JPH03237769A - カラー画像受光素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） （以下余白） 本発明は受光素子に関しさらにくわしくは感光性色素蛋
白質の機能を利用した受光素子に関し、感光性色素蛋白
質が受光したカラー画像情報を電気信号に変換すること
により光力２−センサー高密度光情報記録などに利用す
るものである。

（従来の技術） ロドプシンに代表される感光性色素蛋白は可視光を吸収
しサイクリックな反応系によってこれを高い効率で化学
的な仕事に変換できることが特徴である。とくにバクテ
リオロドプシンは光吸収の結果として一方向へのプロト
ンの能動輸送が達成され、プロトンポンプと称されてい
る。

ロドプシン類の愚光注色累蛋白としては視物質ロドプシ
ンとバクテリオロドプシンがよく知うれ、後者は特に生
体外での安定性に優れる点で尤センサ、光スィッチなど
のバイオ素子への利用が注目されている。

バクテリオロドプシンの光応答を生体外で物理的信号と
して取出す手段としては充電変換による方法がデバイス
への応用に有利なために一般的に行われている。

バクテリオロドプシン膜（ｔｉ［、ｐｕｒｐｌｅｍ　ｅ
　ｍ　ｂ　ｒ　ａ　ｎ　ｅ　）には厳密な表裏の区別が
あシこれを利用し７を素子を作るためＫは分子を配向化
させた薄膜を作製しなければならない。このような配向
化のための努力は従来からいくつか行なわれて釦ジ例え
ばリポソームもしくは黒膜への再構成（Ｅ、Ｒａｃｋｅ
ｒ　ｅｔ、ａｌ、”　Ｊ、Ｂｉｏｌ、Ｃｈｅｍ、’ｉｔ
、ｔＰ　　ｌ＆、２１Ｆ７４ｔ、Ｌ、Ａ、Ｄｒａｃｈｅ
ｖｅｔ、ａｌ、“ＦＥＢＳ　　Ｌｅｔｔ、　　　３Ｐ　
　ｔａ３、ｔり７グ）；荷電膜、イオン交換膜への配向
化（Ｇ。

１ｉ”１ｓｈｅｒ　ｅｔ、ａｌ　　ｌｌＪ　、Ｍｅｍｂ
、Ｓｃｉ。

／ｌ　　ＪＦ／　　１５’Ｊ’Ｊ、に、Ｓｉｎｇｈ　ｅ
ｔ、ａｌ“Ｂｉｏｐｈｙｓ、Ｊ　、”３７　３Ｆ！、７
９１０）：電場印加による配向制御（Ｋ　、　Ｎ　ａｇ
　ｙ　、　”　Ｂ　ｉ　ｏｃｈｅｍ。

Ｂｉｏｐｈｙｓ、Ｒｅｓ　、Ｃｏｍｍｕｎ、”ｒ！ｔ　
　３１３／り７ｆ、Ｇ、Ｖａｒｏ、“Ａｃｔａ、Ｂｉｏ
ｌ、Ａｃａｄ。

Ｓｃｉ、／　ｒｕｎｇ、”Ｊ、２　３０／、／９１’／
）；気−液界面膜による配向化（Ｔ、Ｆｕｒｕｎｏ　ｅ
ｔ。

ａｌ、　　　Ｔｈ１ｎ　　５ｏｌｉｄ　　Ｆｉｌｍｓ”
　／１０１グＢｉＰｔｙ）などが挙げられる。

この中で受光素子もしくは光電変換素子として機能する
ものがいくりか知られている。例えばＮａｇｙ及びＶａ
ｒｏ　　はバクテリオロドプシンのような！清薄膜を作
製しこの薄膜を２種の導電性電極板の間にサンドインチ
された乾式の光ポルクイックセルを作シ光起電力応答を
得ている。曽良らも同様な電着膜を利用して、よシ洗練
された光センサを構築している（特開昭ｔ、２−ｔ３ｒ
ｘ３号）。

筐たＰｕｒｕｎｏ　　らは紫膜のラングミュア−・プロ
ジェット膜（ＬＢ膜）金電極に数十層累積することによ
シ配向膜を作製しこれを対極と重ねてサンドイッチ構造
にして充電応答を電流応答（／（７１１人オーダー）と
して検出する方法を示している。

一方、乾式セルとは系を変えてバクテリオロドゾシ／が
水中で行うプロトンの尤輸送をｐＨ感応性のトランスジ
ューサーを薄膜の基板に直接用いることによって電気信
号として捕える方法が特開昭！ターｌり７ｆゲタ号ある
いは同Ａｕ−／／／ｊＩｒ号に記載され、トランスジュ
ーサーとしてイオン感応８：ＦＥＴ（ｌ５ＦＥＴ）を用
いる方法が提案されている。

ＩＳＦ”Ｅ’ｒｉ含めたｐＨ感応性あるいはイオン感応
性のセンサー電極はプロトンやイオンの濃度変化ｔ−電
極材料の表面電位の変化として捕えるのが特徴であシい
わゆるポテンシオメトリツクな方法を採用している。し
かしポテンシオメトリツクな検出法の欠点として精度が
悪く値が安定しにくいことなどもあげられる。

このように従来の感光性色素蛋白質を用いる光電変換系
は第１に該蛋白質の薄膜を電極間にはさんで光起電力を
取り出す方法、第２に薄膜を電気化学的セルの隔膜に用
いて光起電力を取シ出す方法及び第３に薄膜をイオン感
応性トランスジューサーに固定してポテンシオメトリッ
クに光応答を検出する方法に大別される。

しかしながら上記光電変換系はいずれも可視光領域の一
部波長域をカバーするのみでフルカラーの情報を検出し
ようとする観点が全く示されておらずこの問題を解決す
ることが必要である。

（本発明が解決しようとする課題） 本発明の目的はｔｇｉに全可視域に感色性をもつ感ｙｔ
、ａ蛋白質薄ＩＩＩを用いてフルカラーの画像信号全受
光する素子を提供することであシ、第２に出力の再現性
が良くかつ応答速度の速い素子を提供カラー受光素子を
提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明Ｏ目的は、電極上に感光性色素蛋白質の配向膜を
担持してなる充電変換機能を持つ受光単位金有し、かつ
感光性色素蛋白質の感光波長が異なる受）Ｙ：、単位の
組合せを複数有することを特徴とするカラー画像受光素
子によって達成された。

更に好ましくは、本発明は前記カラー画像受光素子が、
天然のバクテリオロドプシンとその異性体の中から選ば
れる吸収波長域の異なる少なくとも２種のバクテリオロ
ドプシン類似体をそれぞれ含む脂質膜が、互いに平行に
配置された酸化スズもしくは酸化インジウムからなる透
明電極上にそれぞれ設置されて複数の感光性電極を形成
し、これら複数の感光性電極に対して電気的に共通の対
極が共通の電解質を介して接合してなるものであること
を特徴とするカラー画像受光素子である。

本発明では光受容物質として生体物質である感光性色素
蛋白質が用いられる。これらは光を吸収してそのエネル
ギーを化学的な仕事に有効に変換する生体由来の蛋白質
およびその誘導体であシ、従って、本発明に用いるｇ光
色素蛋白質としては、こＯような機能を有するものであ
れば、各種の感光色素蛋白質を利用でき、その種類に限
定されるものではない。この感光色素蛋白質として代表
的なものとしては、例えば視物質ロドプシン、・ζクテ
リオロドプシ／、ハロロドプシン、フオボロドプ７ン、
アーキロドプシ／などのロドプシ／フアミＩ７−が挙げ
られる。これらのうち、本発明に最も好ましいのは生体
外での安定性の点で優れるバクテリオロドプシンである
。バクテリオロドプシンは視物質ロドプシンと同様にオ
プシンを蛋白としレチナールを発色団としてもつレチナ
ール蛋白の一種であシ、高度好塩菌・・ロバクチリア（
Ｈａｌｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ　ｈａｌｏｂｉｕｍ　）＋
７）細胞形質膜よシ、例えばＤ　、０ｅｓｔｅｒｈａｌ
ｔ、Ｗ。

５ｔｏｅｃｋｅｎｉｕｓ、Ｍｅｔｈｏｄｓ　Ｅｎｚｙｍ
ｏｌｏｇｙ。

Ｊ／、ｐｐＪｊ７−ｊ７Ｆ（／Ｆ７４＜年）ニ記載され
る方法に従って、紫膜と呼ばれるディスク状物質として
精製することができる。この紫膜はバクテリオロドプシ
ンの三量体が二次元六方格子の結晶構造をとシ、その間
隙を境界脂質（ロドプシ７重■の約ｌ／３）が取シ囲む
構造から成っていると考えられティる（　Ｒ，Ｈｅｎｄ
ｅｒｓｏｎ　　ａｎｄ１’、Ｎ、Ｔ、Ｕｎｗｉｎ、Ｎａ
、ｔｕｒｅ、　　、２７ｊ。

ｐｐ、２ｒ−ＪＪ（／り７！年））。バクテリオロドプ
シンは発色団としてレチナール（ビタミンＡ誘導体）を
含んでいる。レチナールは蛋白分子鎖の！／４番目のア
ミノ酸でおるリジンの８−アミノ基とｓｃｈ　ｉ　ｒ　
ｆ結合をして釦シ、この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が賦与さ
れている。

本発明のカラー画像受光素子の受光色素蛋白質としては
、このような感ｙｔ、注色素蛋白質から感光波長の異る
２種以上を所望の受光素子の構成に応じて選択すればよ
い。

本発明においては、天然のバクテリオロドプシンととも
に各種のバクテリオロドプシン異性体を薄膜を構成する
感光性色素淡白質として用いることができる。これらの
異性体はその光学吸収の波長域が天然のバクテリオロド
プシンとはそれぞれ異なるため、波長感度の異なる光セ
ンサーの構築に利用することができる。

吸収波長の異なるバクテリオロドプシン異性体の第一の
グループは、発色団であるレチナールをレチナールの類
似体と置換することによって得られるものである。この
ようなレチナールの化学的置換の方法はたとえば、Ｔ、
　Ｉｗａｓａ、　ｅｔ、　ａｌ、　、　Ｂｉｏｃｈｅｍ
ｉｓｔｒｙ、２３．ｐｐ　８３８−８４３　（１９８４
）に記載されている。

レチナール類似体とそれが置換しているバクテリオロド
プシンの吸収極大波長の例を以下に示す。

（１）ａｌｌ−ｔｒａｎｓ−ｒｅｔｉｎａｌ（ｎａｔｕ
ｒａｌ　ｆｏｒｍ）　　　５７０ｎｍ（２）５．６−ｄ
ｅｈｙｄｒｏｒｅｔｉｎａｌ　　　　　　　　　　４７
５ｎｍ（３）７．８−ｄｅｈｙｄｒｏｒｅｔｉｎａｌ　
　　　　　　　　　４００ｎｍ（４）３．４−ｄｅｈｙ
ｄｒｏｒｅｔｉｎａｌ　　　　　　　　　　５９３ｎｍ
（５１ｆｌｕｏｒｏｂｅｎｚｅｎｅ　ｒｅｔｉｎａｌ　
　　　　　　　５１６ｎｍ（６）ｐｈｅｎｙｌｒｅｔｉ
ｎａｌ　　　　　　　　　　　　５１０ｎｍ（７ンｎａ
ｐｈｔｈａｌｅｎｅ　　ｒｅｔｉｎａｌ　　　　　　　
　　　　　　　　５００ｎｎ＋（８）　３．７−ｄ　ｉ
ｍｅ　ｔｈｙ　１ｄｏｄｅｃａｐｅｎ　ｔａｅｎａ　ｌ
　　　　　５２０ｎｍ（９１ｒｅｔｒｏ−７−ｒｅｔｉ
ｎａｌ　　　　　　　　　　　４３０ｎｍ第二のグルー
プは、蛋白質部分であるオプシンのアミノ酸の配列を部
分的に帰る操作によってえることができる。このような
アミノ酸配列の交換はたとえば、Ｔ、Ｍｏｇｉ、ｅｔ、
ａｌ、、　Ｐｒｏｃ、Ｎａｔｌ、Ａｃａｄ、Ｓｃｉ、、
　８５．４４１８−４１５２　（１９８８）に示される
ように、遺伝子組み換え操作によってオプシンの変異体
を作らせてえることができる。

本発明で用いる感光性色素蛋白質は膜蛋白であり表裏の
区別が厳密につけられている。その機能をより効果的に
引き出すためには薄膜の厚み方向に対して同方向を向く
ような高度に配向化させた薄膜を作製することが望まし
い。

感光性色素蛋白分子の配向化に有用な薄膜形成方法とし
ては例えば、Ｋ　、Ｎａｇｙ、”　Ｂｉｏｃｈｅｍ。

Ｈｉｏｐｈｙｓ、Ｒｅｓ、Ｃｏｍｍｕｎ、　　　ｒｊ　
、ｐ　ｐＪＪ’Ｊ−３９０（１９７１年）に記載の電着
法などの電場を利用する方法、Ｄ、Ｎｅｕｇｅｂａｕｅ
ｒ。

ｅｔ　ａｌ、、”　ＦＥＢＳ　Ｌｅｔｔｅｒｓ”７．ｒ
、ｐｐ３／−３１（／り７７年）に記載の磁場金利用す
る方法、１’、Ｆｕｒｕｎｏ、ｅｔ　　ａｌ、、“Ｔｈ
１ｎＳｏｌｉｄ　　Ｆｉｌｍｓ”　　／ＡＤ、ｐｐ／４
’ｊ−／！／（／９１１年〕に記載のＬＢ膜佳作製法！
た、Ａ、Ｅ、Ｂｌａｕｒｏｃｋ、　　“Ｊ　、Ｍｏ１．
Ｂｉｏｌ。

Ｆｊ　、ｐｐ／Ｊ　Ｐ−／ｊｒｃ　／　Ｐ７７年）、あ
ルイはに、　Ｓｉｎｇｈ、　ｅｔ　ａｌ、、“Ｂｉｏｐ
ｈｙｓ、　Ｊ　。

Ｅｌ、ｐｐＪＷＪ−４！θ２（／　Ｐ２Ｏ年）に記載さ
れるようにカチオン性膜などの特定の材料表面への吸着
特注を利用する方法などを用いることができる。

これ、らの手段はいずれも本発明の配向性薄膜を作製す
る上で有用でアシ、これらの手段に従って導電性電極の
基板表面上に蛋白分子の配向性薄膜が設けられる。

これらの方法によって形成される膜の厚みは２０〜１０
０００人の範囲が好ましく、電気抵抗をより小さくする
目的では２０〜１０００人が好ましい。

以上の中でも、膜の超薄性と光透過性および膜厚の制御
の点で好ましいものはＬＢ膜である。バクテリオロドプ
シンのＬＢ膜は通常、紫膜の微小断片を水面に展開し、
これを累積する方法によって形成され、その１層重たり
の膜厚は脂質の２分子膜に対応しおよそ５０入である。

従って、ＬＢ膜の層数によって膜厚を均一にかつ数１０
人の制度で制御することが可能となる。本発明で電極基
板上に累積されるＬＢ膜は１〜５０層からなるものが好
ましく、５〜２０層からなるものが特に好ましい、ＬＢ
膜は１０〜３５ｄｙｎ／ｃｍの表面圧力の下で被覆され
た高密度のものが好ましい。

薄膜を作る過程において、バクテリオロドプシンを各種
の有機材料の媒体と混合して用いることもできる。この
ような有機材料としては、バクテリオロドプシンの配向
を固定し膜の物理的強度を高めたり、バクテリオロドプ
シンの光応答に必要な水や電解質の透過を向上させたり
する目的で必要とされるものであり、たとえばリン脂質
、脂肪酸、脂肪酸エステル、脂肪酸アミンなどの両親媒
性化合物、コラーゲン、アルブミン、セルロース、キチ
ン類などの生体高分子化合物、ポリエチレンオキサイド
、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、ポリア
ミノ酸などの合成高分子化合物などが挙げられる。

薄膜の物理的強度を高める目的でバタテリオロドブシン
をそれ自身あるいはそれを取り囲む媒体を架橋すること
により固定化することもできる。

架橋のためにはグルタルアルデヒドなどの２官能性カプ
ラーが蛋白質間の架橋に有効であるし、また媒体の一部
を重合性のモノマーを用いて重合させる方法も有効であ
る。さらにバクテリオロドプシンの一部を電極基板上に
化学修飾法によって固定化することも可能である。

本発明で用いる配向性の感光性色素淡白薄膜において感
光性色素淡白分子が配向する好ましい方向はバクテリオ
ロドプシンにおいてはその淡白分子のアミノ末端側（カ
チオン残基側）が導電性電極（作用極）側へ配向する方
向である。このような配向はカチオン−アニオン相互作
用による吸着配向を利用して安定化することが可能であ
り、このメリットからロドプシン分子が担持される電極
基板は酸化物の表面（すなわち水酸基をもつ表面）を有
することが好ましい。

本発明において、カラー画像情報を電気信号として得る
ための受光素子においては、二次元平面上で個々電気的
に独立している複数の電極が構成され、その各々の電極
の上に感光性色素蛋白質の配向膜が接合されている。こ
の電極の一つ−りを受光単位（いわゆるピクセル）とよ
ぶ。本発明ではｇ光波長の異なる２種以上のピクセルの
組合せを複数設けて受光素子を形成する。この、ｇｙｔ
、波長の異なる２種以上のピクセルの組合せのしかたに
は下記の２通シの方法がある。

Ａ、感光波長の異なるピクセルが２種以上組み合わされ
同一平面上に集合して一つのカラー画素単位を形成し、
このカラー画素単位が同一平面に複数設けられて形成さ
れるカラー画像受光素子。

これが第１図に記載されたものである。第１図の受光素
子は一つの受光平面！′上にそれぞれ青色ピクセル／、
緑色ピクセルコ、赤色ピクセル３が交互にモザイク状に
配列されておシ、破＠＋で囲んだそれぞれ一つづつの青
色ピクセル１１緑色ピクセル２、赤色ピクセル３の組合
せが一つのカラー画素単位を構成している。もちろん、
このような配列に限られるわけではなく、マトリックス
状その他の配列が可能である。

Ｂ、同一の感光波長を持りピクセルが同一平面に配列し
て単色の画像受光平面を形成し、この受光平面が別のＷ
＆光波長を持つピクセルが集合して形成する応答波長域
の異なる受光平面の一つ以上と重なって形成されるカラ
ー画像受光素子。これが第１図に記載されたものである
。第２図の受光素子は、第一の受光平向ｔに複数の赤色
ピクセル３が設けられ、その上部の第二の受光平向７に
複数の緑色ピクセルコが設けられ、さらにその上部の第
三の受光平向６に複数の青色ピクセルｌが設けられてい
る。この場合、感光波長の異なる一２２１以上のピクセ
ルの組合せ（すなわちカラー画素単位）は破線１０で表
される通シ、上下方向に重なって形成される。

Ａにおいては、カラー画像情報Ｆｉ７つの受光平面によ
って検知され、一方ＢＫかいてはカラー画像情報は複数
の受光平面によって検知される。Ｂにおいては第２図に
示すように画像情報である光は上層の受光平面を透過し
た後に下層にある感色域の異なった受光平向に到達する
。従ってこの場合、最下層を除いて受光平面を構成する
素材は電極とその基板を含め光透過性のものが好ましく
用いられる。光透過性を上げる目的で感光性色素蛋白質
の層も、よシ光学吸収の小さい薄層化された層であるこ
とが望筐しい。

以上のＡとＢの構造を比較すると、ＡでｔｉＢ個のピク
セルの占める面積が１個のカラー画素単位を与えるのに
対し、Ｂでは７個のピクセルの占める面積が少くとも１
個のカラー画素単位に相当する。従って画素単位がよい
小さい点にかいて、本発明でｔｉＢの多層構成を用いる
ことが好ましい。

個々のピクセルはそれぞれ少くとも／りの導線と独立に
結線されて、光応答信号のアドレシングを含めた走査回
路を含む情報処理のための回路に接続される。ただし、
ピクセルを構成する少くともＪａ［の要素として感光性
色素蛋白質、作用電極、および対極が用いられる場合に
は、対極は複数の受光単位に対して共通の７個の電極と
して用いることができる。第３図にはこの構成を示す。

これらの要素に加えて第３の電極として参照電極が用い
られる場合も、これを共通の電極として用いることがで
きる。

ピクセルを構成する微小電極（主に作用電極）は、基板
上に真空蒸着法、スパッタリング法などをコーティング
法に用い、これらにパターン印刷のための尤レジスト法
、エツチングのためのプラズマ法、併用して電極形状の
バター二／グを行うことによって、基板上に電気配線を
含めた微細パターンとして設けることができる。

本発明で少光単位であるピクセルを構成する電気信号の
検出可能な電極材料としては、シリコ／、化合物半導体
、金属酸化物半導体などを含む半導体材料のほか導を性
の各種金属（Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇなど）あるいは導電性の
金！！！４酸化物（Ｓ　ｎ　０２、Ｉｎ２Ｏ３，ＲｕＯ
２など）が好ましく用いられる。中でも光透過性の点で
好ましいのはＳｎ０□。

Ｉｎ２（Ｊ３及びこれらの複合体（ＩＴＯ）の薄膜であ
る。これらの中でも、光透過性の良さに加えて電極材料
の化学的安定性および充電流応答におけるＳ／Ｎ比の点
で特に好筐しく用いられるのはＳｎＯ３およびＩＴＣＩ
である。

ＳｎＵ□釦よびＩＴＵの導ｉｔ性は電導率として１０　
　Ｑ　　　備　　以上が好１シ＜１０　　Ωｃｍ　　”
以上が特に好ましい。

これらの導を性電極材料はガラスや樹脂など透明の支持
体上に真空蒸着法やスパッタリング法などによって薄膜
として担持され、その膜厚は好筐しくは／θθ〜／θθ
ＯＯＡ、特に好ましくり、ｒｏｏ−ｔｏｏｏｈである。

本発明で用いる光電変換のための素子の好ましい構造と
しては、２種があげられる。

その１つは、電極／感光性色素蛋白質の配向膜／電極の
３層の接合から成る光ボルタイック型ビクセルである。

このタイプのセルでは感光性色素蛋白質の配向膜には電
着法等で形成された比較的厚い膜（ｅｌ光度として０，
１以上、厚みとして０゜１μｍ以上）が通常十分な起電
力応答を得るために用いられる。

他の１つは、電極／感光性色素蛋白質の薄膜／イオン導
電性電解質／電極のφ層の接合から成る電気化学セル型
のピクセルである。このタイプの津ルでは感光性色素蛋
白質の薄膜として蛋白質の数単分子層（数１ｏｏＡ）に
相当する超薄膜を光電変換に用いることができる。この
セルの光応答は光電流として検出される。

これらの−２ｆｉのピクセル構造のうち、本発明では応
答速度の速いこと、応答が光■に対し直線的であること
の点で後者の電気化学セル型を用いることが好ましい。

電気化学セル型の素子は、基本的には導電性の電極基板
（作用極）、感光性色素蛋白質の配向性膜、イオン伝導
性電解質、そして対極の少くとも３つの要素から成って
おシこれらはこの序列を′もって接合されている。素子
はこれらの！！累に加えて必要ならば第３の電極要素と
して参照電極を含んでもよく、参照電極はイオン伝導性
電解質中に置かれる。２種あるいは３１１１の電極は外
部回路と連結し、作用極と対極もしくは参照極との間に
は外部から電圧が印加されてもよい。

特に好ましい態様において、電気化学セル型の素子（電
気化学接合型素子）は、バクテリオロドプシンの担持さ
れた感光性電極とそれと外部回路で連結された対極およ
びこれらの電極に対して電気的な連絡を行うイオン導電
性の電解質によって構成される。この構成に必要によっ
ては第三の電極として参照電極が加えられる。感光性電
極上でバクテリオロドプシンは電極基板と電解質の間に
挿入されてこれらの導電性材料と接合している。

この素子においては、感光性Ｘ極への光照射によって応
答出力として光電流が取り出される。光電流は感光性電
極の電位を外部回路のバイアスを変えて制御することに
よて最大値を得ることができる。バクテリオロドプシン
が担持される電極基板は前記したものの中から選択でき
る。この電極は透明であることが必要であり、そのため
基板自体の厚みは１ｍｍ以下、特に０．５ｍｍ以下であ
ることが好ましい。この透明基板は光学フィルターやイ
ラジェーション防止材としての機能を兼ねるために着色
されていてもよい。

対極材料には耐腐食性の高い貴金属材料（金、白金、白
金黒など）や水銀あるいはカーボンなどが好ましく用い
られる。対極を透明電極とするため感光性電極と平行な
基板面に薄膜あるいはグリッド状の電極として設けるこ
とができる。薄膜とする場合は１００入〜１０００人の
厚みが好ましい。

第三の電極として参照電極を用いる場合は、例えば銀／
塩化銀電極、飽和カロメル電極、酸化水銀電極、金電極
などが利用できるが、このなかでも銀／塩化銀電極が好
ましい。参照電極は基板上に設けた薄膜あるいはグリッ
ドの形で使用する。

参照電極は対極を兼ねていてもよい。この場合は素子の
電極は感光性電橋と対極（参照極兼用）の２種によって
構成される。

イオン伝導性の電解質としては電解質水溶液の他、無機
物もしくは有機物からなるイオン伝導性の固体電解質が
用いられる。電解質水溶液の電解質にはＫＣＩ、ＮａＣ
１、Ｋ＊　ＳＯａ　、ＫＮＯｓ、ＮａＣｌ０ｎなどの無
機塩が支持塩として一般に用いられる。これらの支持塩
は０．０１Ｍ〜５Ｍ１好ましくは０．１Ｍ〜５Ｍ濃度の
濃度範囲で用いられる。これらの電解質の水溶液を含浸
させた有機材料も本発明も目的に好ましく用いらること
かできる。有機材料の主成分は、親水性の高分子材料が
好ましく、例えばゼラチン、コラーゲン、寒天、ポリア
ミノ酸、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキサイ
ド、ポリアクリルアミド、ジビニルエーテル／無水マレ
イン酸コポリマー、セルロース誘導体などのほか、汎用
のカチオン交換樹脂やアニオン交換樹脂が有用である。

電解質水溶液およびこれを含浸させた有機材料のｐＨは
弱酸性から弱アルカリ性（ｐＨ４〜９）の間に設定する
ことが好ましい。特に好ましいｐＨは５〜８５の範囲で
ある。このｐＨ設定は、酸およびアルカリを用いて行わ
れ、電解質組成が緩衝化合物を含むことは好ましくない
。無機の固体電解質としては、例えば、Ｈ′″−ＷＯｓ
系、Ｎａ”　−ＡｆｔＯ３系、Ｋ”−ＺｎＯ系、ＰｂＣ
Ｌ　／ＫＣ１などの材料が挙げられる。これらの有機、
無機の電解質は薄層構造として用いることが素子を薄層
化する目的で好ましい。電解質には光学フィルターもし
くはイラジェーション防止材料としての昨日を兼ねる目
的で顔料等を添加仕手着色を施すことができる。

本発明で光電変換素子として電気化学セル型の素子を用
いる場合はその光［光応答がより高いＳ／Ｎ比を与える
ためには、通常、感光性色素蛋白質が担持される作用極
は電気化学的にカソーデイック（ｃａｔｈｏｄｉｃ　）
な分極状態をとることが好ましい。カソーデイックな分
極状態は、該作用極に対極もしくは参照電極に対して外
部回路から負のバイアスを印加することによって達成さ
れる。

このバイアスは通常飽和カロメル電極（ＳＣＥ）に対し
てθ〜−／、好１しくは−ｏ、ｉ〜−〇。

！■の範囲である。

以下に本発明の実施例を示すが、本発明にかけるカラー
画像検出の手段はこれらに限られるものではない。

〔実施例／〕

Ｕｅｓｔｅｒｈａｌｔ　　らの方法に従”：）　テＨａ
　Ｉ　ｏ　−ｂａｃｔｅｒｉｕｍ　ｈａｌｏｂｉｕｍ　
　の菌よシバクテリオロドプシン（最大吸収波長！ｊ！
ｎｍ）ｆ感光性色素蛋白として含む紫膜を単離し、純水
に分散して吸光に／グ、０（！ｊｊｎｍ）の分散液を調
製した。また、Ｋ　、Ｓ　、Ｈｕａｎｇら”Ｆｅｄ。

ｐｒｏｃ、”第ａｏ巻、／ｌ！り頁＜１ｙｔｉ年）の方
法に順じて最大吸収波長をψＪＯｎｍとしたレトロ−ｒ
−レチナールを含むバクテリオロドプシンを作シ、この
膜断片を純水に分散して吸光度／コ、　Ｏ（ｌｊＯｎｍ
）の分散液を調製した。さらＩｃ、Ｆ　、’ｌ’ｏｋｕ
ｎａｇａと’ｒ　、Ｅｂｒｅｙ　。

“Ｂｉｏｃｂｅｍｉ　ｓ　ｌ　ｒｙ″　第１７巻、／り
７１頁（１９７１年）の方法に従って最大吸収波長を！
りＪｎｍとし７ｔ３．←−ジヒドロレチナールを含むバ
クテリオロドプシンを作Ｄ１　この膜を分散して吸光［
／、２．０（ｊＰＪｎｍ）の分散液を調製した。

ガラス基板上に設けられた膜厚、２ｏｏｏＡ、電導度ｊ
ｘ１０　　Ｑ　　　１）　のＩＴＯ薄膜を作用１！極に
用い、■ＴＯ薄膜をバター二／グ処理によって巾１００
μｍのり−）”＃ｉ！端子をもっｆｒ−１ｍｍスクエア
の電気的に独立した正方電極に分割した。

電極のパターニングは、ナフトキノ／ジアジド類（光レ
ジスト）を電極薄膜上に塗布し、パターン像を介して光
照射を行った後アルカリ処理を経て電極上にレジストの
パター７ｆ形成し、次いで電極をＺ　ｎ　／　Ｈαのエ
ッチフグ液で処理してからレジストヲ溶剤で除去すると
いう方法によって行った。

次にパターン化電極上へ、上記の各々のバクテリオロド
プシン膜の電着を実施した。３種のバクテリオロドプシ
ンを別々の電極上に担持させるために、初めに紫膜の分
散液の１０θμｇｔパターン化ＩＴＯの基板上に展開し
、上から白金板電極でこの分散液をはさんで厚さ約／ｍ
ｍの液層とした。次いで、基板上に設けｆｃＸＴｏ電極
から総数の／／３’ｆｔ：等間隔の位置から選択しこれ
らの電極の端子を全て上記の白金電極にＤＣ電源を介し
て連結し、■Ｔｏ端子と白金電極の間にＩＴＯ側が正と
なるようにｊ、ＯＶの電圧を６０秒間印加した。この操
作によってパターン化ＩＴＯｉｌ極上に紫膜の電着膜が
形成された。この膜の吸光度は約／、ＯＳ最吸収波長１
ｄ　！　＆　Ｏｎ　ｍ”？’４０７ｔ。

電着膜はＮ２気流下で乾燥させて乾膜とした。

次に愚色域の異なるレトロ−ｒ−レチナール型バクテリ
オロドプシン膜及び３．グージヒドロレチナール型バク
テリオロドプシン゛膜の電着膜を、残りのそれぞれ／／
３のＩＴＯパターン化電極電極に、同様の電着方法によ
って作製した。これらの電着膜の最大吸収はそれぞれお
よそ４ｔＪＯｎｍとｌ　００　ｎ　ｍＫみられた。第１
図はこれら３種のバクテリオロドプシン膜の光学吸収ス
イクトルを示す。

以上のようにして、３種のバクテリオロドプシンの電着
膜がパターン化ＩＴＯ電極上にそれぞれ交互に別々に形
成された。尚、基板上の配線部に電着された試料につい
ては赤外半導体レーザー（ｆＪＱｎｍ）のビーム照射に
よってこれを加熱させて失活させた。

次にバクテリオロドプシン膜を設けた基板上に対極とし
てＡｌはく（厚さ７０μｍ）を重ね、バクテリオロドプ
シン膜の各々と密着ｔ−Ｓちながらさらにこの上にガラ
ス基板を重ねて、目的のＩＴＯ／バクテリオロドプシン
配向膜／Ａｆｆのサンドイッチ型光ボルタイックセルを
ピクセルとするカラー受光素子を作製した。

素子の各ピクセルの作用電極（ＩＴＯ）端子を共通電極
である対極の端子とともにＭＯＳ−ＦＥＴを用いる光起
電力の信号変換素子に接続した。回路には画像処理系と
して各Ｉ’ｌ’０端子からの光起電力応答を二次元受光
面上の位置に対応させ、応答量の二次元分布を作製する
ための回路と、この分布をカラー画像に変換して表示す
るために画像表示装置へ信号を加工して入力するための
回路が接続されている。表示装置として、カラー３色の
画素からなるカラー液晶表示装置を用い、装置に画像処
理系からの出力信号を入力した。以上のようにしてカラ
ー画像受光素子と表示装置から戒るイメージセンシング
システムを構築した。第１図はこのシステムの回路を示
す。

受光素子へのイメージ入力＃１ｔｚＯＷキセノン灯から
カラーフィルターとパターンを通して青色（ａ３０ｎｍ
）、緑色（ｊｊＯｎｍ）、赤色（６ｒｏｎｍ）の文字画
像をそれぞれ素子面に入射して行った。

青色光で文字画像を入射すると表示素子に青色の文字画
像が表示され、赤色の光で文字画像を入射すると赤色の
文字画像が表示された。

緑色光の入射においては表示色に赤色の発色の混入が認
められたもののほぼ緑色の文字が再生され、本受光素子
がカラー画像の検出のために使用できることが示された
。

〔実施例λ〕

ここでＦｉｔ気化気化用セル型ピクセルいる青、緑、赤
の受光平面の３層構成から成るカラー受光素子の作製例
を示す。

透明導電性電極として膜厚コθｏｏＡ、導電率ＪＸｌｏ
　　Ω　　の　　のフッ素ドープ型Ｓ　ｎ　Ｏ２膜を担
持したガラス基板を実施例／と同様にバターニング処理
し基板上に！ｍｍｍｍスフウェア方微小電極とそのリー
ド端子を多数形成させた。さらにその上にフォトマスク
を介したパターニングによって光硬化型レジストによる
保護膜（厚さ約０、／μ７？＋　）　’ｋ　ＩＪ−ド線
の回路部のみにかぶせ、回路部の電気シールドを行った
。このようにして受光単位に当たるＳｎＯ２作用電極の
みが露出した基板を作製した。

次に基板上に実施列ｌで用いた２種のバクテリオロドプ
シンのＬＢ膜の被覆を行った。筐ず、紫膜の単分子膜を
水面上に作製するための展開溶液として、紫膜の吸光度
７．０（！ＡＯｎｍ）の分散＠　／　００　μ（ｌにヘ
キｆ　７　／　００　Ａ　（１、Ｄ　Ｍ　Ｆ−２０μ（
ｌｋ濃混合てＶｏｌｔｅｘミキサーと超音波照射によっ
て強制分散して紫膜の懸濁液を調製した。

こＱ懸濁液から上澄のヘキサンの一部を除去して得た液
を、展開溶液として、カルシウムイオンをｊｍＭ含む純
水相上に展開し、紫膜の配向する単分子膜を作製した。

このようにして得られた単分子膜の室温にかける表面圧
力（π）−分子占有面積（Ａ）の特ｈｔラングミュア・
フィルムバランス上で測定した結果ｔ−第２図に示した
。

単分子膜をパターｙ化Ｓ　ｎ　Ｕ　２基板のＳｎＯ□面
上に３０ｄｙｎ／ｃｍの一定表面圧力のもとて水平付着
法によって移し取る操作を４回行い、基板上の全面に１
４の単分子膜を累積した。累積膜は空気中に７時間放置
して乾燥させた。

次にこＯ紫膜の累積膜上に、イオン導′ＩＩｔ性のポリ
マー電解質の薄膜として０．１ＭのＫＣ１水溶液を含浸
させた硬膜化ゼラチンの薄膜（乾燥時の膜厚３μｍ）を
全面に重ねて密着させた。

さらにこのゼラチン電解質膜の上に対極として銀を平均
厚み、２００ｋに蒸着した透明電極を銀蒸着面が電解質
膜と密着するように重ね合わせた。

このようにしてＳｎＯ□／バクテリオロドプシンＬＢ膜
／にα水溶液／Ａｇの接合から成る透明薄層型の緑色感
光性の受光素子を作製した。この素子は波長ｊＡＯｎｍ
付近に紫膜に由来する極めて弱い吸収（吸光度約０．０
０ｊ）を示した。素子はエッヂ部の断面をエポキシ樹脂
によって覆い電解質をシールドした。

次いで実施列／で用いたレトロ−ｒ−レチナールを色素
として含む青色感光性のバクテリオロドプシン（吸収極
大１１３０ｎｍ）のＬＢ膜を使って、上で行ったのと同
じ工程によってピクセルから成る青色感光性の受ｙｔ、
素子を作製した。又、３．グージヒドロレチナールを色
素として含む赤感性のバクテリオロドプシン（吸収極大
ｊＰＯｎｍ）を同様に用いてピクセルから成る赤色感ｆ
ｔ、注の受光素子を作製した。

これら３種の感光域の異なる受光素子の薄層セルはそれ
ぞれ実ｔｓ例／と同様に各ピクセルの作用電極から独立
に取った端子と共通の対極から取った端子を外部の電流
測定回路ｔ−接続した。電流測定回路は直流電源と電流
検出装置を直列に接続した回路から成シ、作用極の電気
化学的電位が参照電極を兼ねた対極のＡ　ｇ／Ａ　ｇα
電極に対して制御されるしくみとなっている。

３種の受光素子を第２図に示したように光の入射する側
から青色感光素子、緑色感光素子、赤色感光素子１）７
１１（に重ね合わせて固定し、目的の力２−画像受光素
子を構築した。

これらの素子の光電応答を測定するために、作用極に対
極に対して一〇、４ｔＶのバイアスを印加した状態で１
ｒｏＷキセノ／灯から色フィルター全通して！！Ｏｎｍ
のバンド光を素子に入射したところ、緑色感ｙｔ、素子
中のピクセルに速い立上シの充電流応答が観測された。

第７図はこの応答の時間変化を示す。

電流測定回路の信号を実施例１と同様に平面並列画像処
理装置に入力し、処理された出力信号をカラー液晶表示
素子に入力して、カラー画像情報の検出システムを組立
てた。カラー３層構造から成る受光素子に／ｚｏＷキセ
ノ／灯からカラーフィルターを通して青、緑、赤から成
る３色の色文字情報ｔ　ＩＩＩ射したところ、表示素子
上にこれらの色文字が識別されて画像として表示された
。

〔実施例３〕 （電極基板の作製） 暑さ０．５ｍｍのガラス基板（２ｃｍｘ２ｃｍ）の両面
に設けられた膜厚４０００Å、電気伝導度５Ｘ１０”Ω
−’ｃｍ−’のＳ　ｎ　Ｏｘ薄膜を、光レジストを用い
たパターニング処理によって幅５０ミクロンの導電部が
連結された１辺６５０ミクロンの正方形の電極の集合に
加工した。パターニングはナブトキノンアジド系光レジ
ストをＳｎＯ２薄膜に塗設したのち、電極と回路のパタ
ーンを介して紫外線照射を行い、アルカリ現像処理を経
て基板上にＳ　ｎ　Ｏｘの画素のパターンを形成したの
ち、電極をＺｎ粉末と塩酸でエツチング処理し、最後に
レジストを溶剤で除去するという方法によって行った。

（紫膜のＬＢ膜の作製） Ｏｅｓｔｅｒｈａｌｔらの方法に従って、Ｈａｌｏｂａ
ｃｔｅｒｉｕｍＨａｌｏｂｉｕｍの菌体より密度勾配遠
心法を用いてバクテリオロドプシンと脂質からなる紫膜
の断片を分離精製し、純水に分散して吸光度１２．　Ｏ
（５２０ｎｍ）のケンダグ液を調整した。この紫膜のケ
ンダグ液１００マイクロリットルにヘキサン１００マイ
クロリツトルを添加してｖｏｔｔｅｘミキサーにより振
とうした後、ＤＭＦ２０マイクロリットルを添加して更
に振とうして、紫膜のコロイド状ケンダク液を作製した
。

多水種型の円形トラフを用い、このケンダグ液から上澄
みのヘキサンノ一部を除いた液をｌｄリン酸緩衝液（ｐ
Ｈ７）の水面上に展開し、紫膜のｍｏｎｏｌａｙｅｒを
作製した。（なお、この紫膜の吸収特性を第８図ａに示
した） このｍｏｎｏｌａｙｅｒを３０ｄｙｎ／ｃｍの表面圧力
まで圧縮した後、グルタルアルデヒドの３％の水溶液を
満たした水槽上に一定圧力でゆっくりと移動し、２０分
間の放置後、再びリン酸緩衝水溶液の水槽上に移動した
。ついでｍｏｎｏｌａｙｅｒを上記のＳｎＯ＊を極基板
の表面に水平付着法によって６層累積した紫膜の累積膜
を基板上に設けた（緑色感光バクテリオロドプシン（天
然紫膜）Ｆｉｔ、第９図の４）。

画素を構成する個々の電極の導線部には更に光バターニ
ングによって光硬化型レジストの保護膜（厚さｏ、１ミ
クロン）を設けて回路部分の絶縁シールドを行った。

一方、電極基板上のＳｎ０ｗ電極を取り囲む基板の両面
の縁には対極（参照極兼用）として、銀の蒸着膜（厚さ
８００人）をリング状に設けた。この銀電極は電気的に
連結し、この素子において共通の対極として利用される
ようにした。

（波長変換型バクテリオロドプシンの調整とＬＢ膜の作
製） 上記で調整した吸光度１５．０の紫膜ケンダグ液の０、
５ｍｌにヒドロキシルアミン塩酸塩の０．７５Ｍ水溶液
１０ｍ１を添加し、ＮａＯＨでｐＨを７．０に調整した
後、攪拌下でこの混合液に１５０Ｗのキセノン灯から４
５０ｎｍ以上の可視光を照射した。約６時間の照射によ
って紫膜がブリーチされて０膜となったのを確認した。

このケンダグ液を遠心して過剰のヒドロキシルアミンを
除去し、回収した０膜を４ｍｌの水に加えて振とうし、
再分散した。

次に、下記の構造を持つレチナールのナフタレン誘導体
の０．５ｍｇを１００ｍ１のエタノールに溶解しその５
０マイクロリツトルを上記の０膜の分散液に添加した。

ナフタレンレチナール （λｍａｘ　３６８ｎｍ） ナフタレンレチナールを添加した自脱分散液を２０°Ｃ
でおよび２時間インキュベートした結果、このレチナー
ル誘導体と白層中の淡白質（オプシン）とのシッフ結合
による長波長吸収（いわゆるオプシンシフト）のバンド
が４４０ｎｍをピークとして生じた。その吸収特性を第
８図すに示した。

このようにして再構成されたナフタレンレチナール置換
型バクテリオロドプシン（Ｎｐ−ｒｅｔｉｎａｌ−ｔ＋
Ｒ）の膜分散液を用いて紫膜の場合と同様な手段でｍｏ
ｎｏｌａｙｅｒを作製し、この膜をすてに紫膜を累積し
た５ｎＯｔｔ極基板の面とは反対側のＳｎＯ３層の面に
３０ｄｙｎ／ｃｍの表面圧力下で水平付着法により１２
層累積した（青色感光バクテリオロドブシン誘導体層。

第９図の３）。

更に、下記の構造を持つ３，４−ジヒドロレチナールを
上記のナフタレンレチナール誘導体に代える他は同様に
して白層中の蛋白質と結合させて、３゜４−ジヒドロレ
チナールの置換したバクテリオロドプシンを調整した。

このロドプシンは６００ｎｍにオプシンシフトの吸収ピ
ークを示した。この吸収特性を第８図Ｃに示した。

３．４−ジヒドロレチナール この長波変換型バクテリオロドプシン誘導体の膜（即ち
背腹）も上記の方法によってｍｏｎｏｌａｙｅｒを形成
させたのち、別に用意したもう一つのパターン化りｎ○
、電極基板上のＳｎ○７面上に３０ｄｙｎ／ｃｍの表面
圧力のもとで１２層累積した（赤色感光バクテリオロド
プシン誘導体層。第９図の５）。

ここで用いた電極基板は厚さ０．５ｍｍのガラス基板の
片面に厚さ４０００Åのパターン化Ｓｎ０３層が設けら
れておりもう一方の面には色調調整のために６２０ｎｍ
以下の可視域の光を光学的にカットする下記の色素のス
ピンコード膜（第９図の７）が設けられている。

（素子の作製） ２種の電極基板上に設けられた３種のバクテリオロドプ
シン被膜Ｓｎｏ！電極の集団と共通の銀電極の各々から
基板末端に導がれたリード端子に銅線を接合してオーミ
ックコンタクトをとり、接合部および銅線部を絶縁性樹
脂で保護した。次いで第９図に示したように、２種の電
極基板ｌおよび１′を平行に向かい合わせて厚さ０．５
ｍｍのテフロン製スペーサ８で隔離し、この電極部全体
を０゜５Ｍの塩化カリウムを電解質として含むゼラチン
とポリアクリルアミド（重量比１：１）の混合溶液（２
０重量％、Ｉ）Ｈ７，５，温度４０℃）１０が収められ
たパイレックスガラス製の偏平セル９の中に収納した。

セルを２０℃に冷却してゼラチン／ポリアクリルアミド
の電解質ゲルを固化させ、第９図に示した構造の薄層型
セルを作製した。ここでセルの外表面は全面が静電シー
ルドの目的でＩＴＯ薄膜（これはＡ１蒸着膜に代えても
よい）で覆われており、また内包される電解質ゲルは窒
素ガスで置換したのち、セル中に密閉した。

（光電流信号の測定） ３種のバクテリオロドプシン被覆Ｓｎ○、！極の集団（
４００個×３種）の全てに対極の銀電極（実際には銀／
塩化銀電極として機能）に対して−０゜４■の定電圧を
並列に印加した。Ｓ　ｎ　Ｏｓ電極の各々と対極間を流
れる微量電流（約２ｎＡ）を電圧に変換する回路を組み
、これを各々の５ｎＯｚｔ極（即ち画素に相当）で発生
する微小電極を電極（画素）間を走査しなからｌ電極部
たり０．５ｍ５ｅｃ以内で順次検出する走査回路と接続
した。このようにして本質的には固体撮像デバイスと同
様な二次元エリアセンサと走査回路からなるセンシング
システムを構築した。

３種（３色）のバクテリオロドプシン電極が与える光電
流の効率は、天然のバクテリオロドプシン（紫膜）が最
も高く、次いで３．４−ジヒドロレチナール誘導体、ナ
フタレンレチナール誘導体の順に低下する傾向にある。

従って、回路にはこの充電流効率の差を電気的に補正す
るための機能を設けた。

素子を露光用の窓の開いた光密なボックスの中に入れ、
この窓にはカメラ用のメカニカルシャッター（Ｂ　−１
１５００ｓｅｃ）を組み込んだ。

素子に対し、光学フィルターとパターンマスクを通して
１５０ｗキセノン灯を光源として１１５０ｓｅｃの露光
を行った。用いたフィルターは 青色：富士バンドパスフィルターＢＰＢ４５緑色：富士
バンドパスフィルターＢＰＢ５５赤色：富士カットフィ
ルター５Ｃ６２ （いずれも富士写真フィルム■製） であった。

青色、緑色、赤色のそれぞれの光の照射に対して、ナフ
タレンレチナール誘導体被覆電極（を極１）、天然バク
テリオロドプシン被覆電極（を極２）、３．４−ジヒド
ロレチナール誘導体被覆電極（電極３）の上でそれぞれ
光電流が検出され、光電流はパターンマスクの形状に対
応した形で電極画素のネットワーク上で光電流のＯＮ、
　ＯＦＦの二次元パターンを形成した。

第１０図は３色の光を素子に照射したときの電極１〜３
に生じた光電流の信号をストレッジ型オシロスコープで
モニターした結果を示したものである。３色の光に対し
、波長変換型バクテリオロドプシン誘導体（青色感光性
と赤色感光性）と天然バクテリオロドプシン（緑色感光
性）のそれぞれが色を識別して応答していることが判る
。

以上の結果から、本発明の素子がカラーイメージセンサ
−として機能することがわかった。

【図面の簡単な説明】

（以下余白） 第１図は本発明の素子の模式図であシ、／、　、２．　
Ｊばそれぞれ青色受光単位（ピクセル）、緑色受光単位
、赤色受光単位、 ４ｔはカラー画素単位、 ！は基板を含む受光平面を示す。 第２図は本発明の素子の別の例の断面模式図であシ、 ／、１１３は第１図と同様で、 ６．７、♂はそれぞれ青色受光平面、緑色受光平面、赤
色受光平面、 りは支持体（基板）を示す。 第３図は作用電極／感光性色素蛋白質／対極の積層構造
から戒る本発明のカラー画像受光単（ｉを７バし＼ ／は透明支持体、２は作用電極、３は対極、ψ、！、ｔ
はそれぞれ青感性、緑感性、赤感性の感光性色素蛋白質
の薄膜を示す。 第グ図は波長変換型バクテリオロドプシンの薄膜の光学
吸収スイクトルを示し、 ／はレトロ〜ｒ−レチナール型バクテリオロドプシン 、２Ｆｉ通常のレチナール型バクテリオロドプシン３は
３．←−ジヒドロレチナール型バクテリオロドプシン を示す。 第１図は本発明の素子と画像表示装置を結ぶ回路図であ
シ、 ／は対極基板１．２はバクテリオロドプシンを接合した
作用電極が作る単一ピクセルを示す。 Ｖｌ、ｖ２、Ｖ、Ｆｉ各ピクセルＰ□、Ｐ２、Ｐｎに所
属する信号変換素子（例えばＰＥＴなとの素子）であシ
、 ４ｔは電気信号の二次元情報並列処理装置、！は二次元
画像のカラー表示装置である。 第を図Ｖｉ実施例λのバクテリオロドプシンの単分子膜
のπ−八へ線を示すグラフである。 第７図は本発明の素子の充電流応答特性を示すグラフで
ある。 第８図はバクテリオロドプシン類の吸収特性を示すグラ
フである。 ａ：天然バクテリオロドプシン ｂ＝ナフタレンレチナール誘導体 ｃ：３１−　ジヒドロレチナール誘導体第９図は本発明
の素子の概念図である。図中、１、　　Ｉ’　　透明電
極基板 ２　　　　５ｎＯｓｔ極層（正方形電極のピクセルのネ
ットワーク） ３　　　　青色感光バクテリオロドプシン誘導体層 ４　　　　緑色感光バクテリオロドプシン誘導体層 ５　　　　赤色感光バクテリオロドプシン誘導体層 ６　　　　対極（銀／塩化銀電極、リング状）７　　　
　フィルター染料層 ８　　　　スペーサー ９　　　　セル容器 １０　　　　　を解質ゲル 第１Ｏ図は実施例３の素子の各電極の青色、緑 色、 赤色に対する光電流の変化を示すグラフである。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）電極上に感光性色素蛋白質の配向膜を担持してな
   る光電変換機能を持つ受光単位を有し、かつ感光性色素
   蛋白質の感光波長が異なる受光単位の組合せを複数有す
   ることを特徴とするカラー画像受光素子。
2. （２）前記感光性色素蛋白質がバクテリオロドプシンお
   よびその類似体から選択されることを特徴とする請求項
   １記載のカラー画像受光素子。
3. （３）前記光電変換機能を持つ受光単位が、感光性色素
   蛋白質とイオン伝導性の電解質が接合された構造を持つ
   電気化学セルから構成されることを特徴とする請求項１
   記載のカラー画像受光素子。
4. （４）前記電極が酸化スズおよび／または酸化インジウ
   ムであることを特徴とする請求項１記載のカラー画像受
   光素子。
5. （５）前記カラー画像受光素子が、天然のバクテリオロ
   ドプシンとその異性体の中から選ばれる吸収波長域の異
   なる少なくとも２種のバクテリオロドプシン類似体をそ
   れぞれ含む脂質膜が、互いに平行に配置された酸化スズ
   もしくは酸化インジウムからなる透明電極上にそれぞれ
   設置されて複数の感光性電極を形成し、これら複数の感
   光性電極に対して電気的に共通の対極が共通の電解質を
   介して接合してなるものであることを特徴とする請求項
   １記載のカラー画像受光素子。
6. （６）バクテリオロドプシンを含む脂質膜がラングミュ
   アープロジェット法によって形成される該蛋白質の単分
   子膜または累積膜であることを特徴とする請求項５記載
   のカラー画像受光素子。
7. （７）電解質が高分子電解質であることを特徴とする請
   求項５記載のカラー画像受光素子。