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Hintergrund der Erfindung
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Diese
Offenbarung betrifft allgemein optische Datensysteme und im Speziellen
einen authentifizierbaren optischen Datenträger und Systeme zur Authentifizierung
optischer Datenträger
und Verfahren davon.
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Milliarden
von Dollar gehen jedes Jahr auf Grund von Verletzungen des Urheberrechts
verloren. Ein häufiger
Einkommensverlust findet statt durch die nicht autorisierte Vervielfältigung
und Weitergabe optischer Medien, zum Beispiel Compact Discs (CDs) und
Digital Video Discs (DVDs). Es haben zahlreiche Versuche stattgefunden,
das Kopieren von Datenträgern
zu verhindern und den Zugriff auf Daten auf nicht autorisierten
Kopien von Datenträgern
zu begrenzen. Solche Verfahren schließen Kodierungsmuster, das Auftragen
von Beschichtungen oder das "Brennen" von Bereichen auf
dem Datenträger
ein, was zu Fehlern im Datenstrom führt. Software, die in den Medien
kodiert ist, "sucht" diese Fehler, und
falls solche vorhanden sind, darf der Rest der Software ausgeführt werden.
Leider sind diese Verfahren leicht zu umgehen. Software-Programme
wie "CDclone" oder "Blindwrite/Blindcopy" suchen sogar diese
Kopierschutzbereiche im Datenstrom und reproduzieren sie, sodass
die Kopie dem Original ähnlich
ist.
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In
Cyr u. a.,
U.S.-Patentnummer
6,099,930 werden Markierungsmaterialien in Materialien
wie digitale Compact Discs als Mittel eingebracht, um die Authentizität der Compact
Discs zu bestimmen. Ein Fluorophor im nahen Infrarotbereich wird
in die Compact Disc durch Beschichtung, Zumischen, Mischen oder
Copolymerisation eingearbeitet. Fluoreszenz ist erfassbar, wenn der
Fluorophor elektromagnetischer Strahlung ausgesetzt wird, die eine
Wellenlänge
im Bereich von 670 Nanometern bis 1100 Nanometern hat. Eine Beleuchtungsquelle
liefert Erregerlicht, das auf die Compact Disc auftritt oder in
sie eindringt. Sobald er angeregt wurde, sendet der Fluorophor im
nahen Infrarotbereich Licht mit einer größeren Wellenlänge als
der entsprechenden Wellenlänge
des Erregerlichts aus. Mindestens ein Teil des Fluoreszenz-Lichts
und ein Teil des Erregerlichts werden von der Compact Disc reflektiert
und auf eine Kamera gerichtet. Die Kamera erzeugt dann ein elektrisches
Signal, das geeignet ist, ein Bild direkt auf einem Betrachtungsmittel
zu erzeugen. Die Compact Disc wird dann von einem Benutzer authentifiziert,
der das Bild sieht, oder von einer Bilderkennungs-Vorrichtung/einem
Bilderkennungs-Software-Prozess.
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US-A-5706266 (vergleiche
den Oberbegriff der Ansprüche
1 und 6) offenbart einen Datenträger zur
optischen Speicherung zur Verwendung in einem optischen Speichersystem,
das eine Speicheschicht einschließt, welche unterbrochen werden
kann, wenn ein Laserstrahl mit ausreichender Intensität darauf fokussiert
wird. Der Datenträger
für optische
Speicherung hat eine transparente Substratschicht auf einer Seite
der Speicherschicht und eine Lackschicht auf der anderen Seite der
Speicherschicht. Die vom Laserstrahl erzeugten Unterbrechungen sind
ausgewählt,
um visuell lesbare und/oder maschinenlesbare Muster zu erzeugen.
Zur Reduzierung des Schadens an anderen Abschnitten des optischen
Datenträgers als
der Speicherschicht wird die Speicherschicht dem Laserstrahl vor
dem Aushärten
oder vor dem Auftragen und Aushärten
der Lackschicht ausgesetzt. Der optische Datenträger kann von dem Typ sein,
auf den während
der Herstellung Daten geschrieben werden, oder der Datenträger kann
von dem Typ sein, auf den nach der Herstellung des optischen Datenträgers Daten
aufgetragen werden. Die Muster auf dem optischen Datenträger können in
Form optischer Strichcodes vorliegen. In einer Anwendung, welche
die Art von Datenträger
betrifft, auf den Daten nach der Herstellung geschrieben werden
können,
wird das Muster, das vom Auftreffen des Laserstrahls auf den Datenträger resultiert,
von einer optischen Lesevorrichtung abgelesen und im Datenformat
auf den Datenträger übertragen.
Die resultierenden eingebetteten Zeichen werden in Verbindung mit
auf dem Medium gespeicherten Dateien verwendet, um für Sicherheit vor
unerlaubtem Zugriff auf die Dateien zu sorgen. Zusätzlich können bei
beschreibbarem optischem Speichermedium die eingebetteten Zeichen
verwendet werden, um zu verhindern, dass nicht autorisiertes Material
auf dem optischen Speichermedium gespeichert wird.
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WO-A-00/14734 offenbart
ein optisches lesbares Datenspeicher-Medium, das ausgebildet ist, um
Primärdaten
und Sicherheitsdaten zu tragen. Ein Strahl wird auf eine Datenspeicher-Oberfläche des optisch
lesbaren Datenspeicher-Mediums gerichtet und reflektierte Signale
werden in elektrische Signale umgewandelt, wobei die Signale verarbeitet
werden, um die Anwesenheit von Primärdaten zu überprüfen, die sich auf dem optisch
lesbaren Datenspeicher-Medium befinden, und von Sicherheitsdaten,
die sich auf dem Medium befinden. Typischerweise wird eine Ausgabe
(wie zum Beispiel Video oder Audio) zur Ausgabe der Primärdaten nur
nach Erfassung entsprechender Sicherheitsdaten gestattet.
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US-A-2003/0076775 offenbart
einen optischen Datenträger,
der eine erste Informationsschicht und eine zweite Informationsschicht
zum Speichern von Informationen umfasst, sodass durch einfallendes
Licht die Informationen reproduziert oder erfasst und reproduziert
werden, und der eine Burst Cutting Area (BCA) umfasst, welche in
der ersten Informationsschicht geformt ist und in welcher individuelle
Identifikations-Informationen, die spezifisch für den optischen Datenträger vergeben
werden, gespeichert werden.
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Kurze Beschreibung der Erfindung
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Ein
authentifizierbarer optischer Datenträger und Systeme zur Authentifizierung
optischer Datenträger
und Verfahren davon werden bereit gestellt, vergl. Ansprüche 1, 6
bzw. 7. Ein optischer Datenträger,
zum Beispiel optische Medien, wird mit komplexen Merkmalen markiert,
die nicht einfach durch Kopierprogramme zu duplizieren sind. Weiter
sucht Software, die in den Medien kodiert ist, nach diesen Merkmalen
auf dem Datenträger und
vergleicht die erfassten Informationen von einer Analog-Digital-Erfassungskarte
oder einer anderen Art von Datenerfassungs-Vorrichtung, wie zum
Beispiel einem Mikroprozessor-Chip, mit einer vordefinierten Signatur,
die in den Software-Code einprogrammiert oder vom Datenträger gelesen
wird. Nach erfolgreicher Erkennung der Signatur darf die Software
auf dem optischen Datenträger
ausgeführt
werden.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird gemäß Anspruch 1 ein optischer
Datenträger
bereitgestellt, der Folgendes umfasst: eine reflektierende Schicht,
ein optisch transparentes Substrat, wobei das Substrat zwischen
der reflektierenden Schicht und einer Lichteinfall-Oberfläche des
optischen Datenträgers
angeordnet ist, eine Datenschicht, die zwischen dem Substrat und
der reflektierenden Schicht angeordnet ist, wobei die Datenschicht
eine vordefinierte Signatur einschließt, und mindestens ein optisch
messbares Merkmal, wobei das mindestens eine Merkmal zur Authentifizierung des
optischen Datenträgers
mit der vordefinierten Signatur verglichen wird.
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Gemäß einer
anderen Ausführungsform
wird gemäß Anspruch
6 ein System zur Authentifizierung eines optischen Datenträgers bereitgestellt.
Das System umfasst ein Diskettenlaufwerk zum Tragen und Drehen eines
optischen Datenträgers,
der mindestens ein Merkmal einschließt, eine Lichtquelle, um Licht
auf das mindestens eine Merkmal zu lenken, mindestens einen optischen
Signalaufnehmer, um Licht zu erfassen, das von dem mindestens einen Merkmal
ausgesendet wird, wobei das erfasste Licht eine vordefinierte Signatur
anzeigt, einen Analog-Digital-Wandler, um eine Intensität des erfassten
Lichts zu quantifizieren, und einen Prozessor, um zu bestimmen,
ob die Intensität
des Lichts der vordefinierten Signatur entspricht, wobei, wenn die
Intensität der
vordefinierten Signatur entspricht, der optische Datenträger authentifiziert
ist.
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In
einer weiteren Ausführungsform
wird gemäß Anspruch
7 ein Verfahren zur Authentifizierung eines optischen Datenträgers bereitgestellt,
wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Präparieren eines
optischen Datenträgers
mit mindestens einem optischen Merkmal, Messen der Intensität von erfasstem
Licht von dem mindestens einen optischen Merkmal und Vergleichen
der gemessenen Intensität mit
einer vordefinierten Signatur, wobei, wenn die gemessene Intensität und die
vordefinierte Signatur übereinstimmen,
der optische Datenträger
gelesen werden darf.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die
obigen und andere Aspekte, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden deutlicher anhand der folgenden detaillierten Beschreibung
in Verbindung mit den beigefügten
Zeichnungen, worin:
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1 eine
Draufsicht eines Datenträgers
ist, der eine Vielzahl von Merkmalen einschließt;
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2 eine
Querschnitts-Ansicht eines optischen Datenträgers ist, der ein Merkmal einschließt;
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3 ein
Blockdiagramm eines exemplarischen Systems zur Authentifizierung
eines optischen Datenträgers
ist;
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4 ein
Flussdiagramm ist, das ein Verfahren zur Authentifizierung eines
optischen Datenträgers
darstellt, und
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5 ein
Graph ist, der quantitative Signalerfassung mehrerer Authentifizierungsbereiche
auf einem Datenträger
darstellt, worin Zeit in Mikrosekunden den relativen Abstand auf
dem optischen Medium anzeigt.
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Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden hierin im Folgenden mit Bezug
auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben. In der folgenden Beschreibung werden bekannte
Funktionen oder Konstruktionen nicht detailliert beschrieben, damit
die Erfindung nicht mit unnötigen Details
an Klarheit verliert wird.
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Ein
authentifizierbarer optischer Datenträger und ein System und Verfahren
zur Authentifizierung des optischen Datenträgers werden bereitgestellt. Merkmale
werden in den optischen Datenträger
integriert, zum Beispiel Farbenschichten, Farben in einem Polycarbonat-Substrat
usw. und der optische Datenträger
wird in ein CD-Laufwerk eingelegt, das analoge Lichtstärken-Werte
erfassen kann. Die analoge Ausgabe des Laufwerks wird erfasst und
in digitale Form umgewandelt. Software, die auf dem System ausgeführt wird,
steuert die Erfassung des Analogsignals und die Analyse der digitalen
Form des Analogsignals. Die Daten vom Signal/von den Signalen werden
mit einer vordefinierten Signatur verglichen, die in dem Datenstrom
auf dem optischen Datenträger
kodiert ist. Wenn die erfassten Daten der Signatur entsprechen,
wird der Datenträger
als authentisch betrachtet und der Rest der Software auf dem Datenträger darf
gelesen und ausgeführt
werden. Eine nicht autorisierte Kopie des Datenträgers, welche
die identifizierenden Merkmale nicht enthält, wird nicht die korrekte
Signatur haben, wenn sie von einem Computer gelesen wird. In diesem
Fall darf die Software vom optischen Datenträger nicht ausgeführt werden.
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Unter
Bezugnahme auf die 1 wird ein exemplarischer optischer
Datenträger 100 dargestellt.
Der Datenträger 100 wird
allgemein aus einem spritzgeformten Stück Polycarbonat-Kunststoff
hergestellt, in den mikroskopische Beulen eingeprägt sind,
welche als eine einzige kontinuierliche Spiralspur von Daten angeordnet
sind, wie im Fachgebiet bekannt. Die Beulen bilden eine Reihe von
Vertiefungen und Erhebungen, d. h. Nicht-Beulen-Bereichen, die als digitale Daten, d.
h. Nullen und Einsen, kodiert werden, wenn der Datenträger im Laufwerk
gelesen wird. Eine reflektierende Metallschicht, typischerweise
Aluminium, wird auf den Kunststoff aufgesprüht, der die Beulen bedeckt,
und dann wird, im Falle von Compact Discs (CDs), eine dünne Acrylschicht über das
Aluminium geschichtet, um es zu schützen. Bei DVDs wird das metallisierte
Substrat mit Hilfe eines UV-aushärtbaren
Klebstoffes mit einem anderen Polycarbonat-Substrat verbunden.
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2 ist
eine Querschnitts-Ansicht des optischen Datenträgers 100, der mindestens
ein Merkmal enthält.
In verschiedenen Ausführungsformen schließt der optische
Datenträger 100 eine
Vielzahl von Schichten ein. Diese Schichten schließen Folgendes
ein, sind aber nicht darauf beschränkt: eine erste Substratschicht 202 (Substratschicht
1), die einen Thermoplasten, wie zum Beispiel ein Polycarbonat oder
dergleichen, umfasst, eine zweite Substratschicht 210 (Substratschicht
0), die ebenfalls einen Thermoplasten, wie zum Beispiel ein Polycarbonat oder
dergleichen, umfasst, eine reflektierende Schicht 206,
die ein Metall, wie zum Beispiel Al, Ag oder Au oder dergleichen,
umfasst, wahlweise entweder eine Datenschicht, die Bereiche von
Vertiefungen und Erhebungen umfasst, welche in dem zweiten Substrat
geformt sind, und/oder eine Aufzeichnungsschicht 208, die
ein aufzeichnungsfähiges
Material, wie zum Beispiel Phthalocyanin oder dergleichen, oder
ein neu beschreibbares Material umfasst, wie zum Beispiel ein magneto-optisches
(MO-)Material, ein Phasen-Wechsel-Material, ein Chalkogenid oder dergleichen,
eine Klebstoff-Schicht 204 und eine Merkmal-Schicht 212,
die Bereiche des zweiten Substrats (Schicht 0) bedeckt. Wahlweise
kann die Merkmal-Schicht Bereiche der reflektierenden Schicht 206 oder
der Aufzeichnungsschicht 208 bedecken. Wahlweise können die
Merkmale in Bereichen der zweiten Substratschicht 210 verteilt
sein. Wahlweise kann der optische Datenträger mehrere Datenschichten,
wie in DVD9-, DVD10- und DVD18-Formaten,
enthalten. Wahlweise kann der optische Datenträger ein Polycarbonat-Substrat
enthalten, wie in CDs, oder zwei Substrate, wie in DVDs. Jede der
Schichten ist im Folgenden detaillierter beschrieben.
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Der
Kunststoff, der sowohl für
das erste Substrat 202 als auch für das zweite Substrat 210 verwendet
wird, sollte späteren
Verarbeitungsparametern (zum Beispiel Auftragen späterer Schichten)
widerstehen können,
wie zum Beispiel Zerstäubungs-Temperaturen
von ungefähr
Raumtemperatur (ungefähr
25°C) bis
zu ungefähr
150°C, und
späteren Aufbewahrungsbedingungen
(zum Beispiel in einem heißen
Fahrzeug mit Temperaturen bis zu ungefähr 70°C). Das heißt, es ist wünschenswert,
dass der Kunststoff ausreichende thermische und mechanische Stabilität hat, um
während
der verschiedenen Schicht-Auftragungs-Schritte sowie während der
Aufbewahrung durch den Endbenutzer Verformung zu vermeiden. Mögliche Kunststoffe
schließen
Thermoplast-Kunststoffe mit Glasübergangstemperaturen von
ungefähr
100°C oder
mehr, bevorzugt ungefähr 125°C oder mehr,
stärker
bevorzugt ungefähr
140°C oder
mehr und noch stärker
bevorzugt ungefähr 200°C oder mehr
ein (zum Beispiel Polyetherimide, Polyetheretherketone, Polysulfone,
Polyethersulfone, Polyetherethersulfone, Polyphenylenether, Polyimide,
Polycarbonate usw.), wobei Materialien mit Glasübergangstemperaturen von mehr
als ungefähr 250°C stärker bevorzugt
werden, wie unter anderem Polyetherimid, bei dem m-Phenylendiamin
durch Sulfondianilin oder Oxydianilin ersetzt wurde, sowie Polyimide,
wobei Kombinationen mindestens einen der oben stehenden Kunststoffe
und andere umfassen. Im Allgemeinen werden Polycarbonate verwendet.
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Einige
mögliche
Beispiele für
erste Substrat- und zweite Substrat-Materialien schließen Folgendes ein,
sind aber nicht darauf beschränkt:
amorphe, kristalline und semi-kristalline thermoplastische Materialien,
wie zum Beispiel Polyvinylchlorid, Polyolefine (einschließlich, aber
nicht beschränkt
auf lineare und zyklische Polyolefine und einschließlich Polyethylen, chloriertem
Polyethylen, Polypropylen und dergleichen), Polyester (einschließlich, aber
nicht beschränkt
auf Polyethylenterephthalat, Polybutylenterephthalat, Polycyclohexylmethylenterephthalat
und dergleichen), Polyamide, Polysulfone (einschließlich, aber
nicht beschränkt
auf hydrierte Polysulfone und dergleichen), Polyimide, Polyetherimide,
Polyethersulfone, Polyphenylensulfide, Polyetherketone, Polyetheretherketone,
ABS-Harze, Polystyrole
(einschließlich,
aber nicht beschränkt
auf hydrierte Polystyrole, syndiotaktische und ataktische Polystyrole, Polycyclohexylethylen,
Styrol-co-acrylonitril, Styrol-co-maleinsäureanhydrid
und dergleichen), Polybutadien, Polyacrylate (einschließlich, aber
nicht beschränkt
auf Polymethylmethacrylat (PMMA), Methylmethacrylat-polyimidcopolymere
und dergleichen), Polyacrylonitril, Polyacetale, Polycarbonate, Polyphenylenether
(einschließlich,
aber nicht beschränkt
auf diejenigen, die abgeleitet sind von 2,6-Dimethylphenol und Copolymeren
mit 2,3,6-Trimethylphenol und dergleichen), Ethylenvinylacetatcopolymere,
Polyvinylacetat, Flüssigkristall-Polymere, Ethylentetrafluorethylencopolymer,
aromatische Polyester, Polyvinylfluorid, Polyvinylidenfluorid, Polyvinylidenchlorid
und Tetrafluorethylene (zum Beispiel Teflone).
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Der
optische Datenträger
100, zum Beispiel Datenspeicher- Medium,
kann hergestellt werden, indem zunächst das Substrat-Material mit Hilfe
eines herkömmlichen
Reaktionsgefäßes hergestellt
wird, das verschiedene Vorläufersubstanzen
angemessen mischen kann, wie zum Beispiel eines Einschnecken- oder
Doppelschneckenextruders, Kneters, Mischers oder dergleichen. Der
Extruder sollte bei einer ausreichend hohen Temperatur gehalten
werden, um die Substrat-Material-Vorläufer zu schmelzen, ohne ihre
Zersetzung zu verursachen. Für
Polycarbonat können
zum Beispiel Temperaturen in einem Bereich zwischen ungefähr 220°C und ungefähr 360°C verwendet
werden und vorzugsweise in einem Bereich zwischen ungefähr 260°C und ungefähr 320°C. Ähnlich sollte
die Verweilzeit im Extruder kontrolliert werden, um die Zersetzung
zu minimieren. Verweilzeiten von bis zu ungefähr 2 Minuten (min) oder mehr
können
verwendet werden, wobei bis zu ungefähr 1,5 Minuten bevorzugt und
bis zu ungefähr 1
Minute besonders bevorzugt werden. Vor der Extrusion in die gewünschte Form
(typischerweise Pellets, Folie, Bahn oder dergleichen) kann die
Mischung wahlweise gefiltert werden, zum Beispiel durch Schmelz-Filtern,
die Verwendung einer Siebplatte oder Kombinationen davon oder dergleichen,
um unerwünschte
Verunreinigungen oder Zersetzungsprodukte zu entfernen.
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Sobald
die Kunststoff-Zusammensetzung hergestellt wurde, kann sie mit Hilfe
verschiedener Formverfahren, Verarbeitungs-Verfahren oder Kombinationen davon zum
Substrat geformt werden. Mögliche
Verfahren schließen
Spritzgießen,
Foliengießen,
Extrusion, Pressformen, Blasformen, Prägen und dergleichen ein. Sobald
das Substrat hergestellt wurde, kann zusätzliche Verarbeitung, wie zum
Beispiel Elektroplattierung, Beschichtungsverfahren (zum Beispiel
Rotationsbeschichtung, Spritzen, Aufdampfen, Siebdruck, Tintenstrahldruck,
Laserbearbeitung (Markierung oder Ablation), Streichen, Tauchen
und Ähnliches),
Laminierung, Sputtern und dergleichen eingesetzt werden, sowie Kombinationen, die
mindestens eines der oben stehenden Bearbeitungs-Verfahren umfassen,
um gewünschte
Schichten auf das Substrat aufzutragen oder die Substrat-Oberfläche zu verändern. Typischerweise
hat das Substrat eine Dicke von bis zu ungefähr 600 Mikron.
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Bei
aufzeichnungsfähigen
Medien werden die Daten durch Laser kodiert, der eine aktive Datenschicht
beleuchtet, welche einer Phasenänderung unterzogen
wird und so eine Reihe stark reflektierender oder nicht reflektierender
Bereiche erzeugt, die den Datenstrom bilden. Bei diesen Formaten
wandert ein Laserstrahl zunächst
durch ein optisch transparentes Substrat, bevor er die Datenschicht
erreicht. An der Datenschicht wird der Strahl entweder reflektiert
oder nicht, abhängig
von den kodierten Daten. Das Laserlicht wandert dann zurück durch
das optisch transparente Substrat und in ein optisches Detektor-System, wo die Daten
interpretiert werden. So wird die Datenschicht zwischen dem optisch transparenten
Substrat 210 und der reflektierenden Schicht 206 angeordnet.
Die Datenschicht(en) für eine
optische Anwendung ist/sind typischerweise Vertiefungen, Rillen
oder Kombinationen davon auf der Substratschicht. Vorzugsweise wird
die Datenschicht in die Substrat-Oberfläche eingebettet. Typischerweise
erzeugt ein Spritzgieß-Kompressions-Verfahren das Substrat,
wobei eine Form mit einem geschmolzenen Polymer, wie hierin definiert, gefüllt wird.
Die Form kann eine Vorform, einen Einsatz usw. enthalten. Das Polymer-System
wird gekühlt
und während
es noch in einem zumindest teilweise geschmolzenen Zustand ist,
komprimiert, zum Einprägen
der gewünschten
Oberflächen-Merkmale, zum
Beispiel Vertiefungen und Rillen, angeordnet in spiralförmiger konzentrischer
oder anderer Ausrichtung, in die gewünschten Abschnitte des Substrats, d.
h. auf eine oder beide Seiten in den gewünschten Bereichen.
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Mögliche Daten-Aufzeichnungsschichten 208 für magnetische
oder magneto-optische Anwendungen können jedes Material umfassen,
das abrufbare Daten speichern kann, und Beispiele schließen Folgendes
ein, sind aber nicht darauf beschränkt: Oxide (wie zum Beispiel
Silikonoxid), Seltenerdmetalle-Übergangsmetall-Legierungen,
Nickel, Cobalt, Chrom, Tantal, Platin, Terbium, Gadolinium, Eisen, Bor,
andere und Legierungen und Kombinationen, die mindestens eines der
oben Stehenden umfassen, organische Farbstoffe (zum Beispiel Farbstoffe
vom Typ Cyanin oder Phthalocyanin) und anorganische Phasenübergangs-Verbindungen
(zum Beispiel TeSeSn, InAgSb und dergleichen).
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Wahlweise
kann eine Schutzschicht/können Schutzschichten, die
vor Staub, Ölen
und anderen Verunreinigungen schützen,
auf jede der Schichten aufgetragen werden. Die Schutzschicht kann
eine Dicke von mehr als ungefähr
100 Mikron (μM)
bis weniger als ungefähr
10 Angström
(Å) haben,
wobei in manchen Ausführungsformen
eine Dicke von ungefähr
300 Å oder
weniger bevorzugt wird und eine Dicke von ungefähr 100 Å oder weniger besonders bevorzugt
wird. Die Dicke der Schutzschicht(en) wird normalerweise zumindest
teilweise durch die verwendete Art von Lese-/Schreib-Mechanismus
bestimmt, zum Beispiel magnetisch, optisch oder magneto-optisch.
Mögliche
Schutzschichten schließen Folgendes
ein: korrosionsverhütende
Materialien, wie zum Beispiel Gold, Silber, Nitride (zum Beispiel unter
anderem Siliziumnitride und Aluminiumnitride), Carbide (zum Beispiel
unter anderem Siliziumcarbid), Oxide (zum Beispiel Siliziumdioxid
und andere), polymere Materialien (zum Beispiel Polyacrylate oder Polycarbonate),
Kohleschicht (Diamant, diamantartiger Kohlenstoff und dergleichen),
unter anderem, und Kombinationen, die mindestens eines der oben stehenden
Materialien umfassen.
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Wahlweise
kann eine dielektrische Schicht/können dielektrische Schichten,
die typischerweise auf einer oder beiden Seiten der Datenschicht
aufgetragen und oftmals als Wärmeregler verwendet
werden, typischerweise eine Dicke von bis zu oder mehr als ungefähr 1000 Å und bis
zu ungefähr
200 Å oder
weniger haben. Mögliche
dielektrische Schichten schließen
Folgendes ein: Nitride (zum Beispiel Siliziumnitrid, Aluminiumnitrid
und andere), Oxide (zum Beispiel Aluminiumoxid), Sulfide (zum Beispiel
Zinksulfid), Carbide (zum Beispiel Siliziumcarbid) und Kombinationen,
die mindestens eines der oben stehenden Materialien umfassen, unter anderen
Materialien, die innerhalb der Umgebung verträglich sind und vorzugsweise
nicht mit den umgebenden Schichten reagieren.
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Die
reflektierende Schicht/reflektierenden Schichten 206 sollten
ausreichend dick sein, um eine Menge an Energie (zum Beispiel Licht)
zu reflektieren, die genügt,
um eine Datenrückgewinnung
zu ermöglichen.
Typischerweise kann die reflektierende Schicht/können die reflektierenden Schichten
eine Dicke bis zu ungefähr
700 Å oder ähnlich haben,
wobei eine Dicke in einem Bereich zwischen ungefähr 300 Å und ungefähr 600 Å allgemein bevorzugt wird. Mögliche reflektierende
Schichten schließen
jedes Material ein, das den jeweiligen Energiebereich reflektieren
kann, einschließlich
Metallen (zum Beispiel Aluminium, Silber, Gold, Silizium, Titan
und Legierungen und Mischungen, die mindestens eines der oben stehenden
Metalle umfassen, und andere).
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Die
Klebstoff-Schicht
204 kann jede Kombination der oben erwähnten Schichten
kleben. Die Klebstoff-Schicht kann jedes Material umfassen, das den
Durchlass von Licht durch das Medium von und zu der Datenrückgewinnung-Vorrichtung
nicht wesentlich behindert (das zum Beispiel bei der Wellenlänge von
Licht, die von der Vorrichtung verwendet wird, im Wesentlichen transparent
ist, und/oder das ein Reflexionsvermögen von dem Medium von ungefähr 50% oder
mehr gestattet, wobei ein prozentuales Reflexionsvermögen von
ungefähr
65% oder mehr bevorzugt wird und ein prozentuales Reflexionsvermögen von
ungefähr
75% oder mehr stärker
bevorzugt wird). Mögliche
Klebematerialien schließen UV-Materialien ein,
wie zum Beispiel Acrylate (zum Beispiel quervernetzte Acrylate und
dergleichen), harte Silizium-Beschichtungen und dergleichen sowie
Reaktionsprodukte und Kombinationen, die mindestens eines der oben
stehenden Materialien umfassen. Andere Beispiele für UV-Materialien
sind in den
U.S.-Patenten Nr. 4,179,548 und
4,491,508 beschrieben. Manche
nützlichen
Monoacrylat-Monomere schließen
Butylacrylat, Hexylacrylat, Dodecylacrylat und Ähnliches ein. Manche nützlichen
mehrfunktionellen Acrylat-Monomere schließen zum Beispiel Diacrylate,
Triacrylate, Tetraacrylate und Kombinationen davon ein.
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Obwohl
die Klebstoff-Schicht nur eines der mehrfunktionellen Acrylat-Monomere
oder eine Mischung enthalten kann, die mindestens eines der mehrfunktionellen
Acrylat-Monomere (und das UV-Licht-Reaktionsprodukt davon) umfasst,
enthalten bevorzugte Beschichtungs-Zusammensetzungen eine Mischung
aus zwei mehrfunktionellen Monomeren (und das UV-Licht-Reaktionsprodukt
davon), vorzugsweise ein Diacrylat und ein Triacrylat (und das UV-Licht-Reaktionsprodukt
davon), wobei in bestimmten Fällen
Monoacrylat-Monomere verwendet werden. Wahlweise kann die Klebstoff-Beschichtung nicht
acrylische UV-härtbare
aliphatisch ungesättigte organische
Monomere in Mengen von bis zu ungefähr 50 Gewichtsprozent der nicht
gehärteten
Klebstoffbeschichtung umfassen, die zum Beispiel Materialien einschließt wie N-Vinylpyrrolidon,
Styrol und dergleichen und Reaktionsprodukte und Kombinationen,
die mindestens eines der oben stehenden Materialien umfassen.
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Mit
erneutem Bezug auf 1: Der Datenträger 100 schließt einen
ersten digitalen Datenbereich 102 ein, wobei ein zweiter
digitaler Datenbereich 104 eine Vielzahl von Merkmalen 106 einschließt. Da Daten
auf der Spiralspur vom Inneren des Datenträgers nach Außen hin
aufgezeichnet werden, befindet sich der erste digitale Datenbereich 102 auf
dem innersten Teil des Datenträgers 100 und schließt eine
Signatur mindestens eines Merkmals des optischen Datenträgers 100 ein.
Die Signatur schließt
Informationen ein, die von dem Merkmal 106 abgelesen werden
sollen. Der zweite digitale Datenbereich 104 kann verschiedenen
Arten von Daten einschließen,
einschließlich
Anwendungsprogrammen, Audio-Dateien, Video-Dateien, Datenbanken usw.
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In
einer Ausführungsform
enthält
eine Merkmal-Schicht, die sich neben dem transparenten (Durchlese-)Polycarbonat-Substrat
befindet, authentifizierbare Merkmale. Wahlweise können sich
die authentifizierbaren Merkmale in oder auf dem transparenten Polycarbonat-Substrat
befinden. Wahlweise können
sich die Merkmale in oder auf der Datenschicht befinden. Die Merkmale
können
Bereiche oder Punkte mit verschiedenem Reflexionsvermögen, Brechungsindex,
verschiedener Lumineszenz, Absorbanz, Streuung oder Polarisierung
oder irgendeinem anderen bekannten optischen Zustand sein. Im Allgemeinen
sind die Merkmale die Bereiche, welche die Menge von Licht, das
auf den Fotodetektor gerichtet wird, mit einem beliebigen Mittel modulieren.
Die Merkmale können
aus Materialien bestehen, welche den optischen Zustand bei Wechselwirkung
mit Licht verändern.
Die Materialien können
permanente Farbstoffe, Pigmente oder beliebige andere Zusatzstoffe
sein, die im Fachgebiet bekannt sind, oder können die optischen Eigenschaften
vorübergehend
verändern
oder flüchtiger
Natur sein. In der Ausführungsform,
in welcher die Merkmale Bereiche mit verschiedenen Reflexionsvermögen sind,
beträgt
das Reflexionsvermögen
weniger als 45%, vorzugsweise weniger als 30% und noch stärker bevorzugt
weniger als 15%; um messbar zu sein, unterschiedet sich das Reflexionsvermögen der
Merkmale ausreichend von dem Reflexionsvermögen der Bereiche ohne die Merkmale.
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Die
Abmessung der Merkmale ist groß genug,
um vom unten beschriebenen CD-Laufwerk-System erfasst und analysiert
werden zu können.
Sie können
jedoch klein genug sein, um bei der Erfassung von Merkmalen mit
bloßem
Auge zu Schwierigkeiten zu führen.
Die Merkmal-Schicht kann den gesamten Datenträger bedecken, oder sie kann
nur Bereiche des Datenträgers
bedecken. Vorzugsweise sind die Merkmale Punkte mit einer radialen
Größe von mehr
als 0,25 Mikrometern und weniger als 10 Millimetern, stärker bevorzugt
mit einer radialen Größe von mehr
als 0,5 Mikrometern und weniger als 8 Millimetern und am stärksten bevorzugt mit
einer radialen Größe von mehr
als 0,75 Mikrometern und weniger als 5 Millimetern.
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Die
Merkmale können
auf die Oberfläche
fertiger Datenträger
aufgetragen oder in einen beliebigen der Produktionsschritte während der
Herstellung der Datenträger
integriert werden. Die Merkmale können mit jedem Verarbeitungsverfahren,
das im Fachgebiet bekannt ist, hergestellt werden, zum Beispiel
Elektroplattierung, Beschichtungsverfahren (zum Beispiel Rotationsbeschichtung,
Spritzen, Aufdampfen, Siebdruck, Tintenstrahldruck, Laserbearbeitung
(Ablation), Streichen, Tauchen und dergleichen), Laminierung, Sputtern
und dergleichen sowie ihre Kombinationen.
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In
einer anderen Ausführungsform
schließt der
optische Datenträger
100 authentifizierbare Merkmale
an verschiedenen Positionen auf einem Datenträger ein (zum Beispiel drei
Adressen A, B, C des logischen Blocks). Zum Beispiel können sich Markierungen
(Bereiche mit unterschiedlichem Reflexionsvermögen) auf verschiedenen Positionen
auf dem optischen Datenträger
befinden. Markierungs-Materialien und -Verfahren sind in dem
U.S.-Patent Nummer 6,514,617 , erteilt
an Hubbard u. a., das auf den Inhaber des vorliegenden Patents übertragen
wurde, offenbart.
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Zur
leichteren Herstellung kann sich die Markierung, zum Beispiel das
Merkmal, in Relation zu der vordefinierten Signatur zum Beispiel
innerhalb weniger Millimeter in tangentialer Richtung von einer bestimmten
Adresse eines logischen Blocks befinden. So würden zur Suche nach der Markierung
nahe Adresse A A +– x
Segmente gelesen werden. Wahlweise sind anstelle der Suche nach
spezifischen Adressen der drei Merkmale die relativen Positionen der
Merkmale die vordefinierte Signatur.
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Wahlweise
kann das Reflexionsvermögen der
Markierung verschiedene Schwellenwerte haben, sodass die Amplitude
des Analogsignals ebenso wie die Position der Markierung als kennzeichnendes
Merkmal verwendet wird. Dies würde
Hacker daran hindern, die authentifizierbaren Merkmale mit Hilfe
eines Markierungsstifts zu vervielfältigen; zum Beispiel müsste ein
Hacker sowohl die Position als auch die Absorbanz der Antipiraterie-Merkmale
kennen.
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In
einem erläuternden
Beispiel befinden sich die authentifizierbaren Merkmale in solchen
Positionen auf dem Datenträger,
dass sie den Prozess des Ablesens von Daten vom Datenträger nicht
beeinträchtigen.
Gemäß der Erfindung
resultieren korrigierbare Fehler, wenn das Laufwerk auf Bereiche
der Datenschicht trifft und versucht, sie zu lesen, die eventuell
teilweise von den authentifizierbaren Merkmalen verfälscht sind.
Gemäß der Erfindung
sind die Position und Größe der Merkmale
derart, dass die Fehler vom Fehlerkorrekturcode (Error Correction Code,
ECC) des Laufwerks korrigierbar sind. Dies verbessert die Datenwiedergabetreue
und macht es schwieriger für
Kopierprogramme, die Anwesenheit der Merkmale zu erfassen. Weiterhin
könnten
die authentifizierbaren Merkmale durch die Verwendung von farbigem
Polycarbonatharz zum Formen des zweiten Substrats 210 des
optischen Datenträgers teilweise
verborgen werden.
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Eine
Gruppe von Merkmalen wird erzeugt, worin jedes der Merkmale des
Reflexionsvermögen des
Mediums auf einem bestimmten Niveau modifiziert. Die Merkmale werden
mit hoher Präzision
erzeugt. So ist solch hohe Präzision
nicht mit einer nicht optimierten Ausrüstung erreichbar. Zum Beispiel
können
Merkmale als ein Polymer beschichtende Punkte erzeugt werden, die
eine bestimmte Art und Menge eines Randes erzeugen. Der Rand ist eine
verstärkte
Dicke der Beschichtung am äußeren Bereich
der Beschichtung. Solche Art und Menge eines Randes wird erzeugt
durch Auswahl von Auftrage-Bedingungen, welche die Menge an Feststoffen
in der Lösung,
die Art von Lösungsmittel,
Auftrage-Temperatur, Geschwindigkeit des Entfernens des Lösungsmittels
und andere Parameter einschließen, die
für die
reproduzierbare Herstellung eines Randes während der Bildung der Beschichtung
entscheidend sind. Die reproduzierbare Erzeugung eines Randes während der
Bildung der Beschichtung schließt
auch die Erzeugung keines messbaren Randes ein.
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Mit
Bezug auf 3 wird ein System zur Authentifizierung
eines optischen Datenträgers
bereitgestellt. Das System 300 schließt ein CD-Laufwerk 302 zum
Einlegen eines Datenträgers 100 ein,
der eine Vielzahl von Merkmalen 106 einschließt. Das CD-Laufwerk 302 ist
mit einem Antriebsmotor 306 zum Drehen des Datenträgers 100 im
Betrieb gekoppelt. Das CD-Laufwerk schließt weiter eine Lichtquelle 308,
zum Beispiel einen Laser, zum Richten von Licht auf eine lesbare
Oberfläche
des Datenträgers ein,
und einen optischen Signalaufnehmer 310 zur Erfassung von
Licht, das vom Datenträger
reflektiert wird. Die Lichtquelle 308 und der optische
Signalaufnehmer 310 sind auf einem Verfolgung-Mechanismus 312 zum
Bewegen der Lichtquelle 308 und des optischen Signalaufnehmers 310 in
eine Auswärtsrichtung
von einem Zentrum des Datenträgers
während
eines Lesevorgangs montiert.
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Wie
bei einem herkömmlichen
CD-Laufwerk schließt
das System 300 einen Auslöse-Detektor 314, gekoppelt
mit dem optischen Signalaufnehmer 310, ein, zur Bestimmung,
wann eine Änderung
der Lichtmenge stattgefunden hat, zum Beispiel, wenn Licht von einer
Vertiefung oder einer Erhebung zur Erzeugung eines 0- oder 1-Datenstroms reflektiert wird.
Anders als bei herkömmlichen
Laufwerken schließt
das Laufwerk 300 einen Analog-Digital-Wandler A/D 320,
gekoppelt mit dem optischen Signalaufnehmer 310 zur Messung
von Intensitätswerten
des reflektierten Lichts als HF-Signal,
ein. Ausgaben des Auslöse-Detektors 314 und
des Analog-Digital-Wandlers 320 werden
zur Wiedergabe gemessener Intensitätswerte auf einer Anzeige 324 oder
durch ein Audio-Mittel 326 an den Prozessor 322 gesendet.
Die Detektor-Intensität
ist definiert als das HF-Signal, das von der Intensität des reflektierten
Lichts erzeugt wird, welches durch den optischen Signalaufnehmer 310 erfasst
wird.
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Die
im rohen HF-Signal (ungefähr
10 MHz) enthaltenen Daten erscheinen bei Abtastung bei 200 kHz im
Analog-Digital-Wandler 320 als Rauschen. Da der Prozessor 322 nur
an Durchschnittswerten in einem Basis-Spitzenwert und Spitzenwerte
des gemessenen Signals interessiert ist, kann dieses Rauschen durch
Filterung mit dem Filter 318 oder durch die Erstellung
von Durchschnittswerten mehrerer Wellenformen weiter reduziert werden.
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Es
versteht sich, dass die vorliegende Erfindung in verschiedenen Formen
von Hardware, Software, Firmware, Spezialprozessoren oder einer Kombination
davon implementiert werden können.
In einer Ausführungsform
kann die vorliegende Erfindung in Software als Anwendungsprogramm
implementiert sein, das greifbar in einer Programmspeichervorrichtung
ausgeführt
ist. Das Anwendungsprogramm kann auf eine Maschine herauf geladen
und von ihr ausgeführt
werden, die eine beliebige geeignete Architektur umfasst. Vorzugsweise
ist die Maschine auf einer Computer-Plattform implementiert, die
Hardware, wie zum Beispiel eine oder mehrere Zentraleinheiten (Central
Processing Units, CPU), ein Random Access Memory (RAM) und ein Read Only
Memory (ROM) 327 und (eine) Eingabe-/Ausgabe-(I/O-)Schnittstelle/n,
wie Tastatur, Schreibmarken-Steuervorrichtung (zum Beispiel eine
Maus) und Display-Vorrichtung hat. Eine interne Systemuhr wird ebenfalls
bereitgestellt, zur Durchführung
zeitlicher Analyse und zur Automatisierung von Laufwerks-Bewegungen
zu bestimmten Zeitpunkten. Die Computer-Plattform schließt auch
ein Betriebssystem und Mikrobefehl-Code ein. Die verschiedenen hierin
beschriebenen Prozesse und Funktionen können entweder Teil des Mikrobefehl-Codes
oder Teil des Anwendungsprogramms (oder eine Kombination davon)
sein, das durch das Betriebssystem ausgeführt wird. Außerdem können verschiedenen
andere Peripheriegeräte
mit der Computer-Plattform verbunden werden, wie zum Beispiel eine
zusätzliche
Speichervorrichtung und Druckvorrichtung.
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Zum
Beispiel wird das Analogsignal, zum Beispiel die gemessene Lichtintensität, mit einem Eingang
eines Analog-Digital-Wandler-Schaltkreises,
wie zum Beispiel eines National Instruments DAQCard-Models AI-16XE-50,
gekoppelt, und die digitalen Daten werden in einen PC eingelesen.
Alternativ kann das Analogsignal von einem Analog-Digital-Schaltkreis
innerhalb eines modifizierten CD-Laufwerks oder extern, zum Beispiel
von einem digitalen Oszilloskop, geliefert werden.
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Es
versteht sich weiter, dass, weil einige der festen System-Komponenten
und Verfahrensschritte, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt
sind, in Software implementiert werden können, die tatsächlichen
Verbindungen zwischen den System-Komponenten (oder den Verfahrensschritten) unterschiedlich
sein können,
abhängig
davon, wie die vorliegende Erfindung programmiert ist. Anhand der
hierin bereitgestellten Lehren der vorliegenden Erfindung werden
Personen mit durchschnittlichem Fachwissen in der Lage sein, diese
und ähnliche
Implementierungen oder Konfigurationen der vorliegenden Erfindung
in Betracht zu ziehen.
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Unter
Bezugnahme auf die 4 wird ein Verfahren zur Authentifizierung
eines optischen Datenträgers
dargestellt. Zunächst
wird in Schritt 402 ein optischer Datenträger 100 mit
mindestens einem Merkmal 106 präpariert, das in den Datenträger integriert
oder darauf angeordnet wird. Der optische Datenträger wird
in ein System platziert, das in der Lage ist, digitale und analoge
Daten zu lesen, wie oben mit Bezug auf 3 beschrieben.
Dann wird zum Lesen einer vordefinierten Signatur des mindestens
einen Merkmals 106 auf den ersten digitalen Datenbereich 102 des
optischen Datenträgers 100 zugegriffen (Schritt 404).
Alternativ kann die vordefinierte Signatur aus einem Speicher des
Systems gelesen werden. Der erste digitale Datenbereich kann Informationen über eine
Position des Merkmals und einen Erwartungswert einschließen, der
von dem Merkmal einer bestimmten Position abzulesen ist.
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Als
Nächstes
liest das System Analogdaten, zum Beispiel die Intensität des Durchlichts,
aus dem mindestens einen Merkmal (Schritt 406). Die gelesenen
Analogdaten werden zur Bestimmung, ob der optische Datenträger authentisch
ist, mit der vordefinierten Signatur verglichen (Schritt 408).
Wenn die gelesenen Analogdaten mit der vordefinierten Signatur übereinstimmen
(Schritt 410), wird Zugriff auf den zweiten digitalen Datenbereich 104 des
optischen Datenträgers 100 gewährt (Schritt 412).
Ansonsten, wenn die gelesenen Daten nicht mit der vordefinierten
Signatur übereinstimmen,
wird der Zugriff auf den zweiten digitalen Datenbereich 104 des
optischen Datenträgers 100 verwehrt.
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Für den Nachweis
quantitativer authentifizierbarer Erfassung wurden Bereiche mit
verschiedenen Grauwerten auf einer Oberfläche eines optischen Datenträgers erzeugt.
Diese Bereiche waren ausgebildet, um unempfindlich gegenüber Umweltbedingungen
zu sein und als Referenzbereiche zu dienen. Messungen wurden über verschiedene Grauwert-Bereiche
gleichzeitig durchgeführt.
Für die Messungen
wurde ein CD/DVD-Kombinations-Laufwerk (Pioneer Model 115)
verwendet. Die Datenerfassung wurde durchgeführt mit einem einzigen Kanal
eines digitalen Oszilloskops (Digital Phosphor Oscilloscope, Tektronix
Model TDS 5054) mit der Abtastrate von weniger als 50 MHz und mit
der Mittelwertbildung aus 100 Wellenformen. 5 zeigt
typische erfasste Wellenformen von diesen mehreren Bereichen. Diese
Daten verdeutlichen die Fähigkeit des
CD-Laufwerks, verschiedene Grauwert-Bereiche zu erfassen. Die Intensität des Detektor-Signals ist proportional
zum Grauwert. Diese Graph zeigt die quantitative Signalerfassung
mehrerer Authentifizierungsbereiche auf einem Datenträger, wobei
das Verhältnis
der Intensitäten
verschiedener Bereiche, die Information über die Authentizität des Datenträgers liefert.