JP2794498B2 - 光電変換素子による像情報検出方法 - Google Patents
光電変換素子による像情報検出方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光画像情報の新規な検出
方法に関するものであり、特に光電変換素子を用いて画
像情報を処理するときに、光の受光部である感光素子に
おいて特定の情報処理を施すことのできる検出方法に関
するものである。本発明は感光素子にバクテリオロドプ
シンなどの感光性色素蛋白質を用いたときに該蛋白質の
特徴的な光情報処理機能を有効に引き出すことのできる
検出方法に関するものである。
方法に関するものであり、特に光電変換素子を用いて画
像情報を処理するときに、光の受光部である感光素子に
おいて特定の情報処理を施すことのできる検出方法に関
するものである。本発明は感光素子にバクテリオロドプ
シンなどの感光性色素蛋白質を用いたときに該蛋白質の
特徴的な光情報処理機能を有効に引き出すことのできる
検出方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、微細加工技術と光リソグラフィー
の進歩によって画像情報の記録密度はますます記録を更
新する傾向にある。しかしながら現在の高感度光センサ
および高密度記録素子の開発は大部分をシリコンを基板
とする微細加工技術に頼っており、シリコンとその接合
素子の持つ特性が感光素子の機能を支配している現状で
ある。したがって、記録密度は改善されるものの入力さ
れる画像情報の処理は回路とソフトウエアの側が負担す
ることになる。
の進歩によって画像情報の記録密度はますます記録を更
新する傾向にある。しかしながら現在の高感度光センサ
および高密度記録素子の開発は大部分をシリコンを基板
とする微細加工技術に頼っており、シリコンとその接合
素子の持つ特性が感光素子の機能を支配している現状で
ある。したがって、記録密度は改善されるものの入力さ
れる画像情報の処理は回路とソフトウエアの側が負担す
ることになる。
【０００３】画像情報を高密度で入力する撮像素子とし
てはシリコンを主体とするＣＣＤ素子が典型である。こ
こでは光信号が電荷量に変換された後に一度電気的にメ
モリーされる。このメモリーは回路側で一次元の逐次処
理によって読み取られたのちに、２次元情報として表示
される。この方法では情報の時間変化を追うためにメモ
リーを逐次一定時間間隔でリセットする操作が採用され
ている。
てはシリコンを主体とするＣＣＤ素子が典型である。こ
こでは光信号が電荷量に変換された後に一度電気的にメ
モリーされる。このメモリーは回路側で一次元の逐次処
理によって読み取られたのちに、２次元情報として表示
される。この方法では情報の時間変化を追うためにメモ
リーを逐次一定時間間隔でリセットする操作が採用され
ている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしシリコンを主体
とする固体素子には次世代の画像情報処理システムに要
求されるさまざまな機能、すなわち動物の視覚がもつパ
ターン認識や動きの抽出といった情報の識別に必要な処
理機能が備わっておらず、これは所謂インテリジェント
素子としての利用に限界を生じることにつながる。視覚
情報処理システムとして固体素子を働かせるためには、
出力情報を処理するコンピュータ側の負担が大きくなら
ざるを得ない。たとえば、形状を認識して記憶のパター
ンと比較するためには、物体の輪郭構造を取り出さなけ
ればならない。輪郭成分の抽出はパターン認識の重要な
因子である。また、物体の動きを検出するためには入力
される光情報中の動的成分だけを実時間で即座に抽出で
きなければならない。これらの情報抽出にはさらに明る
さに対する順応性や輪郭のコントラストの強調といった
補助機能も重要に関わってくる。以上の機能は視覚の受
容体が本来担っている重要な働きであり、次世代の光セ
ンサが目指す機能であるが、現在の固体素子そのもので
は実現の難しい課題である。
とする固体素子には次世代の画像情報処理システムに要
求されるさまざまな機能、すなわち動物の視覚がもつパ
ターン認識や動きの抽出といった情報の識別に必要な処
理機能が備わっておらず、これは所謂インテリジェント
素子としての利用に限界を生じることにつながる。視覚
情報処理システムとして固体素子を働かせるためには、
出力情報を処理するコンピュータ側の負担が大きくなら
ざるを得ない。たとえば、形状を認識して記憶のパター
ンと比較するためには、物体の輪郭構造を取り出さなけ
ればならない。輪郭成分の抽出はパターン認識の重要な
因子である。また、物体の動きを検出するためには入力
される光情報中の動的成分だけを実時間で即座に抽出で
きなければならない。これらの情報抽出にはさらに明る
さに対する順応性や輪郭のコントラストの強調といった
補助機能も重要に関わってくる。以上の機能は視覚の受
容体が本来担っている重要な働きであり、次世代の光セ
ンサが目指す機能であるが、現在の固体素子そのもので
は実現の難しい課題である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、本発明者は固体素子に固執せずに生物材料にその
機能を求めると共に、視覚に習った情報処理手段を備え
た素子を構築しようという考えにたって検討を進めた。
その結果、本発明に開示するように、光入力信号を電気
信号に直接変換する感光素子が受光平面上に複数配列し
てなる光電変換素子において、該光入力信号が受光平面
に入射される際に、該光電変換素子を受光平面の方向に
機械的に振動させることによって、入力される画像信号
中の輪郭成分を検出することを特徴とする像情報の検出
方法、を用いることによって課題を解決するに至った。
めに、本発明者は固体素子に固執せずに生物材料にその
機能を求めると共に、視覚に習った情報処理手段を備え
た素子を構築しようという考えにたって検討を進めた。
その結果、本発明に開示するように、光入力信号を電気
信号に直接変換する感光素子が受光平面上に複数配列し
てなる光電変換素子において、該光入力信号が受光平面
に入射される際に、該光電変換素子を受光平面の方向に
機械的に振動させることによって、入力される画像信号
中の輪郭成分を検出することを特徴とする像情報の検出
方法、を用いることによって課題を解決するに至った。
【０００６】この発明に効果的に用いられる感光素子
は、光量変化すなわち光強度の対時間変化量に対して敏
感に応答するタイプの感光素子であり、換言すれば微分
感応型の光センサである。このようなセンサでは、光量
の変化分（時間微分値）が電気量として出力され光量の
増加は正の電気量、光量の減少は負の電気量として出力
される。
は、光量変化すなわち光強度の対時間変化量に対して敏
感に応答するタイプの感光素子であり、換言すれば微分
感応型の光センサである。このようなセンサでは、光量
の変化分（時間微分値）が電気量として出力され光量の
増加は正の電気量、光量の減少は負の電気量として出力
される。
【０００７】 この目的に適した感光材料としては、感
光性色素蛋白質が挙げられる。感光性色素蛋白質におい
ては、可視光の吸収下で方向性を持った電荷の分離が高
効率で起こるためである。なかでも特に好ましく用いら
れるものはバクテリオロドプシンである。バクテリオロ
ドプシンは光合成反応中心クロロフイル蛋白質とならび
感光性色素蛋白質を代表する物質であり、また視物質ロ
ドプシンとともにレチナールを発色団とするレチナール
蛋白質の典型として知られている。バクテリオロドプシ
ンは、高度好塩菌ハロバクテリア（Ｈａｌｏｂａｃｔｅ
ｒｉｕｍ ｈａｌｏｂｉｕｍ）の細胞形質膜より、たと
えばＤ．Ｏｅｓｔｅｒｈｅｌｔ，Ｗ．Ｓｔｏｅｃｋｅｎ
ｉｕｓ，Ｍｅｔｈｏｄｓ ｉｎ Ｅｎｚｙｍｏｌｏｚ
ｙ，３１，ｐｐ６６７−６７８（１９７４）に記載され
る方法に従って、紫膜と呼ばれるディスク状膜断片（サ
イズ約０．５μｍ）の形で精製することができる。バク
テリオロドプシンは従って一般にはこの紫膜の形態で使
用されることが多い。バクテリオロドプシンは蛋白質部
分のオプシンとその中に埋め込まれオプシンとシッフ結
合をするレチナールからなっている。このシッフ結合が
もたらすオプシンシフトと呼ばれる長波長シフトによっ
て広い可視吸収（５５０〜５７０ｎｍに極大）が賦与さ
れている。
光性色素蛋白質が挙げられる。感光性色素蛋白質におい
ては、可視光の吸収下で方向性を持った電荷の分離が高
効率で起こるためである。なかでも特に好ましく用いら
れるものはバクテリオロドプシンである。バクテリオロ
ドプシンは光合成反応中心クロロフイル蛋白質とならび
感光性色素蛋白質を代表する物質であり、また視物質ロ
ドプシンとともにレチナールを発色団とするレチナール
蛋白質の典型として知られている。バクテリオロドプシ
ンは、高度好塩菌ハロバクテリア（Ｈａｌｏｂａｃｔｅ
ｒｉｕｍ ｈａｌｏｂｉｕｍ）の細胞形質膜より、たと
えばＤ．Ｏｅｓｔｅｒｈｅｌｔ，Ｗ．Ｓｔｏｅｃｋｅｎ
ｉｕｓ，Ｍｅｔｈｏｄｓ ｉｎ Ｅｎｚｙｍｏｌｏｚ
ｙ，３１，ｐｐ６６７−６７８（１９７４）に記載され
る方法に従って、紫膜と呼ばれるディスク状膜断片（サ
イズ約０．５μｍ）の形で精製することができる。バク
テリオロドプシンは従って一般にはこの紫膜の形態で使
用されることが多い。バクテリオロドプシンは蛋白質部
分のオプシンとその中に埋め込まれオプシンとシッフ結
合をするレチナールからなっている。このシッフ結合が
もたらすオプシンシフトと呼ばれる長波長シフトによっ
て広い可視吸収（５５０〜５７０ｎｍに極大）が賦与さ
れている。
【０００８】バクテリオロドプシンは輸送機能をもつ膜
蛋白の１種であり、その機能は光吸収のもとで水素イオ
ンを膜の内側から外側にベクトル的に輸送することであ
り、その意味でプロトンポンプとも称されている。この
プロトンポンプ機能に関しては、池上 明著「蛋白質・
核酸・酵素」第３４巻、ｐｐ４４０〜４６１（１９８
９）あるいはＡ．Ｉｋｅｇａｍｉ，ｅｔ ａｌ．，Ｓｐ
ｒｉｎｇｅｒＰｒｏｃ．Ｐｈｙｓ．，２０，ｐｐ１７３
〜１８２（１９８７）に解説がある。光によるプロトン
すなわち正電荷の移動はバクテリオロドプシンからさま
ざまの光電効果を引き出すことのできる重要な現象とな
っている。
蛋白の１種であり、その機能は光吸収のもとで水素イオ
ンを膜の内側から外側にベクトル的に輸送することであ
り、その意味でプロトンポンプとも称されている。この
プロトンポンプ機能に関しては、池上 明著「蛋白質・
核酸・酵素」第３４巻、ｐｐ４４０〜４６１（１９８
９）あるいはＡ．Ｉｋｅｇａｍｉ，ｅｔ ａｌ．，Ｓｐ
ｒｉｎｇｅｒＰｒｏｃ．Ｐｈｙｓ．，２０，ｐｐ１７３
〜１８２（１９８７）に解説がある。光によるプロトン
すなわち正電荷の移動はバクテリオロドプシンからさま
ざまの光電効果を引き出すことのできる重要な現象とな
っている。
【０００９】バクテリオロドプシンの光機能を生体外で
光電変換に利用した例は、たとえばＫ．Ｓｉｎｇｈ，ｅ
ｔ ａｌ．，Ｂｉｏｐｈｙ．Ｊ．，３１，ｐｐ３９３〜
４０２（１９８０），Ｋ．Ｉｈａｒａ ａｎｄ Ｙ．Ｍ
ｕｋｏｈａｔａ，ＦＥＢＳＬｅｔｔｅｒｓ，２４０，ｐ
ｐ１４８〜１５２（１９８８），あるいはＳ．Ｙ．Ｌｉ
ｕ，Ｂｉｏｐｈｙｓ．Ｊ．，５７，ｐｐ９４３〜９５０
（１９９０）とその引用文献に示されている。最も一般
的な方法はバクテリオロドプシンあるいは紫膜の配向性
薄膜を２種の電極の間に挟んでサンドイッチ型の乾式ボ
ルタイックセルを作製し電極間に生じる光起電力を計測
する方法である。その基本はたとえばＧ．Ｖａｒｏ，Ａ
ｃｔａ Ｂｉｏｌ．Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．Ｈｕｎｇａｒ
ｙ，３２，ｐｐ３０１〜３１０（１９８１）に記載され
ている。
光電変換に利用した例は、たとえばＫ．Ｓｉｎｇｈ，ｅ
ｔ ａｌ．，Ｂｉｏｐｈｙ．Ｊ．，３１，ｐｐ３９３〜
４０２（１９８０），Ｋ．Ｉｈａｒａ ａｎｄ Ｙ．Ｍ
ｕｋｏｈａｔａ，ＦＥＢＳＬｅｔｔｅｒｓ，２４０，ｐ
ｐ１４８〜１５２（１９８８），あるいはＳ．Ｙ．Ｌｉ
ｕ，Ｂｉｏｐｈｙｓ．Ｊ．，５７，ｐｐ９４３〜９５０
（１９９０）とその引用文献に示されている。最も一般
的な方法はバクテリオロドプシンあるいは紫膜の配向性
薄膜を２種の電極の間に挟んでサンドイッチ型の乾式ボ
ルタイックセルを作製し電極間に生じる光起電力を計測
する方法である。その基本はたとえばＧ．Ｖａｒｏ，Ａ
ｃｔａ Ｂｉｏｌ．Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．Ｈｕｎｇａｒ
ｙ，３２，ｐｐ３０１〜３１０（１９８１）に記載され
ている。
【００１０】本発明において用いられる光量の変化に対
して応答することのできる光電変化素子として、最も目
的にあったものは以下の構成の素子である。すなわち、
光電変換素子は２種の電極（作用極と対極）とそれに挟
まれたバクテリオロドプシンの薄膜および電解質を含む
親水性層からなっており、バクテリオロドプシン薄膜の
一方の面は作用極に、他方の面は親水性電解質層に接合
しており、結果として作用極／バクテリオロドプシン層
／親水性電解質層／対極という接合構造を取っている。
このような湿式型の接合素子によって、光に対する微分
応答を効率よく取り出すことができる。そして、作用極
を多数の微小な電極群として構成することにより受光平
面上に感光素子を複数配列することができる。
して応答することのできる光電変化素子として、最も目
的にあったものは以下の構成の素子である。すなわち、
光電変換素子は２種の電極（作用極と対極）とそれに挟
まれたバクテリオロドプシンの薄膜および電解質を含む
親水性層からなっており、バクテリオロドプシン薄膜の
一方の面は作用極に、他方の面は親水性電解質層に接合
しており、結果として作用極／バクテリオロドプシン層
／親水性電解質層／対極という接合構造を取っている。
このような湿式型の接合素子によって、光に対する微分
応答を効率よく取り出すことができる。そして、作用極
を多数の微小な電極群として構成することにより受光平
面上に感光素子を複数配列することができる。
【００１１】次に本発明の光情報検出方法について説明
する。本発明で用いられる光センサは光の変化量に鋭敏
に応答する種類のセンサであり、像情報がセンサに入射
される際にセンサをその受光面の方向に機械的、且つ周
期的に振動させる。この振動によって像情報は受光面で
一定の周期をもって往復走査されることになる。本発明
において、振動は入力される像情報から輪郭成分を検出
することを目的として実施される。センサの振動はその
パターンの種類を選ばないが、ある短い時間（例えば１
秒間）の間では一定の時間周期で且つ一定の位置的振幅
をもって行なわれることが必要である。振動のパターン
は円軌道を描くような回転であってもよいし、曲線や直
線の軌道を描くような往復運動であってもよい。
する。本発明で用いられる光センサは光の変化量に鋭敏
に応答する種類のセンサであり、像情報がセンサに入射
される際にセンサをその受光面の方向に機械的、且つ周
期的に振動させる。この振動によって像情報は受光面で
一定の周期をもって往復走査されることになる。本発明
において、振動は入力される像情報から輪郭成分を検出
することを目的として実施される。センサの振動はその
パターンの種類を選ばないが、ある短い時間（例えば１
秒間）の間では一定の時間周期で且つ一定の位置的振幅
をもって行なわれることが必要である。振動のパターン
は円軌道を描くような回転であってもよいし、曲線や直
線の軌道を描くような往復運動であってもよい。
【００１２】センサすなわち光電変換素子の振動の周期
は、動く像情報をある程度の時間分解で追跡できる点と
像情報の表示をある程度の連続性をもって行なえる点
で、周波数として２０Ｈｚ以上、周期として５０ｍｓ以
下が好ましく、更に周波数として３５Ｈｚ以上、周期と
して３０ｍｓ以下がより好ましい。
は、動く像情報をある程度の時間分解で追跡できる点と
像情報の表示をある程度の連続性をもって行なえる点
で、周波数として２０Ｈｚ以上、周期として５０ｍｓ以
下が好ましく、更に周波数として３５Ｈｚ以上、周期と
して３０ｍｓ以下がより好ましい。
【００１３】像情報が多数ピクセルからなる光センサに
よって受光される場合、センサの受光面方向に与える位
置的振動の振幅は、振幅の実寸をＨとしたとき、以下の
式で示される範囲内に収まることが望ましい。 Ｈ ≧ Ｓ 1/2 ここでＳは受光面に存在する個々の感光素子、すなわち
ピクセルの受光面積を意味する。上式の条件下で、受光
面上に生じる入射光の位置的ゆらぎが少なくとも１個の
ピクセルを横切ることになり、これによって像情報から
その輪郭成分あるいは境界成分を光量の変化として検出
することが可能となる。通常ピクセルはある間隙をもっ
て受光平面上に配列するから、この間隙のサイズを考慮
すると、より好ましい振幅の範囲は以下の式で示され
る。 Ｈ ≧ ２Ｓ 1/2
よって受光される場合、センサの受光面方向に与える位
置的振動の振幅は、振幅の実寸をＨとしたとき、以下の
式で示される範囲内に収まることが望ましい。 Ｈ ≧ Ｓ 1/2 ここでＳは受光面に存在する個々の感光素子、すなわち
ピクセルの受光面積を意味する。上式の条件下で、受光
面上に生じる入射光の位置的ゆらぎが少なくとも１個の
ピクセルを横切ることになり、これによって像情報から
その輪郭成分あるいは境界成分を光量の変化として検出
することが可能となる。通常ピクセルはある間隙をもっ
て受光平面上に配列するから、この間隙のサイズを考慮
すると、より好ましい振幅の範囲は以下の式で示され
る。 Ｈ ≧ ２Ｓ 1/2
【００１４】本発明の方法に従った光画像検出方法の特
徴は、入力される像情報中の輪郭部分あるいは境界部分
（像を構成する光の色や強度が変化する部分）を実時間
で瞬時に検出することができることである。この方法に
よって、像情報のさまざまな処理を光の窓口であるセン
サの側で行うことができる。すなわち上記の方法におい
て振動の振幅や周期を随時変化させることによって、情
報処理における輪郭の強調の度合やコントラストの強調
の度合を調節することができる。また、振動のパターン
を選択することによって、像情報中の輪郭の垂直成分や
水平成分を選択的に抽出することが可能となり、さらに
は、動きを持った像情報のなかで特定の方向に移動する
物体だけを検出することも可能となる。
徴は、入力される像情報中の輪郭部分あるいは境界部分
（像を構成する光の色や強度が変化する部分）を実時間
で瞬時に検出することができることである。この方法に
よって、像情報のさまざまな処理を光の窓口であるセン
サの側で行うことができる。すなわち上記の方法におい
て振動の振幅や周期を随時変化させることによって、情
報処理における輪郭の強調の度合やコントラストの強調
の度合を調節することができる。また、振動のパターン
を選択することによって、像情報中の輪郭の垂直成分や
水平成分を選択的に抽出することが可能となり、さらに
は、動きを持った像情報のなかで特定の方向に移動する
物体だけを検出することも可能となる。
【００１５】本発明においては、情報処理の目的に従っ
て、以下の操作を付随させて行うことができる。 （１）カラー画像を色分解して情報処理するために、特
定の感光波長域をもったセンサあるいはピクセルのみを
選択して光強度の振動を与える操作。 （２）本発明で示す光強度の振動操作を不連続的に振動
条件を変えて行う操作。 （３）２種以上の光電変換素子を単一の入力像に対して
併用して像情報の多面的処理を行う操作。
て、以下の操作を付随させて行うことができる。 （１）カラー画像を色分解して情報処理するために、特
定の感光波長域をもったセンサあるいはピクセルのみを
選択して光強度の振動を与える操作。 （２）本発明で示す光強度の振動操作を不連続的に振動
条件を変えて行う操作。 （３）２種以上の光電変換素子を単一の入力像に対して
併用して像情報の多面的処理を行う操作。
【００１６】以下に本発明の実施例を示すが、本発明は
これに限定されるものではない。
これに限定されるものではない。
【００１７】
【実施例】Ｏｅｓｔｅｒｈｅｌｔ，ｅｔ ａｌ．，Ｍｅ
ｔｈｏｄｓ ｉｎ Ｅｎｚｙｍｏｌｏｇｙ，３１，６６
７（１９７４）の方法に従って、密度勾配遠心法を用い
てＨａｌｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ Ｈｏｌｏｂｉｕｍの菌
体からバクテリオロドプシンを含む紫膜を分離精製し、
純水に分散して吸光度６．０（５６０ｎｍ）のサスペン
ジョンを調製した。
ｔｈｏｄｓ ｉｎ Ｅｎｚｙｍｏｌｏｇｙ，３１，６６
７（１９７４）の方法に従って、密度勾配遠心法を用い
てＨａｌｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ Ｈｏｌｏｂｉｕｍの菌
体からバクテリオロドプシンを含む紫膜を分離精製し、
純水に分散して吸光度６．０（５６０ｎｍ）のサスペン
ジョンを調製した。
【００１８】紫膜の分散水溶液１００μｌにヘキサン１
００μｌとＤＭＦ２０μｌを加えて振とうミキサーにか
けて紫膜の単分子膜展開用懸濁液を調製した。
００μｌとＤＭＦ２０μｌを加えて振とうミキサーにか
けて紫膜の単分子膜展開用懸濁液を調製した。
【００１９】この懸濁液を単分子膜製造水槽の純水相の
上に展開し、水面上に紫膜の１層が配列してなるバクテ
リオロドプシンの単分子膜を作製した。この単分子膜を
３０ｍＮ／ｍの表面圧力に圧縮した後、この圧力のもと
で水平付着法によって、膜厚１０００オングストロー
ム、伝導度６×１０3 ｃｍ-1のＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍｔ
ｉｎ ｏｘｉｄｅ）層の正方ピクセルパターン（ピクセ
ルサイズ１×１ｍｍ、ピクセル数２５６）が設けられた
透明電極基板（３×３ｃｍ）の表面に移し取り、付着操
作を繰り返して最終的に２０層の紫膜を基板上に累積し
た。次いで、紫膜の層を１％グルタルアルデヒド水溶液
にディップした後水洗して紫膜を架橋固定化した。
上に展開し、水面上に紫膜の１層が配列してなるバクテ
リオロドプシンの単分子膜を作製した。この単分子膜を
３０ｍＮ／ｍの表面圧力に圧縮した後、この圧力のもと
で水平付着法によって、膜厚１０００オングストロー
ム、伝導度６×１０3 ｃｍ-1のＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍｔ
ｉｎ ｏｘｉｄｅ）層の正方ピクセルパターン（ピクセ
ルサイズ１×１ｍｍ、ピクセル数２５６）が設けられた
透明電極基板（３×３ｃｍ）の表面に移し取り、付着操
作を繰り返して最終的に２０層の紫膜を基板上に累積し
た。次いで、紫膜の層を１％グルタルアルデヒド水溶液
にディップした後水洗して紫膜を架橋固定化した。
【００２０】バクテリオロドプシンの担持されたパター
ン化ＩＴＯ基板（厚さ１．１ｍｍ）上に、厚さ２００μ
ｍのテフロン製の中空スペーサを介して共通対極の金電
極（厚さ１ｍｍ）を置き、スペーサによって形成された
間隙に電解質として３％の寒天水溶液（ｐＨ７、４０
℃）を注入した。このようにしてＩＴＯ／バクテリオロ
ドプシン／電解質／金電極の接合からなる光電変換素子
を作製した。素子には外部回路を通してＩＴＯピクセル
側に−０．６Ｖのバイアスを印加した。素子からの電流
出力はオペアンプによって電圧に変換し且つ増幅を行な
った後電圧信号を、同じく２５６画素を持つ発光素子
（ＬＥＤ）に出力し、信号の２次元的表示を行なわせ
た。
ン化ＩＴＯ基板（厚さ１．１ｍｍ）上に、厚さ２００μ
ｍのテフロン製の中空スペーサを介して共通対極の金電
極（厚さ１ｍｍ）を置き、スペーサによって形成された
間隙に電解質として３％の寒天水溶液（ｐＨ７、４０
℃）を注入した。このようにしてＩＴＯ／バクテリオロ
ドプシン／電解質／金電極の接合からなる光電変換素子
を作製した。素子には外部回路を通してＩＴＯピクセル
側に−０．６Ｖのバイアスを印加した。素子からの電流
出力はオペアンプによって電圧に変換し且つ増幅を行な
った後電圧信号を、同じく２５６画素を持つ発光素子
（ＬＥＤ）に出力し、信号の２次元的表示を行なわせ
た。
【００２１】このようにして２５６画素をもつ微分感応
型の光電変換素子（イメージセンサ）とＬＥＤ表示パネ
ルからなる画像情報処理システムを完成した。このセン
サに対し、ＩＴＯ基板側からスライドプロジェクターに
よって各種の文字像を光情報として入射した。
型の光電変換素子（イメージセンサ）とＬＥＤ表示パネ
ルからなる画像情報処理システムを完成した。このセン
サに対し、ＩＴＯ基板側からスライドプロジェクターに
よって各種の文字像を光情報として入射した。
【００２２】文字像の入射に際して、センサ本体をマイ
クロモータ（マブチモーター株式会社製 ＲＦ−３００
ＣＡ）の動力によってカムを介して受光面と平行な方向
に毎分３０００回（５０Ｈ、周期２０ｍｓ）で振動させ
た。振動のモードはセンサ上の位置が直径２ｍｍの円軌
道を描くような形とした。
クロモータ（マブチモーター株式会社製 ＲＦ−３００
ＣＡ）の動力によってカムを介して受光面と平行な方向
に毎分３０００回（５０Ｈ、周期２０ｍｓ）で振動させ
た。振動のモードはセンサ上の位置が直径２ｍｍの円軌
道を描くような形とした。
【００２３】はじめに、イメージセンサ上に図１に示す
ようなＥという英文字を入射した結果、図２に示すよう
に、ＬＥＤ表示パネル上にＥ文字の輪郭部分のみが表示
された。ここで輪郭部分を検出しているピクセルの個数
は、点滅するＬＥＤの個数から輪郭の厚み方向について
１もしくは２個であることがわかった。つぎに、振動の
駆動系を変えて、センサに対して、Ｅ文字の縦軸方向に
平行な方向のみの往復振動（垂直振動）を２ｍｍの振幅
で与えたところ、図３に示すようにＥ文字の水平成分の
輪郭のみが表示された。さらに振動パターンを水平方向
の往復振動のみに切り替えたところ、図４に示すように
Ｅ文字の垂直成分の輪郭のみが明瞭に表示された。この
ように振動のモードを選択することによって、文字像の
任意の方向の輪郭成分を検出することができた。同様に
して、アルファベットの他の２５文字についても輪郭情
報の抽出を実施することができた。
ようなＥという英文字を入射した結果、図２に示すよう
に、ＬＥＤ表示パネル上にＥ文字の輪郭部分のみが表示
された。ここで輪郭部分を検出しているピクセルの個数
は、点滅するＬＥＤの個数から輪郭の厚み方向について
１もしくは２個であることがわかった。つぎに、振動の
駆動系を変えて、センサに対して、Ｅ文字の縦軸方向に
平行な方向のみの往復振動（垂直振動）を２ｍｍの振幅
で与えたところ、図３に示すようにＥ文字の水平成分の
輪郭のみが表示された。さらに振動パターンを水平方向
の往復振動のみに切り替えたところ、図４に示すように
Ｅ文字の垂直成分の輪郭のみが明瞭に表示された。この
ように振動のモードを選択することによって、文字像の
任意の方向の輪郭成分を検出することができた。同様に
して、アルファベットの他の２５文字についても輪郭情
報の抽出を実施することができた。
【００２４】更に、線幅の異なる直線の像を入射し、そ
の直線と交わる垂直方向に振動を与えたところ、直線の
もつ幅が２本の輪郭をもって表示された。この幅は入力
した線の幅の大小関係をよく反映させるものであった。
の直線と交わる垂直方向に振動を与えたところ、直線の
もつ幅が２本の輪郭をもって表示された。この幅は入力
した線の幅の大小関係をよく反映させるものであった。
【００２５】
【発明の効果】本発明においては、光強度の対時間変化
量に対して敏感に反応するタイプの光電変換素子を用
い、この素子を受光平面に平行な方向に一定の周期で振
動させることにより、光入力信号の輪郭のみを抽出する
ことができる。
量に対して敏感に反応するタイプの光電変換素子を用
い、この素子を受光平面に平行な方向に一定の周期で振
動させることにより、光入力信号の輪郭のみを抽出する
ことができる。
【００２６】
【図１】図１は、実施例で用いた光入力文字情報を示し
た図である。
た図である。
【図２】図２は素子を受光平面に平行に円振動させたと
きにＬＥＤ表示パネル上に得られる文字情報の輪郭を示
した図である。図中の正方は表示パネルの正方ＬＥＤを
示し、黒色部は点灯したＬＥＤ画素の集団を示す。
きにＬＥＤ表示パネル上に得られる文字情報の輪郭を示
した図である。図中の正方は表示パネルの正方ＬＥＤを
示し、黒色部は点灯したＬＥＤ画素の集団を示す。
【図３】図３は素子を受光平面に平行に、かつ入力文字
の縦軸に平行に振動させたときにＬＥＤ表示パネル上に
得られる文字情報の輪郭を示した図である。図中の正方
は表示パネルの正方ＬＥＤを示し、黒色部は点灯したＬ
ＥＤ画素の集団を示す。
の縦軸に平行に振動させたときにＬＥＤ表示パネル上に
得られる文字情報の輪郭を示した図である。図中の正方
は表示パネルの正方ＬＥＤを示し、黒色部は点灯したＬ
ＥＤ画素の集団を示す。
【図４】図４は素子を受光平面に平行に、かつ入力文字
の横軸に平行に振動させたときにＬＥＤ表示パネル上に
得られる文字情報の輪郭を示した図である。図中の正方
は表示パネルの正方ＬＥＤを示し、黒色部は点灯したＬ
ＥＤ画素の集団を示す。
の横軸に平行に振動させたときにＬＥＤ表示パネル上に
得られる文字情報の輪郭を示した図である。図中の正方
は表示パネルの正方ＬＥＤを示し、黒色部は点灯したＬ
ＥＤ画素の集団を示す。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｇ１１Ｃ 11/42 Ｇ１１Ｃ 13/08 Ｈ０１Ｌ 31/00 Ｈ０１Ｌ 31/00 Ｂ
Claims (5)
- 【請求項１】 光入力信号を電気信号に直接変換する感
光素子が受光平面上に複数配列してなる光電変換素子に
おいて、 該感光素子が光強度の対時間変化量に対してのみ応答出
力を与える微分感応型光センサであり、かつ該光電変換
素子を、該光入力信号が受光平面に入射される際に、該
光電変換素子を受光平面の方向に機械的に振動させるこ
とによって入力される画像信号中の輪郭成分を検出する
ことを特徴とする像情報の検出方法。 - 【請求項２】 感光素子がバクテリオロドプシンもしく
はその類似化合物を含む素子であることを特徴とする請
求項１記載の像情報の検出方法。 - 【請求項３】 光電変換素子の振動の周期が５０ｍｓ以
下であることを特徴とする請求項１記載の像情報の検出
方法。 - 【請求項４】 光電変換素子の振動の周期が３０ｍｓ以
下であることを特徴とする請求項１記載の像情報の検出
方法。 - 【請求項５】 光電変換素子の振動の振幅Ｈが、受光平
面上の感光素子の受光面積Ｓに対して以下の関係にある
ことを特徴とする請求項１記載の像情報の検出方法。
Ｈ ≧ Ｓ1/2
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3078049A JP2794498B2 (ja) | 1991-04-11 | 1991-04-11 | 光電変換素子による像情報検出方法 |
| US07/856,738 US5260559A (en) | 1991-04-11 | 1992-03-24 | Method of detecting image information by photoelectric device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3078049A JP2794498B2 (ja) | 1991-04-11 | 1991-04-11 | 光電変換素子による像情報検出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04312078A JPH04312078A (ja) | 1992-11-04 |
| JP2794498B2 true JP2794498B2 (ja) | 1998-09-03 |
Family
ID=13650994
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3078049A Expired - Lifetime JP2794498B2 (ja) | 1991-04-11 | 1991-04-11 | 光電変換素子による像情報検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2794498B2 (ja) |
-
1991
- 1991-04-11 JP JP3078049A patent/JP2794498B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04312078A (ja) | 1992-11-04 |
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