンズ２７及びビームスプリッタ２８が配置されている。レンズ２７はミラー３１からの光をビームスプリッタ２８に導く。ビームスプリッタ２８は、ミラー３１の出射光を反射させて波面伝達部１１に導くと共に、波面伝達部１１からの光を透過させてディテクタ３０に導く。図５の例では、ビームスプリッタ２８は、制御部３５に制御された図示しないアクチュエータにより、図５の矢印に示すように、反射面に直行する方向に移動することができるようになっている。【００５７】  ビームスプリッタ２８の反射面が実線の位置にある場合の光（図５の細線矢印）の波面に対して、ビームスプリッタ２８の反射面が破線の位置にある場合の光（図５の太線）の波面は、レンズ２９によって傾斜して波面伝達部１１の第１端面１１ａに入射する。従って、図５の矢印方向にビームスプリッタ２８が移動することによってレンズ２９への光の入射位置が変化し、基本波面に付加されるチルト成分が変化することになり、波面伝達部１１の第２端面１１ｂからの出射光Ｌｃｏによる光スポットは、ｙ方向に位置が変わる。なお、ビームスプリッタ２８を図５の紙面垂直方向に移動させることによって、波面伝達部１１の第２端面１１ｂからの出射光Ｌｃｏによる光スポットをｘ方向に変位させることができる。即ち、ビームスプリッタ２８を移動させることで、光スポットをｘｙ平面の所定範囲で点スキャンさせることができる。この場合、ビームスプリッタ２８はレンズ２９の前側焦点位置、およびレンズ２７の後側焦点位置と一致するように配されるのが望ましい。【００５８】  次に、このように構成された実施の形態の動作について図１の例を用いて説明する。【００５９】  点スキャンを実現するために、予め、波面伝達部１１の特性に応じて、基本波面を求めておく。光源２１は、平面波Ｌｗｉｈを出射する。この平面波は基本波面変調器２２に入射される。例えば、基本波面変調器２２は、液晶アレイによって構成されてアレイ中の各画素のリタデーションの制御によって、平面波Ｌｗｉｈを基本波面ＬｗｉＡの光に変換して出射する。【００６０】  この基本波面ＬｗｉＡの光は、集光位置制御部２３、レンズ２４，２５を通過して集光位置制御部２６に入射する。集光位置制御部２６は、入射された基本波面ＬｗｉＡに第１のチルト成分を付加して出射する。集光位置制御部２６の出射光は、レンズ２７を介してビームスプリッタ２８に入射し、ビームスプリッタ２８によって反射してレンズ２９を介して波面伝達部１１の第１端面１１ａに到達する。波面伝達部１１は、入射した光を各コアにより第２端面１１ｂに導き、第２端面１１ｂから出射する。第２端面１１ｂからの合成光Ｌｃｏによりｘｙ平面において光スポットが形成される。【００６１】  波面伝達部１１の第１端面１１ａの入射波面は、基本波面ＬｗｉＡに第１のチルト成分が付加されたものであり、光スポットは第１のチルト成分に応じた位置に形成される。【００６２】  本実施の形態においては、基本波面変調器２２は、１画面の形成期間において同一の基本波面の光を出射する。一方、集光位置制御部２６は、所定の周期で基本波面ＬｗｉＡに付加するチルト成分を変更する。例えば、集光位置制御部２６は、第１のチルト成分の次に第２のチルト成分を付加する。これにより、波面伝達部１１の第１端面１１ａの入射波面は、基本波面ＬｗｉＡに第２のチルト成分が付加されたものとなり、光スポットは第２のチルト成分に応じた位置に形成される。【００６３】  以後、同様の動作が繰り返され、第２端面１１ｂからの合成光Ｌｃｏによりｘｙ平面において形成される光スポットは、集光位置制御部２６が付加するチルト成分に応じて移動し、ｘｙ平面の所定範囲において、点スキャンが行われる。【００６４】  光スポットの点スキャンによって順次照明された被写体からの反射光は、波面伝達部１１の第２端面１１ｂに順次入射し、波面伝達部１１を通過して第１端面１１ａから出射される。この被写体反射光は、レンズ２９及びビームスプリッタ２８を通過してディテクタ３０に入射する。ディテクタ３０は、順次入射される被写体からの光を検出し、被写体光学像に基づく画像信号を得る。【００６５】  なお、集光位置制御部２３によって、基本波面に球面成分を付加することにより、光スポットの形成位置をｘｙ平面に垂直な方向に移動させることができる。【００６６】  このように、本実施の形態においては、基本波面変調器によって基本波面の光を発生することで光スポットを形成すると共に、集光位置制御部によって基本波面にチルト成分や球面成分を付加することによって、光スポット集光位置を変化させて点スキャンを実現している。従って、点スキャンの走査レートは、集光位置制御部のチルト成分の付加量を変化させる速度に依存する。集光位置制御部をガルバノミラーやＭＥＭＳミラーにより構成することにより、チルト成分の付加および変更を極めて高速に行うことができ、極めて高速なスキャンが可能である。これにより、本実施の形態では、先端スキャン機構を設けることなく小型に構成すると共に、高精細な画像を高速に撮像する撮像装置を得ることができる。【００６７】（第２の実施の形態）  図６は本発明の第２の実施の形��を示す説明図である。図６において図１と同一の構成要素には同一符号を付して説明を省略する。【００６８】  第１の実施の形態においては、１画面の走査期間において、基本波面変調器２２は同一の基本波面の光を出射した。しかしながら、波面伝達部１１の各コアにおいて少数の伝播モードが存在する場合、あるいはコア間のクロストークがある場合等においては、基本波面に付加するチルト成分の大きさ（位置変調量）が大きくなると、光スポットに歪が生じて、取得する画像品質が劣化することが考えられる。また、集光位置制御部２６を第１端面１１ａと共役にするための光学系（レンズ２７およびレンズ２９）によって生じる収差も、基本波面に付加するチルト成分の大きさ（位置変調量）が大きくなることで変化し、これも光スポットに歪が生じさせる要因となる。そこで、本実施の形態においては、基本波面に付加する位置変調量（チルト成分の大きさ）が所定の閾値よりも大きくならないように、画面の位置に応じて基本波面を変更するようになっている。【００６９】  例えば、１画面の所定のライン数毎に、基本波面変調器２２が走査位置に応じて基本波面を変更することが考えられる。しかしながら、この場合には、走査レートが基本波面変調器２２のフレームレートの影響を受けてしまう。そこで、本実施の形態においては、画面の位置に応じた複数の基本波面変調器を用意し、走査位置に応じて、使用する基本波面変調器を切換えることで、高速な点スキャンを可能にする。【００７０】  光源２１ａ，２１ｂは、それぞれ光源２１と同様の構成であり、発生した光を出射する。光源２１ａ，２１ｂの出射光の光路上には、それぞれ基本波面変調器２２ａ，２２ｂが配置される。基本波面変調器２２ａ，２２ｂは、それぞれ基本波面変調器２２と同様の構成であり、制御部３５に制御されて、光源２１ａ，２１ｂからの平面波Ｌｗｉｈを基本波面ＬｗｉＡａ，ＬｗｉＡｂに変換する。なお、基本波面変調器２２ａ，２２ｂが出射する光の基本波面は、それぞれ画面の異なる位置に対応するものである。例えば、基本波面変調器２２ａは画面上部側の画面位置に対応する基本波面ＬｗｉＡａの光を出射し、基本波面変調器２２ｂは画面下部側の画面位置に対応する基本波面ＬｗｉＡｂの光を出射する。【００７１】  基本波面変調器２２ａ，２２ｂの出射光の光路上には、波面切換部材４２が配置されている。なお、基本波面変調器２２ｂの出射光を波面切換部材４２に導く光学系については図示を省略している。波面切換部材４２は、例えば、ミラーによって構成される。波面切換部材４２は、制御部３５に制御されて、位置を変化させることができるようになっており、基本波面変調器２２ａから集光位置制御部２６までの光路上以外の位置に配置されて、基本波面変調器２２ａの出射光を集光位置制御部２６に入射させるか、又は、基本波面変調器２２ｂの出射光の光路上に配置されて、基本波面変調器２２ｂからの出射光を反射させて集光位置制御部２６に入射させるようになっている。【００７２】  制御部３５は、集光位置制御部２６のチルト成分の付加制御、即ち、点スキャン制御に同期させて、波面切換部材４２を制御する。例えば、基本波面変調器２２ａからの基本波面ＬｗｉＡａが画���の上部側に対応し、基本波面変調器２２ｂからの基本波面ＬｗｉＡｂが画面の下部側に対応している場合には、集光位置制御部２６が画面の上部側の点スキャン制御を行っている場合には、基本波面変調器２２ａからの光を集光位置制御部２６に入射させるように波面切換部材４２を移動させる。また、制御部３５は、集光位置制御部２６が画面の下部側の点スキャン制御を行っている場合には、基本波面変調器２２ｂからの光を集光位置制御部２６に入射させるように波面切換部材４２を移動させる。【００７３】  次に、このように構成された実施の形態の動作について説明する。【００７４】  光源２１ａ，２１ｂは、平面波Ｌｗｉｈの照明光を発生してそれぞれ基本波面変調器２２ａ，２２ｂに入射させる。基本波面変調器２２ａは画面上の所定の第１領域に対応する基本波面ＬｗｉＡａの光を発生し、基本波面変調器２２ｂは画面上の第１領域とは異なる第２領域に対応する基本波面ＬｗｉＡｂの光を発生する。制御部３５は、集光位置制御部２６によって第１領域の点スキャンを行うためのチルト成分を基本波面ＬｗｉＡａに付加させる場合には、波面切換部材４２を移動させて、基本波面変調器２２ａの出射光を集光位置制御部２６に入射させるようにする。また、制御部３５は、集光位置制御部２６によって第２領域の点スキャンを行うためのチルト成分を基本波面ＬｗｉＡｂに付加させる場合には、波面切換部材４２を移動させて、基本波面変調器２２ｂの反射光を集光位置制御部２６に入射させるようにする。【００７５】  基本波面ＬｗｉＡａは、画面の第１領域に対応しており、比較的狭い第１領域の点スキャンのために集光位置制御部２６が付加するチルト成分の大きさは、比較的小さい。同様に、基本波面ＬｗｉＡｂは、画面の第２領域に対応しており、比較的狭い第２領域の点スキャンのために集光位置制御部２６が付加するチルト成分の大きさは、比較的小さい。【００７６】  こうして、集光位置制御部２６により基本波面ＬｗｉＡａ，ＬｗｉＡｂに付加されるチルト成分の大きさは比較的小さく、波面伝達部１１からの出射光Ｌｃｏにより得られる光スポットの歪は比較的小さい。【００７７】  このように本実施の形態においては、画面の領域に対応して基本波面を変更すると共に、各領域に対応した基本波面を予め容易し、スキャン制御に同期していずれかの基本波面を選択的に用いるようになっており、走査レートを高くすると共に、光スポットの歪を抑制することができるという利点を有する。【００７８】  なお、上記実施の形態においては、画面を２分割し、画面の２つの領域に対応した２つの基本波面変調器を用いた例を説明したが、画面を３つ以上の領域に分割し、各領域に対応する３つ以上の基本波面変調器を用いてもよい。【００７９】（変形例）  図７及び図８は第２の実施の形態の変形例を示す説明図である。図６の実施の形態においては、波面切換部材４２を用いて、基本波面変調器２２ａからの基本波面ＬｗｉＡａの光と基本波面変調器２２ｂからの基本波面ＬｗｉＡｂの光とを選択的に集光位置制御部２６に入射させたが、２つの基本波面の光を選択的に集光位置制御部２６に入射させる手法は種々考えられる。【００８０】  図７の例は光源２１ａ，２１ｂにそれぞれ代えて光源５１ａ，５１ｂを採用すると共に、波面切換部材４２に代えてビームスプリッタ５２を採用した点が図６の実施形態と異なるのみである。光源５１ａ，５１ｂは、制御部３５に照明光の出射が制御されるようになっている。基本波面変調器２２ａが画面の第１領域に対応し、基本波面変調器２２ｂが画面の第２領域に対応するものとすると、制御部３５は、集光位置制御部２６が画面の第１領域に対する点スキャン制御を行っている期間にのみ光源５１ａを点灯させ、集光位置制御部２６が画面の第２領域に対する点スキャン制御を行っている期間にのみ光源５１ｂを点灯させるように制御する。【００８１】  ビームスプリッタ５２は、基本波面変調器２２ａの出射光を透過させて集光位置制御部２６に入射させると共に、基本波面変調器２２ｂの出射光を反射させて集光位置制御部２６に入射させる。なお、基本波面変調器２２ｂからの出射光をビームスプリッタ５２に導く光学系は図示を省略している。【００８２】  この結果、図７の例においても、集光位置制御部２６が画面の第１領域に対する点スキャン制御を行う期間に、基本波面ＬｗｉＡａの光が集光位置制御部２６に入射し、集光位置制御部２６が画面の第２領域に対する点スキャン制御を行う期間に、基本波面ＬｗｉＡｂの光が集光位置制御部２６に入射する。【００８３】  また、図８は出射光切換部材５５を採用した例を示している。出射光切換部材５５は、円盤状の部材であり、周縁近傍の一部に開口部５６を有する。出射光切換部材５５は、制御部３５に制御されて、円形の中心を回転軸として矢印に示すように回転自在である。出射光切換部材５５は、制御部３５による回転制御によって、開口部５６が光源２１ａの出射光を通過させる位置に回転することができると共に、開口部５６が光源２１ｂの出射光を通過させる位置に回転することができる。例えば、図８では光源２１ａからの光が基本波面変調器２２ａに入射可能な状態を示している。【００８４】  基本波面変調器２２ａが画面の第１領域に対応し、基本波面変調器２２ｂが画面の第２領域に対応するものとすると、制御部３５は、集光位置制御部２６が画面の第１領域に対する点スキャン制御を行っている期間には、光源２１ａからの光を開口部５６を介して基本波面変調器２２ａに出射させ、集光位置制御部２６が画面の第２領域に対する点スキャン制御を行っている期間には光源２１ｂからの光を開口部５６を介して基本波面変調器２２ｂに出射するように、出射光切換部材５５を回転制御する。【００８５】  この結果、図８の例においても、集光位置制御部２６が画面の第１領域に対する点スキャン制御を行う期間に、基本波面ＬｗｉＡａの光が集光位置制御部２６に入射し、集光位置制御部２６が画面の第２領域に対する点スキャン制御を行う期間に、基本波面ＬｗｉＡｂの光が集光位置制御部２６に入射する。なお、上記実施の形態においては、出射光切換部材５５に１つの開口部５６を設けたが、周回上に複数の開口部を設ける構成にしてもよい。【００８６】（第３の実施の形態）  図９は本発明の第３の実施の形態を示す説明図である。図９において図６及び図７と同一の構成要素には同一符号を付して説明を省略する。【００８７】  第２の実施の形態���おいては、１画面を複数に分割し、分割した各領域にそれぞれ対応した各基本波面の光を、集光位置制御部２６の走査位置に対応して選択しながら、集光位置制御部２６によりチルト成分を付加することで、１画面の走査を行った。これに対し、本実施の形態は、各領域にそれぞれ対応した各基本波面の光を同時に使用して、集光位置制御部２６のチルト成分の付加によって、複数の領域において光スポットを同時に形成し点スキャンすることを可能にしたものである。なお、この場合には、各領域にそれぞれ対応した各基本波面は、ｘｙ平面上の各領域の対応する位置に各光スポットを形成するものとなっている。これにより、これらの基本波面に同時に同一のチルト成分を付加することで、各領域の対応する位置において、同時に点スキャンが実行される。従って、１画面の走査に要する時間は、画面を分割しない場合に比べて分割数分の１となる。【００８８】  しかしながら、このような照明を撮像装置に適用する場合には、被写体からの反射光が画面上のいずれの位置からの光であるかを識別する必要がある。そこで、本実施の形態においては、領域情報付加部６１ａ，６１ｂが設けられている。領域情報付加部６１ａは、制御部３５に制御されて、基本波面変調器２２ａからの基本波面の光に、画面の第１領域を示す情報を付加して出射する。また、領域情報付加部６１ｂは、制御部３５に制御されて、基本波面変調器２２ｂからの基本波面の光に、画面の第２領域を示す情報を付加して出射する。【００８９】  領域情報付加部６１ａの出射光は、ビームスプリッタ５２を通過して集光位置制御部２６に入射し、領域情報付加部６１ｂの出射光は、ビームスプリッタ５２において反射して集光位置制御部２６に入射するようになっている。なお、図９は画面の分割数が２の例を示しているが、画面を３分割以上に分割してもよい。この場合には、光源、基本波面変調器及び領域情報付加部を分割数だけ設ければよい。【００９０】  領域情報付加部６１ａ，６１ｂは、基本波面の変更処理を行うことなく、入射光の特性を変更することで、領域を示す情報を付加する。領域情報付加部６１ａ，６１ｂは、入射光の強度を変更するか又は入射光の波長を変更することで情報を付加する。例えば、領域情報付加部６１ａ，６１ｂは、入射光の強度を変更することで明滅させ、明滅の周波数、位相又は強度を相互に異ならせることで、各領域の情報を付加してもよい。また、例えば、領域情報付加部６１ａ，６１ｂは、入射光の波長を相互に異ならせることで各領域の情報を付加してもよい。【００９１】  例えば、領域情報付加部６１ａ，６１ｂとして、メカニカルシャッタやＡＯモジュレータ（Acoust Optical Modulators）等を採用することで、入射光を明滅させ、明滅の周波数、位相又は強度を制御することが可能である。また、例えば、領域情報付加部６１ａ，６１ｂとして、カラーフィルタを採用することで、入射光の波長を変化させることができる。このように、領域情報付加部６１ａ，６１ｂは、基本波面を変更することなく、明滅した光や波長が変更された光を出射することができる。【００９２】  領域情報検出部６２には、制御部３５から領域情報付加部６１ａ，６１ｂによって付加された各領域の情報が与えら��るようになっている。領域情報検出部６２は、制御部３５によって与えられた情報に基づいて、ディテクタ３０によって検出された光から、各領域の各位置における被写体反射光を分離して検出することができるようになっている。【００９３】  次に、このように構成された実施の形態の動作について、図１０Ａから図１０Ｃの説明図を参照して説明する。図１０Ａから図１０Ｃは領域情報付加部６１によって付加される情報を説明するためのものである。図１０Ａから図１０Ｃにおいて、横軸は時間ｔを示し、縦軸Ｉ１は領域情報付加部６１ａの出射光の光強度を示し、縦軸Ｉ２は領域情報付加部６１ｂの出射光の光強度を示している。即ち、図１０Ａから図１０Ｃは光強度によって領域の情報を伝送する例を示している。【００９４】  光源２１ａからの平面波は基本波面変調器２２ａによって第１領域の所定位置に対応した基本波面（第１基本波面）の光に変換され、領域情報付加部６１ａ及びビームスプリッタ５２を介して集光位置制御部２６に入射する。また、光源２１ｂからの平面波は基本波面変調器２２ｂによって第１領域の所定位置に対応する第２領域の所定位置に応じた基本波面（第２基本波面）の光に変換され、領域情報付加部６１ｂ及びビームスプリッタ５２を介して集光位置制御部２６に入射する。【００９５】  領域情報付加部６１ａ，６１ｂは波面を変更しておらず、波面伝達部１１の第１端面１１ａには、集光位置制御部２６のチルト成分の付与によって、位置制御された第１及び第２基本波面の光が入射する。こうして、波面伝達部１１の第２端面１１ｂからは第１基本波面に基づく出射光Ｌｃｏ１及び第２基本波面に基づく出射光Ｌｃｏ２が出射され、出射光Ｌｃｏ１，Ｌｃｏ２に基づく各光スポットが第１及び第２領域の対応する位置に同時に形成される。【００９６】  いま、例えば、領域情報付加部６１ａ，６１ｂにおいて、制御部３５により図１０Ａの制御が行われるものとする。図１０Ａは領域情報付加部６１ａにおいて、基本波面変調器２２ａの出射光を所定の周波数、例えばｆ１で明滅させることを示している。また、領域情報付加部６１ｂにおいて、基本波面変調器２２ｂの出射光を周波数ｆ１とは異なる所定の周波数例えばｆ２で明滅させることを示している。なお、この周波数ｆ１，ｆ２は、走査レートに比べて十分に高い周波数であって、第１及び第２領域の各１箇所に光スポットが形成される期間に、光スポットの明滅が繰り返されるものとする。【００９７】  出射光Ｌｃｏ１，Ｌｃｏ２に基づく各光スポットによる被写体反射光は、第２端面１１ｂから入射され、波面伝達部１１を通過して第１端面１１ａから出射され、レンズ２９及びビームスプリッタ２８を通過してディテクタ３０に入射する。ディテクタ３０において検出される光には、周波数ｆ１で明滅する成分と周波数ｆ２で明滅する成分とが含まれる。領域情報検出部６２には、制御部３５から周波数ｆ１，ｆ２の情報が与えられており、領域情報検出部６２は、ディテクタ３０において検出した光のうち周波数ｆ１で明滅する成分と周波数ｆ２で明滅する成分とを分離し、分離した成分のレベルを検出する。これらのレベルは、それぞれ第１領域からの被写体反射光と第２領域からの被写体反射光のレ���ルを示している。【００９８】  このように、領域情報付加部６１ａ，６１ｂによって基本波面の光を明滅させると共に、領域情報付加部６１ａ，６１ｂで明滅周波数を異ならせることにより、ディテクタ３０の検出結果から第１領域の被写体反射光のレベルと第２領域の被写体反射光のレベルとを分離して検出することができる。【００９９】  また、例えば、領域情報付加部６１ａ，６１ｂにおいて、制御部３５により図１０Ｂの制御が行われるものとする。図１０Ｂは領域情報付加部６１ａ，６１ｂによって、第１及び第２領域の対応する位置に応じた第１及び第２基本波面の光を明滅させると共に明滅位相を相互に異ならせるものである。明滅周波数は、走査レートに比べて十分に高い周波数であって、第１及び第２領域の各１箇所に光スポットが形成される期間に、光スポットの明滅が繰り返されるものとする。なお、図１０Ｂの例では、出射光Ｌｃｏ１と出射光Ｌｃｏ２とは交互に発生し、光スポットは第１領域と第２領域とで交互に形成される。【０１００】  従って、ディテクタ３０においては、第１領域の被写体反射光と第２領域の被写体反射光とが交互に入射されることになる。領域情報検出部６２には、制御部３５から明滅位相の情報が与えられており、領域情報検出部６２は、第１領域からの被写体反射光と第２領域からの被写体反射光とを分離してレベルを検出することができる。【０１０１】  このように、領域情報付加部６１ａ，６１ｂによって基本波面の光を明滅させると共に、領域情報付加部６１ａ，６１ｂで明滅位相を異ならせることにより、ディテクタ３０の検出結果から第１領域の被写体反射光のレベルと第２領域の被写体反射光のレベルとを分離して検出することができる。【０１０２】  なお、図１０Ｂの制御を行う場合には、２つのディテクタを用意し、明滅のタイミングに同期させて、被写体反射光を受光するディテクタを選択するように構成してもよい。【０１０３】  また、例えば、領域情報付加部６１ａ，６１ｂにおいて、制御部３５により図１０Ｃの制御が行われるものとする。図１０Ｃは領域情報付加部６１ａにおいて、基本波面変調器２２ａの出射光の強度を所定の第１パターンで変化させることを示している。また、領域情報付加部６１ｂにおいて、基本波面変調器２２ｂの出射光の強度を第１パターンとは異なる所定の第２パターンで変化させることを示している。なお、この強度の変化周波数は、走査レートに比べて十分に高い周波数であって、第１及び第２領域の各１箇所に光スポットが形成される期間に、光スポットの強度が第１又は第２パターンで変化するものとする。【０１０４】  ディテクタ３０において検出される光は、第１パターンでレベルが変化する成分と第２パターンでレベルが変化する成分とが含まれる。領域情報検出部６２には、制御部３５から第１及び第２パターンの情報が与えられており、領域情報検出部６２は、ディテクタ３０において検出した光のうち第１パターンでレベルが変化する成分と第２パターンでレベルが変化する成分とを分離し、分離した成分のレベルを検出する。これらのレベルは、それぞれ第１領域からの被写体反射光と第２領域からの被写体反射光のレベルを示している。【０１０５】  このように、領域情報付加部６１ａ，６１ｂによって基本波面の光の強度を制御して、第１パターン又は第２パターンで強度が変化する光を発生させる。これにより、ディテクタ３０の検出結果から第１領域の被写体反射光のレベルと第２領域の被写体反射光のレベルとを分離して検出することができる。【０１０６】  このように、本実施の形態においては、領域情報付加部によって、第１領域に対応する基本波面の光と第２領域に対応する基本波面の光とで、強度や波長を変化させることで、ディテクタの検出結果から第１領域の被写体反射光のレベルと第２領域の被写体反射光のレベルとを分離して検出することができる。なお、波長を変化させる場合には、各波長に対応したディテクタを設けてもよく、各ディテクタの出力から第１領域の被写体反射光のレベルと第２領域の被写体反射光のレベルとを検出することができる。【０１０７】（変形例）  図１１及び図１２は第３の実施の形態の変形例を示す説明図である。【０１０８】  図９では領域情報付加部６１ａ，６１ｂをそれぞれ基本波面変調器２２ａ，２２ｂの出射光の光路上に配置した。これに対し、図１１は領域情報付加部６３ａ，６３ｂをそれぞれ光源２１ａ，２１ｂから基本波面変調器２２ａ，２２ｂまでの光の光路上に配置するものである。領域情報付加部６３ａ，６３ｂは、それぞれ領域情報付加部６１ａ，６１ｂと同様の構成である。即ち、領域情報付加部６３ａは、制御部３５に制御されて、光源２１ａからの平面波の光に、画面の第１領域を示す情報を付加して出射する。また、領域情報付加部６３ｂは、制御部３５に制御されて、光源２１ｂからの平面波の光に、画面の第２領域を示す情報を付加して出射する。【０１０９】  領域情報付加部６３ａからの光は、基本波面変調器２２ａに入射されて第１領域の所定の位置に対応する第１基本波面の光に変換され、領域情報付加部６３ｂからの光は、基本波面変調器２２ｂに入射されて第１領域の所定の位置に対応する第２領域の所定位置に応じた第２基本波面の光に変換される。【０１１０】  領域情報付加部６３ａ，６３ｂは、領域情報付加部６１ａ，６１ｂと同様に、波面を変化させることなく入射光の特性を変更することで領域を示す情報を付加するものであり、例えば入射光の強度を変更するか又は入射光の波長を変更する。例えば、領域情報付加部６３ａ，６３ｂは、それぞれ領域情報付加部６１ａ，６１ｂと同様に、入射光の強度を変更することで明滅させ、明滅の周波数、位相又は強度を相互に異ならせたり、入射光の波長を相互に異ならせる。【０１１１】  このように、図１１の例でも、第３の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。【０１１２】  また、図１２の例は、領域情報付加部６５ａ，６５ｂを有する光源６４ａ，６４ｂを採用するものである。図１１の例では、領域情報付加部６３ａ，６３ｂは、例えば、入射光の強度を変更させて明滅させ、明滅の周波数、位相又は強度を相互に異ならる光や、入射光の波長が相互に異なる光を出射するものであったが、このような光を光源６４ａ，６４ｂから出射させることもできる。即ち、領域情報付加部６５ａ，６５ｂは、制御部３５に制御されて、光源６４ａ，６４ｂの出射光を制御して、例えば、明滅し、明滅の周波数、位相又は���度が相互に異ならる光や、入射光の波長が相互に異なる光を出射させる。【０１１３】  このように、図１２の例でも、第３の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。【０１１４】（第４の実施の形態）  図１３は本発明の第４の実施の形態を示す説明図である。図１３において図１と同一の構成要素には同一符号を付して説明を省略する。本実施の形態は、光源２１の出射光を集光位置制御部２６に入射させ、集光位置制御部２６の出射光を基本波面変調器７４に入射させるようにした点が第１の実施の形態と異なる。【０１１５】  光源２１の出射光は、ミラー７１を介して集光位置制御部２６に入射するようになっている。集光位置制御部２６は、チルト成分を付与して出射する。集光位置制御部２６の出射光の光軸上にレンズ７２，７３及び基本波面変調器７４が配置されている。基本波面変調器７４は、入射した光を反射させると共に波面を変化させる、反射型の空間光位相変調器である。【０１１６】  例えば、基本波面変調器７４は、２次元に複数の画素を配置した反射型液晶アレイ（ＬＣＯＳ）等の空間光位相変調器によって構成される。基本波面変調器７４は、アレイの画素の数が少なくとも波面伝達部１１を構成するコアの数以上になるように構成される。基本波面変調器７４は、制御部３５に制御されて、アレイ中の各画素について、所望の階調で、０〜２πの位相遅れ（リタデーション）の範囲内でリタデーションを変更するようになっている。なお、基本波面変調器７４を液晶アレイで構成する場合には、リタデーションを与えられる偏光成分が限られるため、集光位置制御部２６からの光の偏光をリタデーションの変更が可能な方向に制限してもよい。【０１１７】  集光位置制御部２６と基本波面変調器７４と第１端面１１ａとは、光学的に共役な位置に配置するようになっている。【０１１８】  このように構成された実施の形態においては、光源２１は平面波を出射し、集光位置制御部２６は、入射した平面波にチルト成分を付加した平面波を出射する。基本波面変調器７４は、入射面にチルト成分が付加された平面波ＬｗｉｈＢが入射され、波面伝達部１１の第２端面１１ｂから所定距離の位置において第２端面１１ｂに例えば平行な平面（ｘｙ平面）上に光スポットを形成するための基本波面ＬｗｉＢの光を出射する。光スポットのｘｙ平面上の位置は、集光位置制御部２６が付加するチルト成分によって決まる。【０１１９】  他の作用は、第１の実施の形態と同様である。【０１２０】  このように本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。【０１２１】  なお、上記各実施の形態においては、波面伝達部１１に曲げが生じることは考慮されていない。そこで、波面伝達部１１にファイバブラッググレーティングを追加することにより、波面伝達部１１の曲げを検出し、検出結果に基づいて第２端面を介して入射される被写体光学像を補正したりつなぎ合わせたりして、曲げの影響を補正した撮像画像を得るようにしてもよい。なお、この場合には、曲げの補正を考慮して、構成する画面よりも広い範囲をスキャンするようにしてもよい。【０１２２】  本発明は、上記各実施形態にそのまま限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素の幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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