JP7226171B2 - Ｘ線位相イメージング装置 - Google Patents

Description

本発明は、Ｘ線位相イメージング装置に関する。

従来、Ｘ線位相イメージング装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１に開示されているＸ線位相イメージング装置は、Ｘ線源と、検出器と、複数の格子と、を備えている。検出器は、Ｘ線源の照射方向に配置されている。複数の格子は、マルチスリットと、第１格子と、第２格子とを含む。マルチスリットは、Ｘ線源の可干渉性を高めるために設けられている。マルチスリットは、Ｘ線源とＸ線画像検出器との間において、Ｘ線源の近傍に設けられている。第１格子は、Ｘ線を回折させるために設けられている。第１格子は、マルチスリットと第２格子との間に配置されている。第２格子は、第１格子によって回折されたＸ線によって生じる第１格子の自己像と干渉することにより、モアレパターンを形成させるために設けられている。第２格子は、第１格子と検出器との間に設けられている。上記特許文献１に開示されているＸ線位相イメージング装置は、複数の格子のいずれかを格子ピッチの方向に移動させながら、Ｘ線源から照射されたＸ線を複数の格子を用いて干渉させることにより、被写体を配置した状態と配置していない状態とにおける自己像のずれ量に基づいて、微分位相像（位相コントラスト画像）を生成する。

上記特許文献１に開示されているような従来のＸ線位相イメージング装置は、第１格子の自己像の明暗の周期と、第２格子の周期とが一致するように、第１格子の周期、第２格子の周期、第１格子の位置、および、第２格子の位置などが設定される。

特開２０１２－１６３７０号公報

ここで、上記特許文献１に開示されているＸ線位相イメージング装置において、被写体の位置を変更した場合、位相コントラスト画像の拡大率が変化する。拡大率が変化した場合、被写体の同じ部分を透過したＸ線が検出器において検出される位置（Ｘ線の到達点）が変化する。そのため、拡大率が変化すると、被写体を配置した状態と配置していない状態とにおける自己像のずれ量（自己像のシフト量）が変化する。上記特許文献１に開示されているような従来のＸ線位相イメージング装置では、被写体を配置した状態と配置していない状態とにおける自己像のシフト量に基づいて位相コントラスト画像を生成している。そのため、自己像のシフト量が変化すると、得られる位相コントラスト画像のコントラストが変化し、位相コントラスト画像の画質が変化する。位相コントラスト画像の画質が変化すると、たとえば、被写体を移動させる前の位相コントラスト画像と、被写体を移動させた後の位相コントラスト画像とを比較する場合に、比較することが困難になるという不都合がある。そのため、被写体の移動前後における位相コントラスト画像の画質が同等になるように被写体の位置調整をしたいなど、被写体の移動前後における位相コントラスト画像の画質の変化を定量的に取得したい場合がある。

しかしながら、上記特許文献１に開示されているような従来のＸ線位相イメージング装置では、位相コントラスト画像を生成した後でなければ、位相コントラスト画像の画質の変化を定量的に取得することは困難である。したがって、位相コントラスト画像の画質の変化を取得するためには、被写体の位置を調整する毎に、位相コントラスト画像を生成して取得する必要があるという問題点がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、被写体の位置を移動させる毎に、位相コントラスト画像を生成することなく、生成される位相コントラスト画像の画質の変化を取得することが可能なＸ線位相イメージング装置を提供することである。

上記目的を達成するために、この発明の第１の局面におけるＸ線位相イメージング装置は、Ｘ線源と、Ｘ線源からＸ線が照射される第１格子と、第１格子からのＸ線が照射される第２格子とを含む複数の格子と、Ｘ線源から照射されたＸ線を検出する検出器と、を備え、検出器により検出されたＸ線の強度分布に基づいて、位相コントラスト画像を生成するとともに、Ｘ線源と複数の格子と検出器とを含む光学系の配置情報と、被写体の配置情報とに基づいて、生成される位相コントラスト画像におけるコントラストを評価する指標として、被写体と第１格子との間の第１距離に基づく評価指標を取得するように構成されており、評価指標は、第１距離と、Ｘ線源と第１格子との間の第２距離と、第１格子と検出器の検出面または第２格子との間の第３距離と、第１格子の自己像の周期または第２格子の周期とに基づいて取得されるか、または、第１距離と、第３距離と、自己像の周期または第２格子の周期とに基づいて取得される、自己像の位相変化の検出感度を表す指標である位相感度を含む。なお、位相コントラスト画像とは、吸収像と、位相微分像と、暗視野像とを含んでいる。吸収像とは、Ｘ線が被写体を通過した際に生じるＸ線の減衰に基づいて画像化した像である。また、位相微分像とは、Ｘ線が被写体を通過した際に発生するＸ線の位相のずれをもとに画像化した像である。また、暗視野像とは、物体の小角散乱に基づくＶｉｓｉｂｉｌｉｔｙの変化によって得られる、Ｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙ像のことである。また、暗視野像は、小角散乱像とも呼ばれる。「Ｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙ」とは、自己像の鮮明度のことである。
また、この発明の第２の局面におけるＸ線位相イメージング措置は、Ｘ線源と、Ｘ線源からＸ線が照射される第１格子と、第１格子からのＸ線が照射される第２格子とを含む複数の格子と、Ｘ線源から照射されたＸ線を検出する検出器と、検出器により検出されたＸ線の強度分布に基づいて、位相コントラスト画像を生成するとともに、Ｘ線源と複数の格子と検出器とを含む光学系の配置情報と、被写体の配置情報とに基づいて、生成される位相コントラスト画像におけるコントラストを評価する指標として、被写体と第１格子との間の第１距離に基づく評価指標を取得する制御部と、評価指標を表示する表示部と、を備え、制御部は、光学系の配置情報および第２格子の周期の少なくとも一方が異なる場合に取得される複数の評価指標を、表示部において比較可能に表示させるように構成されている。

本発明の第１の局面によるＸ線位相イメージング装置では、上記のように、Ｘ線源と複数の格子と検出器とを含む光学系の配置情報と、被写体の配置情報とに基づいて、生成される位相コントラスト画像におけるコントラストを評価する指標として、被写体と第１格子との間の第１距離に基づく評価指標を取得する。評価指標は、第１距離と、Ｘ線源と第１格子との間の第２距離と、第１格子と検出器の検出面または第２格子との間の第３距離と、第１格子の自己像の周期または第２格子の周期とに基づいて取得されるか、または、第１距離と、第３距離と、自己像の周期または第２格子の周期とに基づいて取得される、自己像の位相変化の検出感度を表す指標である位相感度を含む。これにより、被写体の位置を変更した場合でも、被写体と第１格子との間の第１距離と、第１格子の自己像の周期または第２格子の周期とを取得することにより、位相コントラスト画像のコントラストの評価指標を取得することができる。その結果、位相コントラスト画像を生成することなく、評価指標によって位相コントラスト画像の画質を取得することが可能となるので、被写体の位置を移動させる毎に、位相コントラスト画像を生成することなく、生成される位相コントラスト画像の画質の変化を取得することが可能なＸ線位相イメージング装置を提供することができる。また、被写体の移動前後における位相コントラスト画像の画質の変化を取得することが可能となるので、位相コントラスト画像の画質の変化に基づいて、被写体の移動前後における位相コントラスト画像の画質を、容易に同等にするように調整することができる。また、被写体を移動させる前の評価指標と、被写体を移動させた後の評価指標とを比較することにより、被写体を移動させる前の位相コントラスト画像の画質と、被写体を移動させた後の位相コントラスト画像の画質とを比較することができる。その結果、評価指標を比較することにより、位相コントラスト画像を生成することなく、被写体の移動前後における位相コントラスト画像の画質を定量的に評価することができる。

一実施形態によるＸ線位相イメージング装置の構成を示したブロック図である。 一実施形態によるＸ線位相イメージング装置が生成する位相コントラスト画像を説明するための模式図である。 Ｘ線源と第１格子との間に被写体が配置された場合の、自己像のシフト量を説明するための模式図である。 図３に示す状態から、被写体をＸ線源に近づく方向に移動させた際の、自己像のシフト量を説明するための模式図である。 第１格子と第２格子との間に被写体が配置された場合の、自己像のシフト量を説明するための模式図である。 図５に示す状態から、被写体を第１格子に近づく方向に移動させた際の、自己像のシフト量を説明するための模式図である。 自己像の位相シフト量を説明するための模式図である。 図７に示した例とは異なる光学系における、自己像の位相シフト量を説明するための模式図である。 Ｘ線源と第１格子との間に被写体が配置されている際に評価指標を取得する構成を説明するための模式図である。 第１格子と第２格子との間に被写体が配置されている際に評価指標を取得する構成を説明するための模式図である。 第１距離と拡大率との関係を示すグラフである。 第１距離と位相感度との関係を示すグラフである。 表示部に表示される被写体の画像および評価指標を説明するための模式図である。 第１変形例による表示部に表示される評価指標を説明するための模式図である。 第２変形例による表示部に表示される撮影条件の候補を説明するための模式図である。 第３変形例による表示部に表示される評価指標を説明するための模式図である。 第４の変形例による表示部に表示される評価指標を説明するための模式図である。 第５変形例によるＸ線位相イメージング装置の構成を説明するための模式図である。 第６変形例によるＸ線位相イメージング装置の構成を説明するための模式図である。

以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。

（Ｘ線位相イメージング装置の構成）
図１を参照して、一実施形態によるＸ線位相イメージング装置１００の構成について説明する。

図１に示すように、Ｘ線位相イメージング装置１００は、タルボ（Ｔａｌｂｏｔ）効果を利用して、被写体９０の内部を画像化する装置である。Ｘ線位相イメージング装置１００は、複数の格子のうち、いずれか１つを、格子の周期方向（Ｚ方向）に並進移動させながら被写体９０を撮影するように構成されている。

Ｘ線位相イメージング装置１００は、光学系１と、制御部２と、表示部３と、記憶部４と、操作入力部５と、被写体移動機構６と、を備えている。

光学系１は、Ｘ線源１０と複数の格子と検出器１１とを含む。

複数の格子は、Ｘ線源１０と検出器１１との間に配置されている。複数の格子は、第１格子１２と第２格子１３とを含む。なお、本明細書において、鉛直方向（図１の上下方向）を、Ｚ方向とする。Ｚ方向のうち、上方向をＺ１方向とし、下方向をＺ２方向とする。また、Ｚ方向と直交する面内において、互いに直行する２方向を、それぞれ、Ｘ方向およびＹ方向とする。Ｘ方向のうち、図１の紙面の左方向をＸ２方向、図１の紙面の右方向をＸ１方向とする。また、Ｙ方向のうち、図１の紙面の奥に向かう方向をＹ２方向、図１の紙面の手前側に向かう方向をＹ１方向とする。

図１に示すように、Ｘ線源１０、複数の格子、および検出器１１は、この順にＸ方向に沿って並んで配置されている。

Ｘ線源１０は、高電圧が印加されることにより、Ｘ線を発生させるように構成されている。Ｘ線源１０は、発生させたＸ線を第１格子１２に向けて照射するように構成されている。具体的には、Ｘ線源１０は、発生させたＸ線を、Ｘ１方向に照射する。言い換えると、Ｘ線源１０は、光軸５０が、Ｘ方向となるように、Ｘ線を照射する。なお、本実施形態において、Ｘ線源１０は、電子線を発生させるための陰極（図示せず）、電子線が衝突することによりＸ線を発生させる陽極、陰極と陽極との間に電圧を印加する電圧印加部（図示せず）などを含み、陰極、陽極および電圧印加部が筐体（図示せず）に備えられたＸ線発生装置である。

第１格子１２は、Ｚ方向に所定の周期（ピッチ）ｐ_１で配列される複数のスリット１２ａ、および、Ｘ線位相変化部１２ｂを有している。各スリット１２ａおよびＸ線位相変化部１２ｂはそれぞれ、直線状に延びるように形成されている。また、各スリット１２ａおよびＸ線位相変化部１２ｂはそれぞれ、平行に延びるように形成されている。第１格子１２は、いわゆる位相格子である。

第１格子１２は、Ｘ線源１０と第２格子１３との間に配置されており、Ｘ線源１０からＸ線が照射される。第１格子１２は、タルボ効果により、第１格子１２の自己像４０（図７参照）を形成するために設けられている。なお、可干渉性を有するＸ線が、スリットが形成された格子を通過すると、格子から所定の距離（タルボ距離）離れた位置に、格子の像（自己像４０）が形成される。これをタルボ効果という。

第２格子１３は、Ｚ方向に所定の周期（ピッチ）ｐ_２で配列される複数のＸ線透過部１３ａおよびＸ線吸収部１３ｂを有する。各Ｘ線透過部１３ａおよびＸ線吸収部１３ｂはそれぞれ、直線状に延びるように形成されている。また、各Ｘ線透過部１３ａおよびＸ線吸収部１３ｂはそれぞれ、平行に延びるように形成されている。第２格子１３は、いわゆる、吸収格子である。第１格子１２および第２格子１３は、それぞれ異なる役割を持つ格子であるが、スリット１２ａおよびＸ線透過部１３ａは、それぞれ、Ｘ線を透過させる。また、Ｘ線吸収部１３ｂは、Ｘ線を遮蔽する役割を担っており、Ｘ線位相変化部１２ｂはスリット１２ａとの屈折率の違いによってＸ線の位相を変化させる。

第２格子１３は、第１格子１２と検出器１１との間に配置されており、第１格子１２を通過したＸ線が照射される。また、第２格子１３は、第１格子１２からタルボ距離離れた位置に配置される。第２格子１３は、第１格子１２の自己像４０と干渉して、検出器１１の検出面１１ａ上にモアレ縞（図示せず）を形成する。このように、本実施形態におけるＸ線位相イメージング装置１００は、いわゆるタルボ干渉計により構成される。

検出器１１は、Ｘ線を検出するとともに、検出されたＸ線を電気信号に変換し、変換された電気信号を画像信号として読み取るように構成されている。検出器１１は、たとえば、ＦＰＤ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）である。検出器１１は、複数の変換素子（図示せず）と複数の変換素子上に配置された画素電極（図示せず）とにより構成されている。複数の変換素子および画素電極は、所定の周期（画素ピッチ）で、Ｙ方向およびＺ方向にアレイ状に配列されている。また、検出器１１は、取得した画像信号を、後述する画像処理部２０に出力するように構成されている。

制御部２は、Ｘ線源１０を制御して、Ｘ線を照射させる制御を行うように構成されている。また、制御部２は、被写体移動機構６を制御して、Ｘ線の光軸５０方向における被写体９０の位置を変更するように構成されている。また、制御部２は、光学系１の配置情報と、被写体９０の配置情報とに基づいて、生成される位相コントラスト画像４１におけるコントラストを評価する指標として、被写体９０と第１格子１２との間の第１距離ｒ_ｏｂ（図９参照）に基づく評価指標３０（図１２参照）を取得するように構成されている。また、制御部２は、取得した評価指標３０を表示部３に表示させるように構成されている。なお、光学系１の配置情報とは、Ｘ線源１０、第１格子１２、第２格子１３および検出器１１が配置された際の距離の情報である。具体的には、光学系１の配置情報は、後述する第２距離ｒ_２、および、後述する第３距離ｒ_３を含む。また、被写体９０の配置情報とは、被写体９０が配置された際の第１格子１２と被写体９０との間の距離である、第１距離ｒ_ｏｂを含む。

また、制御部２は、画像処理部２０を含む。具体的には、制御部２は、記憶部４に記憶されているプログラムを実行することにより、画像処理部２０として機能する。制御部２は、たとえば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）およびＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などを含む。制御部２が評価指標３０を取得する構成の詳細については、後述する。

画像処理部２０は、検出器１１により検出されたＸ線の強度分布に基づいて、位相コントラスト画像４１（図２参照）を生成するように構成されている。画像処理部２０が位相コントラスト画像４１を生成する構成の詳細については、後述する。

表示部３は、後述する評価指標３０、および、後述する被写体９０の画像４２（図１３参照）を表示するように構成されている。表示部３は、たとえば、液晶モニタなどを含む。

記憶部４は、制御部２が実行するプログラム、画像処理部２０が生成した位相コントラスト画像４１、評価指標３０、および、被写体９０の画像４２を記憶するように構成されている。記憶部４は、たとえば、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）または不揮発性のメモリなどを含む。

操作入力部５は、操作者の操作入力を受け付け可能に構成されている。操作入力部５は、たとえば、操作ボタン、マウスおよびキーボード、または、タッチパネルなどを含む。

被写体移動機構６は、Ｘ線の光軸５０方向（Ｘ方向）および光軸５０と直交する面内（ＹＺ面内）において、被写体９０を移動させるように構成されている。また、被写体移動機構６は、Ｘ方向周りの回転軸、Ｙ方向周りの回転軸、および、Ｚ方向周りの回転軸の３軸方向周りに被写体９０を回動可能に構成されている。具体的には、被写体移動機構６は、操作入力部５を介して入力された信号に基づいて、被写体９０をＸ線の光軸５０方向、光軸５０と直交する面内（ＹＺ面内）の２方向、および、３軸方向周りの回動方向に移動させるように構成されている。操作者は、被写体移動機構６によって被写体９０を移動させることにより、被写体９０の位置調整を行う。被写体移動機構６は、たとえば、Ｘ方向直動機構と、Ｙ方向直動機構と、Ｚ方向直動機構と、３軸方向周りに被写体９０を回動可能な回動機構とを含む。

（位相コントラスト画像）
図２は、画像処理部２０が生成する位相コントラスト画像４１の模式図である。本実施形態では、画像処理部２０は、位相コントラスト画像４１として、吸収像４１ａ、位相微分像４１ｂおよび、暗視野像４１ｃを生成するように構成されている。吸収像４１ａは、Ｘ線が被写体９０を透過した際に被写体９０に吸収されることによる、検出器１１によって検出されるＸ線の強度の変化に基づいて画像化したものである。また、位相微分像４１ｂは、Ｘ線が被写体９０を透過した際に生じるＸ線の位相のずれに基づいて被写体９０の内部構造を画像化したものである。また、暗視野像４１ｃは、Ｘ線が被写体９０を透過した際に生じるＸ線の微小角度の散乱に基づいて被写体９０の内部構造を画像化したものである。

本実施形態では、画像処理部２０は、被写体９０を配置していない状態における自己像４０と、被写体９０を配置した状態における自己像４０とのシフト量Ｓｓ（図９参照）に基づいて、位相コントラスト画像４１を生成する。なお、自己像４０のシフト量Ｓｓとは、被写体９０を配置した状態と配置していない状態とにおける自己像４０の移動量のことである。

（自己像のシフト）
図３を参照して、被写体９０を配置することによって生じる自己像４０のシフト（移動）について説明する。

図３に示す例は、被写体９０がＸ線源１０と第１格子１２との間に配置されている。また、図３に示す例では、被写体９０を配置した状態において照射されたＸ線のうち、被写体９０内の点７０を通るＸ線を、実線６０で図示している。また、被写体９０を配置していない状態において照射されたＸ線のうち、第１格子１２内の点７１を通るＸ線を、破線６１で図示している。また、図３に示す例では、簡単のため、被写体９０のうち、点７０を透過したＸ線が、第１格子１２中の点７１を透過することによって形成される自己像４０のシフトについて説明する。

図３に示すように、被写体９０に照射されたＸ線は、被写体９０内の点７０において屈折される。具体的には、被写体９０に照射されたＸ線は、点７０の位置において、被写体９０の内部構造（図示せず）の境界面において屈折される。被写体９０の内部構造によって屈折されたＸ線は、第１格子１２中の点７１を透過して検出器１１の検出面１１ａ上の点７２に到達する。一方、被写体９０を配置していない状態において、第１格子１２中の点７１を透過したＸ線は、検出面１１ａ上の点７３に到達する。すなわち、被写体９０を配置した状態と配置していない状態とにおいて、第１格子１２中の点７１を透過したＸ線は、距離ｄ_１分、異なる位置で検出される。すなわち、第１格子１２中の点７１を透過したＸ線によって形成される自己像４０は、被写体９０を配置した状態と配置していない状態とにおいて、距離ｄ_１分、シフトする。言い換えると、自己像４０のシフト量Ｓｓは、距離ｄ_１である。

（被写体の配置に基づく自己像のシフト量の変化）
次に、図３～図６を参照して、被写体９０の配置に基づく自己像４０のシフト量Ｓｓの変化について説明する。

図４に示す例は、図３の状態から、矢印５１で示すように、被写体９０をＸ線源１０の方向（Ｘ２方向）に移動させた状態を示している。なお、図４では、図３の状態における被写体９０を、破線で図示している。

図４に示す例は、図３と同様に、被写体９０を配置した状態において照射されたＸ線（実線６０）が、被写体９０内の点７０において屈折する。被写体９０をＸ線源１０に近づけた場合、被写体９０内の点７０において屈折したＸ線は、第１格子１２中の点７４を透過し、検出面１１ａ上の点７５に到達する。なお、被写体９０によってＸ線が屈折する角度は、照射されるＸ線の性質、および、屈折する境界面が変わらない場合、同一の角度となる。したがって、図４に示す例では、被写体内の点７０において屈折したＸ線（実線６０）は、第１格子１２内の点７１（図３参照）とは異なる点である、点７４を透過する。一方、被写体９０を配置していない状態において照射されたＸ線のうち、第１格子１２中の点７４を透過したＸ線（破線６１）は、検出面１１ａ上の点７６に到達する。

図４に示す例では、被写体９０を配置した状態と配置していない状態とにおいて、第１格子１２中の点７３を透過したＸ線は、検出面１１ａ上において、距離ｄ_２分異なる位置で検出される。すなわち、自己像４０のシフト量Ｓｓは、距離ｄ_２となる。なお、図４に示す距離ｄ_２は、図３に示す距離ｄ_１よりも小さくなる。言い換えると、被写体９０がＸ線源１０と第１格子１２との間に配置されている場合には、被写体９０をＸ線源１０に近づけた場合、自己像４０のシフト量Ｓｓが小さくなる。

次に、図５および図６を参照して、被写体９０が第１格子１２と第２格子１３との間に配置されている場合の自己像４０のシフト量Ｓｓについて説明する。

図５および図６に示す例でも、被写体９０を配置した状態において照射されたＸ線のうち、被写体９０内の点７０通るＸ線を、実線６０で図示している。また、被写体９０を配置していない状態において照射されたＸ線のうち、第１格子１２中の点７７および点８０を通るＸ線を、破線６１で図示している。

図５に示すように、被写体９０を配置した状態において照射されたＸ線（実線６０）は、第１格子中の点７７を透過した後、被写体９０内の点７０において屈折し、検出面１１ａ上の点７８に到達する。一方、被写体９０を配置していない状態において照射されたＸ線のうち、第１格子中の点７７を透過したＸ線（破線６１）は、検出面１１ａ上の点７９に到達する。被写体９０を配置した状態において検出器１１に到達したＸ線と、被写体９０を配置していない状態において検出器１１に到達したＸ線とでは、検出面１１ａ上において、距離ｄ_３分、異なる位置で検出される。すなわち、自己像４０のシフト量Ｓｓは、距離ｄ_３となる。

図６に示す例は、図５の状態から、矢印５２で示すように、被写体９０を第１格子１２の方向（Ｘ２方向）に移動させた状態を示している。

図６に示すように、被写体９０を配置した状態において照射されたＸ線（実線６０）は、第１格子１２中の点８０を透過した後、被写体９０内の点７０において屈折する。被写体９０内の点７０において屈折したＸ線は、検出面１１ａ上の点８１に到達する。一方、被写体９０を配置していない状態において照射されたＸ線のうち、第１格子１２中の点８０を透過したＸ線（破線６１）は、検出面１１ａ上の点８１に到達する。被写体９０を配置した状態において検出器１１に到達したＸ線（実線６０）と、被写体９０を配置していない状態において検出器１１に到達したＸ線（破線６１）とでは、検出面１１ａ上において、距離ｄ_４分、異なる位置で検出される。すなわち、自己像４０のシフト量Ｓｓは、距離ｄ_４となる。

図６に示す距離ｄ_４は、図５に示す距離ｄ_３よりも大きくなる。言い換えると、被写体９０が第１格子１２と第２格子１３との間に配置されている場合には、被写体９０を第１格子１２に近づけた場合、自己像４０のシフト量Ｓｓが大きくなる。

なお、自己像４０のシフト量Ｓｓは、光学系１の配置情報、および、被写体９０の配置情報に基づいて変化する。すなわち、自己像４０のシフト量Ｓｓは、図３～図６において示したように、被写体９０の配置情報によって変化するのみならず、光学系１の配置情報に基づいても変化する。なお、Ｘ線位相イメージング装置１００のようなタルボ干渉計では、自己像４０が形成される位置に第２格子１３が配置される。また、第２格子１３の周期ｐ_２は、自己像４０の周期ｐ_３と等しくなるように設定される。言い換えると、第１格子１２の周期ｐ_１および第２格子１３の周期ｐ_２は、光学系１の配置情報によって設定される。したがって、光学系１の配置情報が変更されると、第１格子１２の周期ｐ_１および第２格子１３の周期ｐ_２も変更しなければならない。すなわち、第１格子１２の周期ｐ_１、第２格子１３の周期ｐ_２、光学系１の配置情報は、いずれかを変更しようとした場合、全てを再設定する必要がある。

（光学系に基づく自己像の位相シフト量の変化）
次に、図７および図８を参照して、光学系１に基づく自己像４０のシフト量Ｓｓの変化について説明する。なお、図７および図８に示す例では、便宜上、自己像４０の明部はハッチングを付した四角形で図示し、暗部は図示していない。

図７および図８に示す例は、第１格子１２の周期ｐ_１、および、第２格子１３の周期ｐ_２がそれぞれ互いに異なる複数（２つ）の光学系を用いた場合の、自己像４０と第２格子１３との位置関係を図示したものである。第１格子１２の周期ｐ_１が互いに異なっているため、図７および図８に示す自己像４０の周期ｐ_３は、互いに異なる。図７に示す自己像４０の周期ｐ_３ａは、図８に示す自己像４０の周期ｐ_３ｂよりも小さい。図７に示す自己像４０の周期ｐ_３ａは、たとえば、２．５μｍである。また、図８に示す自己像４０の周期ｐ_３ｂは、たとえば、１０μｍである。

また、図７に示す例と図８に示す例とでは、自己像４０の周期ｐ_３が異なるため、第２格子１３の周期ｐ_２も互いに異なる。図７に示す例では、自己像４０の周期は、周期ｐ_３ａであるため、第２格子１３の周期ｐ_２ａは、自己像４０の周期ｐ_３ａと同じ大きさである。また、図８に示す例では、自己像４０の周期は、周期ｐ_３ｂであるため、第２格子１３の周期ｐ_２ｂは、自己像４０の周期ｐ_３ｂと同じ大きさである。

図７および図８に示す例は、ともに、自己像４０のシフト量Ｓｓが同じ場合を図示したものである。自己像４０のシフト量Ｓｓは、たとえば、２．５μｍである。第２格子１３の周期ｐ_２の１周期分を２πとすると、図７に示す例では、自己像４０の位相シフト量Ｐｍがπとなる。一方、図８に示す例では、自己像４０の位相シフト量Ｐｍが、π／２となる。すなわち、自己像４０のシフト量Ｓｓが同じでも、自己像４０の周期ｐ_３（第２格子１３の周期ｐ_２）が異なると、位相シフト量Ｐｍが変化する。具体的には、自己像４０の周期ｐ_３が小さいほど、自己像４０の位相シフト量Ｐｍが大きくなる。

（評価指標）
本実施形態では、制御部２は、光学系１の配置情報および被写体９０の配置情報に基づいて、少なくとも、第１格子１２の自己像４０の最大シフト量Ｓｓ_ｍａｘに対する自己像４０のシフト量Ｓｓの比率である自己像シフト比Ｓｒ、および、自己像４０の位相変化の検出感度を表す指標である位相感度Ｐｓのいずれかを、評価指標３０として取得するように構成されている。なお、本実施形態では、制御部２は、評価指標３０として、自己像シフト比Ｓｒおよび位相感度Ｐｓの両方を取得する。

ここで、位相コントラスト画像４１は、被写体９０を配置した状態と配置していない状態とにおいて自己像４０がシフトすることに基づいて被写体９０の内部構造を画像化したものである。したがって、自己像４０のシフト量Ｓｓが大きくなるほど、位相コントラスト画像４１のコントラストが大きくなる。すなわち、自己像シフト比Ｓｒ、および、位相感度Ｐｓが大きくなるにつれて、位相コントラスト画像４１の画質が向上する。なお、自己像シフト比Ｓｒ、および、位相感度Ｐｓが大きくなるにつれて位相コントラスト画像４１の画質が向上するとは、コントラストが大きくなることを意味しており、解像度が向上することは含まれない。

（評価指標の取得）
次に、図９および図１０を参照して、制御部２が評価指標３０を取得する構成について説明する。なお、図９および図１０では、便宜上、第２格子１３を図示していない。

図９に示す例は、被写体９０がＸ線源１０と第１格子１２との間に配置されている。図９に示すように、制御部２は、被写体９０がＸ線源１０と第１格子１２との間に配置される場合に、第１距離ｒ_ｏｂと、Ｘ線源１０と第１格子１２（図１参照）との間の第２距離ｒ_２とに基づいて、自己像シフト比Ｓｒを取得するか、または、第１距離ｒ_ｏｂと、第２距離ｒ_２と、第１格子１２と検出器１１の検出面１１ａまたは第２格子１３(図１参照)との間の第３距離ｒ_３と、自己像４０の周期ｐ_３または第２格子１３の周期ｐ_２とに基づいて、位相感度Ｐｓを取得するように構成されている。なお、本実施形態では、制御部２は、第３距離ｒ_３として、第１格子１２と検出器１１の検出面１１ａとの間の距離を用いて、位相感度Ｐｓを取得するように構成されている。また、制御部２は、第２格子１３の周期ｐ_２を用いて、位相感度Ｐｓを取得するように構成されている。

本実施形態では、自己像４０のシフト量Ｓｓは、以下の式（１）～式（３）によって定義される。なお、自己像４０のシフト量Ｓｓとは、被写体９０を配置した場合と被写体９０を配置していない場合とにおいて、自己像４０がシフトした量である。

ここで、ＬＰ_１は、被写体９０が配置されたと仮定した場合に、被写体９０を配置していない状態で照射されたＸ線（破線６１）が、被写体９０と交差する点８３と、Ｘ線の光軸５０との間の距離である。また、ＬＰ_２は、第１格子１２中の点７１と、Ｘ線の光軸５０との間の距離である。また、θは、被写体９０によって屈折されたＸ線の屈折角である。また、Ｓｓ_１は、被写体９０がＸ線源１０と第１格子１２との間に配置された場合の自己像４０のシフト量Ｓｓである。

第１距離ｒ_ｏｂが最小となる場合に、以下に示す式（４）のように、自己像４０のシフト量Ｓｓが最大となる。

ここで、Ｓｓ_{１＿ｍａｘ}は、被写体９０がＸ線源１０と第１格子１２との間に配置された場合の自己像４０の最大シフト量Ｓｓ_ｍａｘである。

また、制御部２は、自己像４０の最大シフト量Ｓｓ_ｍａｘに対する自己像４０のシフト量Ｓｓの比率である自己像シフト比Ｓｒを取得する。具体的には、制御部２は、以下に示す式（５）を用いて、自己像シフト比Ｓｒを取得する。

ここで、Ｓｒ_１は、被写体９０がＸ線源１０と第１格子１２との間に配置された場合の自己像シフト比Ｓｒである。

また位相シフト量Ｐｍは、以下の式（６）によって定義される。

ここで、Ｐｍ_１は、被写体９０が、Ｘ線源１０と第１格子１２との間に配置された場合の位相シフト量Ｐｍである。

また、制御部２は、上記式（６）によって定義された自己像４０のシフト量Ｓｓに基づいて、位相感度Ｐｓを取得するように構成されている。位相感度Ｐｓは、自己像４０のシフト量Ｓｓのうち、光学系１によって変動する値である。具体的には、制御部２は、以下の式（７）を用いて、位相感度Ｐｓを取得する。

ここで、Ｐｓ_１は、被写体９０がＸ線源１０と第１格子１２との間に配置された場合の位相感度Ｐｓである。

図１０に示す例は、被写体９０が第１格子１２と第２格子１３との間に配置されている。図１０に示すように、制御部２は、被写体９０が第１格子１２と第２格子１３との間に配置される場合に、第１距離ｒ_ｏｂと、第１格子１２と検出器１１の検出面１１ａまたは第２格子１３との間の第３距離ｒ_３とに基づいて、自己像シフト比Ｓｒを取得するか、または、第１距離ｒ_ｏｂと、第３距離ｒ_３と、自己像４０の周期ｐ_３または第２格子１３の周期ｐ_２とに基づいて、位相感度Ｐｓを取得するように構成されている。

本実施形態では、制御部２は、第１距離ｒ_ｏｂと、第３距離ｒ_３とを用いて、自己像シフト比Ｓｒを取得する。被写体９０が第１格子１２と第２格子１３との間に配置される場合には、自己像４０のシフト量Ｓｓは、以下の式（８）によって定義される。

また、被写体９０が第１格子１２と第２格子１３との間に配置されている場合、自己像４０の最大シフト量Ｓｓ_ｍａｘは、以下の式（９）によって定義される。

ここで、Ｓｓ_２＿maxは、被写体９０が第１格子１２と第２格子１３との間に配置されている場合の自己像４０の最大シフト量Ｓｓ_ｍａｘである。

また、被写体９０が第１格子１２と第２格子１３との間に配置されている場合、制御部２は、以下に示す式（１０）を用いて、自己像シフト比Ｓｒを取得する。

ここで、Ｓｒ_２は、被写体９０が第１格子１２と第２格子１３との間に配置されている場合の自己像シフト比Ｓｒである。

また、位相シフト量Ｐｍは、以下に示す式（１１）によって定義される。

ここで、Ｐｍ_２は、被写体９０が第１格子１２と第２格子１３との間に配置された場合の位相シフト量Ｐｍである。

また、制御部２は、上記式（１１）によって定義された自己像４０のシフト量Ｓｓに基づいて、位相感度Ｐｓを取得するように構成されている。位相感度Ｐｓは、自己像４０のシフト量Ｓｓのうち、光学系１によって変動する値である。具体的には、制御部２は、以下に示す式（１２）を用いて、位相感度Ｐｓを取得する。

ここで、Ｐｓ_２は、被写体９０が第１格子１２と第２格子１３との間に配置された場合の位相感度Ｐｓである。

（拡大率と位相感度との関係）
位相感度Ｐｓが大きいほど、位相コントラスト画像４１のコントラストが向上する。すなわち、位相感度Ｐｓ大きいほど、位相コントラスト画像４１の画質が向上する。

上記式（７）および式（１２）に示すように、位相感度Ｐｓ_１および位相感度Ｐｓ_２は、第１距離ｒ_ｏｂによって決定される指標である。第１距離ｒ_ｏｂを変更すると、位相感度Ｐｓが変化するとともに、位相コントラスト画像４１における被写体９０の拡大率Ｍも変化する。

図１１は、第１距離ｒ_ｏｂと拡大率Ｍとの関係を示すグラフＧ１である。グラフＧ１は、縦軸が拡大率であり、横軸が第１距離である。なお、グラフＧ１において、第１距離ｒ_ｏｂは、第１格子１２の位置を基準（ゼロ）として、Ｘ線源１０に近づく方向がマイナスの値となり、検出器１１に近づく方向がプラスの値となる。

グラフＧ１に示すように、拡大率Ｍは、被写体９０がＸ線源１０に近づくほど大きくなり、検出器１１に近づくほど小さくなる。なお、グラフＧ１は、第２距離ｒ_２および第３距離ｒ_３が、それぞれ５００ｍｍの場合の例である。したがって、グラフＧ１は、第１距離ｒ_ｏｂの値が、－５００から５００の範囲までのグラフとなっている。

図１２は、第１距離ｒ_ｏｂと位相感度Ｐｓとの関係を示すグラフＧ２である。グラフＧ２は、縦軸が位相感度であり、横軸が第１距離である。なお、グラフＧ２において、第１距離ｒ_ｏｂは、第１格子１２の位置を基準（ゼロ）として、Ｘ線源１０に近づく方向がマイナスの値となり、検出器１１に近づく方向がプラスの値となる。

グラフＧ２に示すように、位相感度Ｐｓは、第１距離ｒ_ｏｂの値がゼロに近づくほど大きくなる。言い換えると、被写体９０の位置を第１格子１２に近づけるほど、位相感度Ｐｓが大きくなる。なお、グラフＧ２は、グラフＧ１同様に、第２距離ｒ_２および第３距離ｒ_３が、それぞれ５００ｍｍの場合の例である。したがって、グラフＧ２も、第１距離ｒ_ｏｂの値が、－５００から５００の範囲までのグラフとなっている。

（被写体画像および評価指標の表示）
本実施形態では、制御部２は、被写体９０の拡大率Ｍおよび被写体９０の配置情報の少なくとも一方と、評価指標３０とを、表示部３に表示させるように構成されている。具体的には、図１３に示すように、制御部２は、被写体９０の拡大率Ｍと、自己像シフト比Ｓｒと、位相感度Ｐｓとを表示部３に表示させるように構成されている。また、本実施形態では、図１３に示すように、制御部２は、評価指標３０と、被写体９０の画像４２とを、表示部３に表示させるように構成されている。また、本実施形態では、制御部２は、被写体移動機構６によって被写体９０を移動させた後の被写体９０の配置情報に基づいて評価指標３０を取得するとともに、取得した評価指標３０を表示部３に表示させるように構成されている。なお、被写体９０の画像４２とは、被写体９０の位置調整を行っている際に表示されるＸ線画像である。被写体９０の移動に伴って拡大率Ｍが変化するため、表示部３に表示される被写体９０の画像４２は、被写体９０の移動に伴って大きさが変化する。

また、表示部３の隣には、カーソルキー５ａおよびカーソルキー５ｂが設けられている。操作者は、カーソルキー５ａおよびカーソルキー５ｂを操作することにより、被写体移動機構６を介して被写体９０を移動させることができる。操作者は、表示部３に表示されている評価指標３０を確認しながらカーソルキー５ａおよびカーソルキー５ｂによって被写体９０を移動させることができる。したがって、被写体９０を移動させた際に、生成される位相コントラスト画像４１の画質を把握することができる。なお、カーソルキー５ａおよびカーソルキー５ｂは、一方がＸ線の光軸５０方向および光軸５０と直交する面内（ＹＺ面内）における被写体９０の移動操作を行うように構成されており、他方が、３軸方向周りの回動方向に移動させる操作を行うように構成されている。

ここで、評価指標３０の値が小さくなるにつれて、位相コントラスト画像４１のコントラストが小さくなる。すなわち、評価指標３０の値が小さくなるほど、得られる位相コントラスト画像４１の画質が低下する。また、被写体９０が、Ｘ線の散乱に指向性を有している場合、被写体９０配置によっては、Ｘ線が強く散乱される。Ｘ線が強く散乱されると、検出器１１において検出されるＸ線の強度が低下し、位相コントラスト画像４１を生成することが困難になる。このような場合、位相感度Ｐｓを下げると、Ｘ線が強く散乱されることに起因して検出されるＸ線の強度が低下することを抑制することができる。

そこで、本実施形態では、制御部２は、評価指標３０が、所定の値の範囲４４（図１２参照）の下限値である第１閾値４５（図１２参照）を下回るか、または、所定の値の範囲４４の上限値である第２閾値４６（図１２参照）を上回る位置に被写体９０が配置された場合に、評価指標３０が所定の値の範囲外となる位置に被写体９０が配置されていることを報知する制御を行うように構成されている。具体的には、制御部２は、評価指標３０が所定の範囲４４外となる位置に被写体９０が配置されている場合には、表示部３において、撮影に適していない位置に被写体９０が配置されている旨のメッセージを表示する。

（本実施形態の効果）
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

本実施形態では、上記のように、Ｘ線位相イメージング装置１００は、Ｘ線源１０と、Ｘ線源１０からＸ線が照射される第１格子１２と、第１格子１２からのＸ線が照射される第２格子１３とを含む複数の格子と、Ｘ線源１０から照射されたＸ線を検出する検出器１１と、を備え、検出器１１により検出されたＸ線の強度分布に基づいて、位相コントラスト画像４１を生成するとともに、Ｘ線源１０と複数の格子と検出器１１とを含む光学系１の配置情報と、被写体９０の配置情報とに基づいて、生成される位相コントラスト画像４１におけるコントラストを評価する指標として、被写体９０と第１格子１２との間の第１距離ｒ_ｏｂに基づく評価指標３０を取得するように構成されている。これにより、被写体９０の位置を変更した場合でも、被写体９０と第１格子１２との間の第１距離ｒ_ｏｂを取得することにより、位相コントラスト画像４１のコントラストの評価指標３０を取得することができる。その結果、位相コントラスト画像４１を生成することなく、評価指標３０によって位相コントラスト画像４１の画質を取得することが可能となるので、被写体９０の位置を移動させる毎に、位相コントラスト画像４１を生成することなく、生成される位相コントラスト画像４１の画質の変化を取得することが可能なＸ線位相イメージング装置１００を提供することができる。また、被写体９０の移動前後における位相コントラスト画像４１の画質の変化を取得することが可能となるので、位相コントラスト画像４１の画質の変化に基づいて、被写体９０の移動前後における位相コントラスト画像４１の画質を、容易に同等にするように調整することができる。また、被写体９０を移動させる前の評価指標３０と、被写体９０を移動させた後の評価指標３０とを比較することにより、被写体９０を移動させる前の位相コントラスト画像４１の画質と、被写体９０を移動させた後の位相コントラスト画像４１の画質とを比較することができる。その結果、評価指標３０を比較することにより、位相コントラスト画像４１を生成することなく、被写体９０の移動前後における位相コントラスト画像４１の画質を定量的に評価することができる。

また、本実施形態では、上記のように、位相コントラスト画像４１を生成するとともに、第１距離ｒ_ｏｂに基づく指標を取得する制御部２をさらに備え、制御部２は、光学系１の配置情報および被写体９０の配置情報に基づいて、少なくとも、第１格子１２の自己像４０の最大シフト量Ｓｓ_ｍａｘに対する自己像４０のシフト量Ｓｓの比率である自己像シフト比Ｓｒ、および、自己像４０の位相変化の検出感度を表す指標である位相感度Ｐｓのいずれかを、評価指標３０として取得するように構成されている。これにより、自己像シフト比Ｓｒまたは位相感度Ｐｓを取得することにより、位相コントラスト画像４１のコントラストを評価することができる。その結果、操作者は、取得された自己像シフト比Ｓｒまたは位相感度Ｐｓに基づいて、位相コントラスト画像４１を生成することなく、位相コントラスト画像４１の画質を評価することができる。

また、本実施形態では、上記のように、制御部２は、被写体９０がＸ線源１０と第１格子１２との間に配置される場合に、第１距離ｒ_ｏｂと、Ｘ線源１０と第１格子１２との間の第２距離ｒ_２とに基づいて、自己像シフト比Ｓｒを取得するか、または、第１距離ｒ_ｏｂと、第２距離ｒ_２と、第１格子１２と検出器１１の検出面１１ａまたは第２格子１３との間の第３距離ｒ_３と、自己像４０の周期ｐ_３または第１格子１２の周期ｐ_１とに基づいて、位相感度Ｐｓを取得するように構成されている。ここで、第２距離ｒ_２、第３距離ｒ_３、自己像４０の周期ｐ_３、および、第２格子１３の周期ｐ_２は、同一の撮影装置において撮影する場合、各々、一意の値に設定される。すなわち、撮影時において値が変化し得るのは、第１距離ｒ_ｏｂのみである。したがって、上記のように構成することにより、第１距離ｒ_ｏｂを取得することにより、容易に自己像４０のシフト量Ｓｓを取得することが可能となるので、位相コントラスト画像４１の画質を容易に取得することができる。その結果、被写体９０がＸ線源１０と第１格子１２との間に配置される場合でも、位相コントラスト画像４１を生成することなく、位相コントラスト画像４１の画質を容易に評価することができる。

また、本実施形態では、上記のように、制御部２は、被写体９０が第１格子１２と第２格子１３との間に配置される場合に、第１距離ｒ_ｏｂと、第１格子１２と検出器１１の検出面１１ａまたは第２格子１３との間の第３距離ｒ_３とに基づいて、自己像シフト比Ｓｒを取得するか、または、第１距離ｒ_ｏｂと、第３距離ｒ_３と、自己像４０の周期ｐ_３または第１格子１２の周期ｐ_１とに基づいて、位相感度Ｐｓを取得するように構成されている。これにより、第１距離ｒ_ｏｂを取得することによって、容易に自己像４０のシフト量Ｓｓを取得することが可能となるので、位相コントラスト画像４１の画質を容易に取得することができる。その結果、被写体９０が第１格子１２と第２格子１３との間に配置される場合でも、位相コントラスト画像４１を生成することなく、位相コントラスト画像４１の画質を容易に評価することができる。

また、本実施形態では、上記のように、評価指標３０を表示する表示部３をさらに備え、制御部２は、取得した評価指標３０を表示部３に表示させるように構成されている。これにより、評価指標３０が表示部３に表示されるので、操作者は、評価指標３０を確認しながら被写体９０の位置調整を行うことができる。その結果、位相コントラスト画像４１を生成することなく、位相コントラスト画像４１の画質を評価しながら、被写体９０の位置調整を行うことができる。

また、本実施形態では、上記のように、被写体９０を移動させる被写体移動機構６をさらに備え、制御部２は、被写体移動機構６によって被写体９０を移動させた後の被写体９０の配置情報に基づいて評価指標３０を取得するとともに、取得した評価指標３０を表示部３に表示させるように構成されている。これにより、たとえば、位相コントラスト画像４１の拡大率Ｍを変更するために被写体９０を移動させた場合に、移動後における評価指標３０を操作者が確認することができる。したがって、移動後における位相コントラスト画像４１の画質に合わせて、被写体９０の位置調整を行うことが可能となる。その結果、ユーザの利便性を向上させることができる。

また、本実施形態では、上記のように、制御部２は、被写体９０の拡大率Ｍおよび被写体９０の配置情報の少なくとも一方と、評価指標３０とを、表示部３に表示させるように構成されている。これにより、被写体９０の拡大率Ｍおよび被写体９０の配置情報の少なくとも一方と、評価指標３０とを併せて確認した状態において、被写体９０の位置調整を行うことができる。その結果、ユーザの利便性を、より向上させることができる。

また、本実施形態では、上記のように、制御部２は、評価指標３０と、被写体９０の画像４２とを、表示部３に表示させるように構成されている。これにより、被写体９０の画像４２を確認しながら被写体９０の位置調整を行うことができる。その結果、被写体９０を移動させることにより、被写体９０の拡大率Ｍが変化した場合でも、被写体９０の画像４２において、位相コントラスト画像４１における被写体９０の大きさを把握しつつ、位相感度Ｐｓによって位相コントラスト画像４１の画質を評価することができる。

また、本実施形態では、上記のように、制御部２は、評価指標３０が、所定の値の範囲４４の下限値である第１閾値４５を下回るか、または、所定の値の範囲４４の上限値である第２閾値４６を上回る位置に被写体９０が配置された場合に、評価指標３０が所定の値の範囲４４外となる位置に被写体９０が配置されていることを報知する制御を行うように構成されている。これにより、被写体９０が所定の値の範囲４４外となる位置に配置される場合に、被写体９０が撮影に適していない位置に配置されていることが操作者に報知されるため、被写体９０の位置を調整することを、操作者に促すことができる。その結果、撮影に適していない位置に被写体９０が配置された状態において撮影することを抑制することが可能となるので、生成される位相コントラスト画像４１の画質が低くなる位置に被写体９０が配置された状態において撮影されることを抑制することができる。

［変形例］
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。

（第１変形例）
たとえば、上記実施形態では、制御部２は、同一の光学系１における評価指標３０を表示部３に表示させる構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図１４に示す第１変形例のように、制御部２は、光学系１の配置情報および第２格子１３の周期ｐ_２の少なくとも一方が異なる場合に取得される複数の評価指標３０を、表示部３において比較可能に表示させるように構成されていてもよい。具体的には、制御部２は、グラフＧ３を表示させることにより、複数の評価指標３０を表示部３において比較可能に表示させるように構成されていてもよい。グラフＧ３は、縦軸が位相感度であり、横軸が第１距離である。なお、グラフＧ３において、第１距離ｒ_ｏｂは、第１格子１２の位置を基準（ゼロ）として、Ｘ線源１０に近づく方向がマイナスの値となり、検出器１１に近づく方向がプラスの値となる。

図１４に示す例では、制御部２は、第１光学系（図示せず）によって撮影する場合の第１評価指標３０ａ、第２光学系（図示せず）によって撮影する場合の第２評価指標３０ｂ、および、第３光学系（図示せず）によって撮影する場合の第３評価指標３０ｃを表示部３に表示させている。凡例８４に示すように、第１光学系と第２光学系とは、光学系１の配置情報が同じで、第２格子１３の周期ｐ_２が異なる。また、凡例８４に示すように、第１光学系と第３光学系とは、光学系１の配置情報が異なり、第２格子１３の周期ｐ_２が同じである。

図１４では、第１評価指標３０ａを実線で図示している。また、第２評価指標３０ｂを破線で図示している。また、第３評価指標３０ｃを一点鎖線で図示している。

第１変形例では、上記のように、制御部２は、光学系１の配置情報および第１格子１２の周期ｐ_１の少なくとも一方が異なる場合に取得される複数の評価指標３０を、表示部３において比較可能に表示させるように構成されている。これにより、複数の評価指標３０を比較することにより、よりよい撮影条件３１となる光学系があるか否かを容易に把握することができる。その結果、所望の画質および拡大率Ｍの位相コントラスト画像４１を取得することが可能な光学系を容易に把握することができる。

（第２変形例）
また、上記実施形態では、制御部２が、評価指標３０を表示させる構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図１５に示す第２変形例のように、制御部２は、評価指標３０に基づいて、撮影条件３１の候補を提示するように構成されてもよい。具体的には、制御部２は、被写体９０の位置を変更して撮影する場合に、被写体９０の位置を変更する前に撮影した際の評価指標３０と、被写体９０の位置を変更した後に撮影した際の評価指標３０との変化が所定の範囲４４内に収まるようなＸ線の照射時間３２の候補を提示するように構成されていてもよい。

図１５に示す例は、被写体９０の拡大率Ｍを大きくするために被写体９０移動させた際の移動前後の拡大率Ｍ、および、位相感度Ｐｓを提示している。図１５に示す例では、移動後の位相感度Ｐｓが移動前の位相感度Ｐｓの１／２になっている。そのため、被写体９０の移動前後においてＸ線の照射時間３２が同じ場合、位相コントラスト画像４１の画質が低下する。そこで、制御部２は、被写体９０の移動前後において位相コントラスト画像４１の画質が低下することを抑制するために、位相感度Ｐｓが変化した分、Ｘ線の照射時間３２を増加させた撮影条件３１を提示する。

たとえば、図１５に示すように、位相感度Ｐｓが１／２となった場合、ノイズも１／２となるように、Ｘ線の照射時間３２を増加させる。なお、ノイズとは、主に量子ノイズである。量子ノイズは、Ｘ線の照射時間３２（Ｘ線の線量）の平方根に比例する。したがって、制御部２は、位相感度Ｐｓが１／２となった場合、Ｘ線の照射時間３２を４倍長くした撮影条件３１を提示する。

第２変形例では、上記のように、制御部２は、評価指標３０に基づいて、撮影条件３１の候補を提示するように構成されている。これにより、提示された撮影条件３１を選択することにより、被写体９０の配置に適した撮影条件３１を設定することができる。その結果、評価指標３０に基づいて操作者が撮影条件３１を決定する構成と異なり、熟練度が低い操作者であっても、被写体９０の配置に適した撮影条件３１を容易に設定することができる。

また、第２変形例では、上記のように、制御部２は、被写体９０の位置を変更して撮影する場合に、被写体９０の位置を変更する前に撮影した際の評価指標３０と、被写体９０の位置を変更した後に撮影した際の評価指標３０との変化が所定の範囲内に収まるようなＸ線の照射時間３２の候補を提示するように構成されている。これにより、たとえば、被写体９０の位置を変更することにより、評価指標３０の値が低下した場合でも、提示された照射時間３２の候補を選択することにより、評価指標３０に適した照射時間３２を設定することができる。その結果、被写体９０の移動後における位相コントラスト画像４１の画質が低下することを抑制することができる。

（第３変形例）
また、上記実施形態では、制御部２が評価指標３０として、自己像シフト比Ｓｒの数値および位相感度Ｐｓの数値を、表示部３に表示させる構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図１６に示す第３変形例のように、制御部２は、表示部３において、評価指標３０の数値とともに、評価指標３０のグラフＧ２を表示させるように構成されていてもよい。このように構成すれば、評価指標３０の数値とともに、評価指標３０のグラフＧ２を操作者に提示することができる。したがって、操作者は、評価指標３０数値とともに、評価指標３０のグラフＧ２を確認した状態で、被写体９０の位置調整を行うことができる。その結果、被写体９０の位置における評価指標３０の数値のみならず、グラフＧ２によって評価指標３０の取り得る範囲を確認することが可能となるので、操作者は、よりよい撮影位置を容易に把握することができる。

（第４変形例）
また、上記実施形態では、制御部２が、評価指標３０の数値を表示させる構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図１７に示す第４変形例のように、制御部２は、評価指標３０の数値とともに、評価指標３０の推奨範囲を表示するように構成されていてもよい。なお、評価指標３０の推奨範囲とは、許容し得る画質が得られる範囲のことである。このように構成すれば、位相コントラスト画像４１の画質が許容できる範囲となる位置に、容易に被写体９０を配置することができる。

（第５変形例）
また、上記実施形態では、複数の格子が第１格子１２と第２格子１３とを含む構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図１８に示す第５変形例のように、Ｘ線位相イメージング装置１００は、複数の格子として、第１格子１２と、第２格子１３とに加えて、第３格子１４とを備えていてもよい。

第３格子１４は、Ｚ方向に所定の周期（ピッチ）ｐ_４で配列される複数のＸ線透過部１４ａおよびＸ線吸収部１４ｂを有する。各Ｘ線透過部１４ａおよびＸ線吸収部１４ｂはそれぞれ、直線状に延びるように形成されている。また、各Ｘ線透過部１４ａおよびＸ線吸収部１４ｂはそれぞれ、平行に延びるように形成されている。第３格子１４は、いわゆる、マルチスリットである。

第３格子１４は、Ｘ線源１０と第１格子１２との間に配置されている。第３格子１４は、各Ｘ線透過部１４ａを通過したＸ線を線光源とするように構成されている。３枚の格子（第１格子１２、第２格子１３、および、第３格子１４）のピッチと格子間の距離とが一定の条件を満たすことにより、Ｘ線源１０から照射されるＸ線の可干渉性を高めることが可能である。これを、ロー効果という。なお、第３格子１４を配置した場合、各Ｘ線透過部１４ａの位置をＸ線源とみなすことができる。したがって、第３格子１４を配置した場合、第２距離ｒ_２は、第３格子１４と第１格子１２との間の距離となる。上記のように構成することにより、Ｘ線源１０の管球の焦点サイズが大きくても干渉強度を保持できる。このように、第５変形例によるＸ線位相イメージング装置１００は、いわゆる、タルボ-ロー干渉計により構成される。このように構成すれば、Ｘ線源１０の選択の自由度を向上させることができる。

（第６変形例）
また、上記実施形態では、被写体９０をＸ線の光軸５０方向に移動させて撮影する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図１９に示す第６変形例のように、被写体９０をＸ線の光軸５０と直交する軸線５３線周りに回転させながら撮影するように構成されていてもよい。具体的には、第６変形例によるＸ線位相イメージング装置１００は、Ｘ線の光軸５０方向と直交する方向周りの回転方向において、被写体９０と光学系１とを相対回転させる回転機構７を備える。制御部２は、回転機構７を制御することにより、被写体９０を、Ｘ線の光軸５０と直交する軸線５３周りの方向に、被写体９０を所定の角度ずつ回転させる。制御部２は、被写体９０を所定の角度に回転させたそれぞれの角度において被写体９０を撮影する制御を行う。第６変形例によるＸ線位相イメージング装置１００は、いわゆる、コンピュータ断層撮影（ＣＴ：Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）が可能なように構成されている。

（その他の変形例）
また、上記実施形態では、Ｘ線位相イメージング装置１００が制御部２を備える構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、Ｘ線位相イメージング装置１００は、制御部２と同様の制御を行うことが可能なＰＣ（パーソナルコンピュータ）などに接続されていれば、制御部２を備えていなくてもよい。

また、上記実施形態では、制御部２が記憶部４に記憶されているプログラムを実行することにより、画像処理部２０として機能する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、画像処理部２０は、制御部２とは異なるハードウェアとして構成されていてもよい。画像処理部２０が制御部２とは異なるハードウェアとして構成される場合、画像処理部２０は、たとえば、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）または画像処理用に構成されたＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）などのプロセッサを含んでいてもよい。

また、上記実施形態では、制御部２が、第２格子１３の周期ｐ_２を用いて定義された位相シフト量Ｐｍに基づいて、位相感度Ｐｓを取得する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、制御部２は、自己像４０の周期ｐ_３を用いて定義された位相シフト量Ｐｍに基づいて、位相感度Ｐｓを取得するように構成されていてもよい。なお、タルボ干渉計では、第２格子１３の周期ｐ_２は、自己像４０の周期ｐ_３と一致するように設計される。したがって、制御部２が第２格子１３の周期ｐ_２を用いても、自己像４０の周期ｐ_３を用いても、定義される位相シフト量Ｐｍに変化はない。

また、上記実施形態では、制御部２が、自己像シフト比Ｓｒおよび位相感度Ｐｓを取得する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、制御部２は、自己像シフト比Ｓｒおよび位相感度Ｐｓのうち、どちらか一方を取得すればよい。

また、上記実施形態では、制御部２が、評価指標３０として、自己像シフト比Ｓｒおよび位相感度Ｐｓを取得する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、制御部２は、評価指標３０として、自己像４０のシフト量Ｓｓ、および／または、位相シフト量Ｐｍを取得するように構成されていてもよい。なお、被写体９０によって屈折されるＸ線の屈折角θは、微小な角度である。そのため、屈折角θを取得することは困難である。したがって、評価指標３０として、自己像４０のシフト量Ｓｓ、および／または、位相シフト量Ｐｍを取得する場合には、各々の式（式（３）、式（６）、式（８）、および、式（１１））におけるｔａｎθ以外の部分を、生成される前記位相コントラスト画像４１におけるコントラストを評価するための相対的な評価指標として取得するように構成すればよい。

また、上記実施形態では、制御部２が、第３距離ｒ_３として、第１格子１２と検出器１１の検出面１１ａとの間の距離を用いる構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、制御部２は、第３距離ｒ_３として、第１格子１２と第２格子１３との間の距離を用いてもよい。

また、上記実施形態では、制御部２が評価指標３０を表示部３に表示させる構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、操作者に撮影条件３１を提示する構成の場合には、評価指標３０を表示部３に表示させなくてもよい。

また、上記実施形態では、Ｘ線位相イメージング装置１００が被写体移動機構６を備える構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、操作者が被写体９０を移動させる場合には、被写体移動機構６を備えていなくてもよい。

また、上記実施形態では、制御部２が拡大率Ｍと評価指標３０とを表示部３に表示させる構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、制御部２は、被写体９０の配置情報と、評価指標３０とを表示部３に表示刺させるように構成されていてもよい。また、制御部２は、評価指標３０のみを表示部３に表示させるように構成されていてもよい。

また、上記実施形態では、制御部２が、評価指標３０と、被写体９０の画像４２とを表示部３に表示させる構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。制御部２は、評価指標３０を表示させれば、被写体９０の画像４２を表示させなくてもよい。しかし、評価指標３０とともに被写体９０の画像４２を表示すれば、位相コントラスト画像４１における被写体９０の大きさおよび画質を確認しながら位置調整を行うことが可能となるので、評価指標３０とともに被写体９０の画像４２を表示させた方がよい。

また、上記実施形態では、制御部２が、撮影に適していない位置に被写体９０が配置されている旨のメッセージを表示することにより報知する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、制御部２は、評価指標３０の表示色を異ならせることにより、撮影に適していない位置に被写体９０が配置されていることを報知するように構成されていてもよい。また、制御部２は、警告灯を点滅させることによって報知させてもよいし、警告音を発することによって報知させてもよい。撮影に適していない位置に被写体９０が配置されていることを報知できれば、制御部２は、どのような方法で報知してもよい。

［態様］
上述した例示的な実施形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。

（項目１）
Ｘ線源と、
前記Ｘ線源からＸ線が照射される第１格子と、前記第１格子からのＸ線が照射される第２格子とを含む複数の格子と、
前記Ｘ線源から照射されたＸ線を検出する検出器と、を備え、
前記検出器により検出されたＸ線の強度分布に基づいて、位相コントラスト画像を生成するとともに、前記Ｘ線源と前記複数の格子と前記検出器とを含む光学系の配置情報と、被写体の配置情報とに基づいて、生成される前記位相コントラスト画像におけるコントラストを評価する指標として、被写体と前記第１格子との間の第１距離に基づく評価指標を取得するように構成されている、Ｘ線位相イメージング装置。

（項目２）
前記位相コントラスト画像を生成するとともに、前記第１距離に基づく指標を取得する制御部をさらに備え、
前記制御部は、前記光学系の配置情報および前記被写体の配置情報に基づいて、少なくとも、前記第１格子の自己像の最大シフト量に対する前記自己像のシフト量の比率である自己像シフト比、および、前記自己像の位相変化の検出感度を表す指標である位相感度のいずれかを、前記評価指標として取得するように構成されている、項目１に記載のＸ線位相イメージング装置。

（項目３）
前記制御部は、被写体が前記Ｘ線源と前記第１格子との間に配置される場合に、前記第１距離と、前記Ｘ線源と前記第１格子との間の第２距離とに基づいて、前記自己像シフト比を取得するか、または、前記第１距離と、前記第２距離と、前記第１格子と前記検出器の検出面または前記第２格子との間の第３距離と、前記自己像の周期または前記第２格子の周期とに基づいて、前記位相感度を取得するように構成されている、項目２に記載のＸ線位相イメージング装置。

（項目４）
前記制御部は、被写体が前記第１格子と前記第２格子との間に配置される場合に、前記第１距離と、前記第１格子と前記検出器の検出面または前記第２格子との間の第３距離とに基づいて、前記自己像シフト比を取得するか、または、前記第１距離と、前記第３距離と、前記自己像の周期または前記第２格子の周期とに基づいて、前記位相感度を取得するように構成されている、項目２に記載のＸ線位相イメージング装置。

（項目５）
前記評価指標を表示する表示部をさらに備え、
前記制御部は、取得した前記評価指標を前記表示部に表示させるように構成されている、項目２～４のいずれか１項に記載のＸ線位相イメージング装置。

（項目６）
被写体を移動させる被写体移動機構をさらに備え、
前記制御部は、前記被写体移動機構によって被写体を移動させた後の前記被写体の配置情報に基づいて前記評価指標を取得するとともに、取得した前記評価指標を前記表示部に表示させるように構成されている、項目５に記載のＸ線位相イメージング装置。

（項目７）
前記制御部は、被写体の拡大率および前記被写体の配置情報の少なくとも一方と、前記評価指標とを、前記表示部に表示させるように構成されている、項目６に記載のＸ線位相イメージング装置。

（項目８）
前記制御部は、前記評価指標と、被写体の画像とを、前記表示部に表示させるように構成されている、項目６または７に記載のＸ線位相イメージング装置。

（項目９）
前記制御部は、前記光学系の配置情報および前記第２格子の周期の少なくとも一方が異なる場合に取得される複数の前記評価指標を、前記表示部において比較可能に表示させるように構成されている、項目６に記載のＸ線位相イメージング装置。

（項目１０）
前記制御部は、前記評価指標に基づいて、撮影条件の候補を提示するように構成されている、項目２～８のいずれか１項に記載のＸ線位相イメージング装置。

（項目１１）
前記制御部は、被写体の位置を変更して撮影する場合に、被写体の位置を変更する前に撮影した際の前記評価指標と、被写体の位置を変更した後に撮影した際の前記評価指標との変化が所定の範囲内に収まるようなＸ線の照射時間の候補を提示するように構成されている、項目９に記載のＸ線位相イメージング装置。

（項目１２）
前記制御部は、前記評価指標が、所定の値の範囲の下限値である第１閾値を下回るか、または、所定の値の範囲の上限値である第２閾値を上回る位置に被写体が配置された場合に、前記評価指標が所定の値の範囲外となる位置に被写体が配置されていることを報知する制御を行うように構成されている、項目２～９のいずれか１項に記載のＸ線位相イメージング装置。

１ 光学系
２ 制御部
３ 表示部
６ 被写体移動機構
１０ Ｘ線源
１１ 検出器
１２ 第１格子（複数の格子）
１３ 第２格子（複数の格子）
３０ 評価指標
４０ 自己像
４１ 位相コントラスト画像
４２ 被写体の画像
４４ 所定の値の範囲
４５ 第１閾値
４６ 第２閾値
９０ 被写体
１００ Ｘ線位相イメージング装置
ｐ_２ 第２格子の周期
ｐ_３ 自己像の周期
Ｐｓ 位相感度
ｒ_ｏｂ 被写体と第１格子との間の第１距離
ｒ_２ Ｘ線源と第１格子との間の第２距離
ｒ_３ 第１格子と検出器との間の第３距離
Ｓｒ 自己像シフト比
Ｓｓ 自己像のシフト量
Ｓｓ_ｍａｘ 自己像の最大シフト量

Claims (12)

1. Ｘ線源と、
   前記Ｘ線源からＸ線が照射される第１格子と、前記第１格子からのＸ線が照射される第２格子とを含む複数の格子と、
   前記Ｘ線源から照射されたＸ線を検出する検出器と、を備え、
   前記検出器により検出されたＸ線の強度分布に基づいて、位相コントラスト画像を生成するとともに、前記Ｘ線源と前記複数の格子と前記検出器とを含む光学系の配置情報と、被写体の配置情報とに基づいて、生成される前記位相コントラスト画像におけるコントラストを評価する指標として、被写体と前記第１格子との間の第１距離に基づく評価指標を取得するように構成されており、
   前記評価指標は、前記第１距離と、前記Ｘ線源と前記第１格子との間の第２距離と、前記第１格子と前記検出器の検出面または前記第２格子との間の第３距離と、前記第１格子の自己像の周期または前記第２格子の周期とに基づいて取得されるか、または、前記第１距離と、前記第３距離と、前記自己像の周期または前記第２格子の周期とに基づいて取得される、前記自己像の位相変化の検出感度を表す指標である位相感度を含む、Ｘ線位相イメージング装置。
2. 前記位相コントラスト画像を生成するとともに、前記第１距離に基づく指標を取得する制御部をさらに備え、
   前記評価指標は、前記自己像の最大シフト量に対する前記自己像のシフト量の比率である自己像シフト比をさらに含み、
   前記制御部は、前記光学系の配置情報および前記被写体の配置情報に基づいて、少なくとも、前記自己像シフト比、および、前記位相感度を、前記評価指標として取得するように構成されている、請求項１に記載のＸ線位相イメージング装置。
3. 前記制御部は、被写体が前記Ｘ線源と前記第１格子との間に配置される場合に、前記第１距離と、前記第２距離とに基づいて、前記自己像シフト比を取得し、かつ、前記第１距離と、前記第２距離と、前記第３距離と、前記自己像の周期または前記第２格子の周期とに基づいて、前記位相感度を取得するように構成されている、請求項２に記載のＸ線位相イメージング装置。
4. 前記制御部は、被写体が前記第１格子と前記第２格子との間に配置される場合に、前記第１距離と、前記第３距離とに基づいて、前記自己像シフト比を取得し、かつ、前記第１距離と、前記第３距離と、前記自己像の周期または前記第２格子の周期とに基づいて、前記位相感度を取得するように構成されている、請求項２に記載のＸ線位相イメージング装置。
5. 前記評価指標を表示する表示部をさらに備え、
   前記制御部は、取得した前記評価指標を前記表示部に表示させるように構成されている、請求項２～４のいずれか１項に記載のＸ線位相イメージング装置。
6. 被写体を移動させる被写体移動機構をさらに備え、
   前記制御部は、前記被写体移動機構によって被写体を移動させた後の前記被写体の配置情報に基づいて前記評価指標を取得するとともに、取得した前記評価指標を前記表示部に表示させるように構成されている、請求項５に記載のＸ線位相イメージング装置。
7. 前記制御部は、被写体の拡大率および前記被写体の配置情報の少なくとも一方と、前記評価指標とを、前記表示部に表示させるように構成されている、請求項６に記載のＸ線位相イメージング装置。
8. 前記制御部は、前記評価指標と、被写体の画像とを、前記表示部に表示させるように構成されている、請求項６または７に記載のＸ線位相イメージング装置。
9. Ｘ線源と、
   前記Ｘ線源からＸ線が照射される第１格子と、前記第１格子からのＸ線が照射される第２格子とを含む複数の格子と、
   前記Ｘ線源から照射されたＸ線を検出する検出器と、
   前記検出器により検出されたＸ線の強度分布に基づいて、位相コントラスト画像を生成するとともに、前記Ｘ線源と前記複数の格子と前記検出器とを含む光学系の配置情報と、被写体の配置情報とに基づいて、生成される前記位相コントラスト画像におけるコントラストを評価する指標として、被写体と前記第１格子との間の第１距離に基づく評価指標を取得する制御部と、
   前記評価指標を表示する表示部とを備え、
   前記制御部は、前記光学系の配置情報および前記第２格子の周期の少なくとも一方が異なる場合に取得される複数の前記評価指標を、前記表示部において比較可能に表示させるように構成されている、Ｘ線位相イメージング装置。
10. 前記制御部は、前記評価指標に基づいて、撮影条件の候補を提示するように構成されている、請求項２～８のいずれか１項に記載のＸ線位相イメージング装置。
11. 前記制御部は、被写体の位置を変更して撮影する場合に、被写体の位置を変更する前に撮影した際の前記評価指標と、被写体の位置を変更した後に撮影した際の前記評価指標との変化が所定の範囲内に収まるようなＸ線の照射時間の候補を提示するように構成されている、請求項９に記載のＸ線位相イメージング装置。
12. 前記制御部は、前記評価指標が、所定の値の範囲の下限値である第１閾値を下回るか、または、所定の値の範囲の上限値である第２閾値を上回る位置に被写体が配置された場合に、前記評価指標が所定の値の範囲外となる位置に被写体が配置されていることを報知する制御を行うように構成されている、請求項２～９のいずれか１項に記載のＸ線位相イメージング装置。

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