DE10344384B4 - Verfahren zur Überprüfung eines Authentifizierungsmerkmals eines rotierenden optischen Datenträgers und digitaler Datenträger - Google Patents

Verfahren zur Überprüfung eines Authentifizierungsmerkmals eines rotierenden optischen Datenträgers und digitaler Datenträger Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Überprüfung eines Authentifizierungsmerkmals eines rotierenden optischen Datenträgers, wobei in oder an dem Datenträger photolumineszierende Partikel angeordnet sind durch die das Authentifizierungsmerkmal gebildet wird, mit folgenden Schritten:
– Anregung einer Photolumineszenz der photolumineszierenden Partikel bei zumindest drei vorgegebenen verschiedenen Rotationsgeschwindigkeiten des Datenträgers, wobei der rotierende optische Datenträgers nacheinander auf die zumindest drei vorgegebenen verschiedenen Rotationsgeschwindigkeiten gebracht wird,
– Detektion der Photolumineszenz-Intensitäten bei den zumindest drei verschiedenen jeweiligen Rotationsgeschwindigkeiten des Datenträgers,
– Auslesen von drei Referenzwerten für ein Anklingverhalten der Photolumineszenz bei den drei verschiedenen Rotationsgeschwindigkeiten des Datenträgers aus einem Speicher (168), wobei das Anklingverhalten die Abhängigkeit der Photolumineszenz-Intensitäten bei den drei verschiedenen Rotationsgeschwindigkeiten des Datenträgers angibt,
– Vergleich der bei den drei verschiedenen Rotationsgeschwindigkeiten detektierten Photolumineszenz-Intensitäten mit den drei Referenzwerten für das Anklingverhalten der Photolumineszenz bei den drei verschiedenen Rotationsgeschwindigkeiten des Datenträgers,
– Freigabe eines Lesevorgangs von der Datenspur des Datenträgers, wobei eine Freigabe...

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überprüfung des Authentifizierungsmerkmals.
  • Aus der JP 2002-072835 A ist ein Datenspeicherelement mit einer lichtbrechenden Struktur bekannt. Diese weist eine lichtreflektierende Schicht und eine fluoreszierende Schicht auf.
  • Aus der JP 03-075546 A ist ein Verfahren zur Prüfung eines die Oberfläche einer Kompaktdisk schützenden Films bekannt. Hierzu wird mittels ultravioletter Strahlung organisches isolierendes Material, das zu dem Film gehört, zur Fluoreszenz angeregt. Die Fluoreszenz wird mit einer Videokamera aufgenommen.
  • Aus der WO 98/22 291 A2 ist ein Sicherheitsdokument bekannt. Kodierte Information ist mittels eines fluoreszierenden Materials auf einer Substratoberfläche aufgedruckt.
  • Aus der WO 98/54 413 A1 ist ein Sicherheitspapier bekannt. Das Sicherheitspapier kann zur Herstellung von Sicherheitsdokumenten verwendet werden und hat als Sicherheitsmerkmal beispielsweise fluoreszierende Pigmente.
  • Aus der DE 196 12 406 C2 ist ein Informationsträger und ein Verfahren zum Überlagern und Verarbeiten von Informationen bekannt. Neben Informationen, die mit Sinnesorganen wahrnehmbar ist, hat der Informationsträger Informationen, die mit einem Sensor wahrnehmbar sind. Diese Informationen sind mit einer unsichtbaren fluoreszierenden Farbe gespeichert.
  • Aus der DE 100 45 587 A1 ist ein maschinenlesbarer Datenträger mit einem Substrat aus einem Co-Polyester Carbonat bekannt. Dieser bietet die Möglichkeit zur Aufzeichnung von Daten bei höherer Datendichte.
  • Aus GB 2 338 679 A ist ein Substrat für Sicherheitsdokumente bekannt. Das Substrat hat opake metallisierte Bereiche und transparente Bereiche.
  • Aus US 6,165,592 ist ein Dokument mit einem dotierten optischen Sicherheitsattribut bekannt. Bei dem Sicherheitsattribut handelt es sich um eine lichtreflektierende oder lichtbrechende Markierung.
  • Aus der DE 196 51 101 A1 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Detektion von fluoreszentem und photoreszentem Licht bekannt. Die Vorrichtung weist eine Beleuchtungseinrichtung auf, die ein Blattgut mit getakteten Anregungslicht beleuchtet. Sowohl während der Hellphase des getakteten Anregungslichts als auch während der Dunkelphase des getakteten Anregungslichts detektiert ein Sensor jeweils eine Intensität des vom Blattgut imitierten Lichts.
  • Aus der DE 694 11 321 T2 ist eine Vorrichtung zum Nachweis von Fluoreszenz bekannt. Diese bestrahlt einen mit einer fluoreszierenden Substanz bedruckten Prüfling mit ultraviolettem Licht.
  • Aus der US 2002/01 85609 A1 ist ein Gerät zur Prüfung von Dokumenten bekannt. Insbesondere dient das Gerät zur Prüfung einer Lumineszenzeigenschaft.
  • Aus der US 6,099,930 ist ein Verfahren zur Markierung digitaler Kompaktdisks zur Prüfung von deren Authentizität bekannt. Als Authentifizierungsmerkmal beinhaltet die Kompaktdisk fluoreszierendes Material.
  • Die JP 07296417 A offenbart ein Speichermedium zum Speichern optischer Informationen. Dabei weist das Substrat des Mediums ein Material auf, welches es ermöglicht, die Wellenlänge und Intensität des Laserstrahls, mit welchem die Datenspuren der CD erzeugt werden, so auf der Oberfläche der CD zu speichern, dass im Falle eines Auslesens der auf der CD enthaltenen Dateninformation eine zusätzlich Information über die beim Schreibvorgang verwendete Wellenlängen und Intensität des Laserlichts in Form von photolumineszierendem Licht ausgelesen werden kann.
  • WO 00/19430 A1 offenbart einen Datenträger, welcher eine Markierung aufweist, welche nach Beleuchtung durch eine Lichtquelle eine Strahlung, wie zum Beispiel eine Phosphoreszenz-Strahlung emittiert.
  • WO 02/03386 A2 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung, um Datenkopien von einem optischen Speichermedium zu verhindern.
  • US 6,099,930 A offenbart ein digitales Speichermedium, wie zum Beispiel eine CD, welche aus Schichten aufgebaut ist und wobei eine der Schichten ein fluoreszierendes Material enthält.
  • Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Überprüfung des Authentifizierungsmerkmals für einen rotierenden Datenträger zu schaffen.
  • Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird jeweils mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
  • Das Authentifizierungsmerkmal wird durch photolumineszierende Partikel gebildet, welche in oder an dem Datenträger angeordnet sind. Die photolumineszierenden Partikel befinden sich auf, vor oder hinter einer reflektierenden Schicht des Datenträgers, wodurch die Photolumineszenz verstärkt wird.
  • Es handelt sich bei der reflektierenden Schicht des Datenträgers um eine Metallschicht, auf der sich zumindest eine Datenspur befindet, wie es an sich für CDs, DVDs und optische Speicher nach dem Blu-Ray-Disk (BD)-Standard an sich bekannt ist.
  • Die reflektierende Schicht hat einen oder mehrere Bereiche ohne Datenspur. Vorzugsweise sind die photolumineszierenden Partikel in dem einen oder mehreren Bereichen ohne Datenspur angeordnet. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die photolumineszierenden Partikel eine Größe haben, die innerhalb der Dimension der so genannten Pits der Datenspur liegt.
  • Die photolumineszierenden Partikel sind in einer Trägerschicht des Datenträgers, die als Substrat für die reflektierende Schicht dient, angeordnet.
  • Die photolumineszierenden Partikel können in einer die reflektierende Schicht des Datenträgers abdeckenden Schutzschicht angeordnet sein.
  • Die photolumineszierenden Partikel können in einer Lackschicht des Datenträgers angeordnet sein. Beispielsweise ist die Lackschicht auf die Schutzschicht des Datenträgers aufgedruckt. Die photolumineszierenden Partikel können beispielsweise mittels eines Tintenstrahldruckverfahrens auf die Oberfläche des Datenträgers aufgedruckt werden.
  • Die photolumineszierenden Partikel können auf oder in den Datenträger durch Laminierfolien, Thermotransferfolien oder durch örtliches Einschmelzen fixiert sein.
  • Die photolumineszierenden Partikel können in der Form eines Strichcodes angeordnet sein. Beispielsweise ist in den Strichcode eine Identifikationsnummer oder eine Lizenznummer für die Benutzung des Datenträgers codiert.
  • Bei den photolumineszierenden Partikeln handelt es sich vorzugsweise um anorganische Partikel. Solche anorganische Partikel, wie beispielsweise Granate, ZnS-Verbindungen und andere haben typischerweise eine Pigmentgröße von kleiner 10 μm und Abklingzeiten von im Allgemeinen unter 0,1 ms.
  • Ferner können auch nanoskalige Partikel verwendet werden, die im ultravioletten, sichtbaren oder Nahinfrarotbereich photolumineszierend sind. Mit nanoskaligen Pigmenten können generell alle Eigenschaften der anorganischen Fluoreszenz und Phosphoreszenz erreicht werden. Beispielsweise sind im Bereich Fluoreszenz Yttrium-Silicate Phosphore oder Cerium dotierte YAG (Yttrium Aluminium Granate) Phosphore bekannt mit Abklingzeiten im Bereich 1–100 ns. Dagegen zeigen beispielsweise nanokristalline ZnS:Mn Phosphore mit ca. 10– 80 nm mittlere Partikelgröße und/oder Nanoagglomerate und/oder Nanoagregate Abklingverhalten von 100–1000 μs, was schon in den Bereich der phosphoreszenten Eigenschaften geht.
  • Ferner können auch anorganische phosphorisierende Partikel verwendet werden. Typische Partikel mit phosphorisierenden Eigenschaften haben Abklingzeiten > 1 sec. After Glow Pigmente sind beispielsweise ZnS:Cu oder SrAl2O4:Eu2+.
  • Ferner können auch im Nahinfrarotbereich aktivierbare Anti-Stokes Partikel der Verbindungen beispielsweise (Gd1-x-y)2O2S:YbxTmy und/oder (Y1-x-y)2O2S:YbxTmy und/oder (La1-x-y)2O2S:YbxTmy und/oder (Lu1-x-y)2O2S:YbxTmy mit Abklingzeiten im Bereich 50–1000 μs verwendet werden.
  • Auch mit organischen Partikeln können generell alle Eigenschaften der organischen Photolumineszenz, d. h. insbesondere Fluoreszenz und Phosphoreszenz, erreicht werden. Ein Beispiel hierfür sind Lanthan-Gelate, die photolumineszierende Eigenschaften im ultravioletten bis zum sichtbaren Bereich aufweisen und zwar mit Abklingzeiten im Bereich von 100 bis 400 μs.
  • Ein für einen rotierenden optischen Datenträger, der photolumineszierende Partikel aufweist, vorgesehenes Lesegerät ist zur Anregung und Detektion der Photolumineszenz ausgebildet sowie zur Auswertung der Photolumineszenz, um ein Authentifizierungs- oder Sicherheitsmerkmal zu überprüfen, insbesondere als Kopierschutz und als Schutz gegen unberechtigte Verwendung des Datenträgers. Die optischen Mittel des Lesegeräts zur Anregung der Photolumineszenz sind dabei zusätzlich zu optischen Lesemitteln für eine Datenspur auf dem Datenträger vorgesehen. Hierbei wird das An- oder Abklingverhalten der Lumineszenz als Authentifizierungsmerkmal verwendet. Dazu sind die Mittel zur Detektion der Photolumineszenz zur Messung der Intensität in Abhängigkeit von der Rotationsgeschwindigkeit des Datenträgers ausgebildet.
  • Die optischen Mittel des Lesegeräts zur Detektion der Photolumineszenz können dabei zusätzlich zu optischen Lesemitteln für eine Datenspur auf dem Datenträger vorgesehen sein; alternativ können die optischen Lesemittel für die Datenspur auch für die Anregung und/oder Detektion der Photolumineszenz verwendet werden, insbesondere dann, wenn die Wellenlänge der Photolumineszenz innerhalb des Wellenlängenbereichs für das Lesen der Datenspur liegt.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Anklingverhalten der Lumineszenz als Authentifizierungsmerkmal wie folgt verwendet. Für ein rotierendes Speichermedium werden beispielsweise ein oder mehrere Drehzahl-Intensitätswertepaare als Referenzgrößen gespeichert. Zur Überprüfung des Authentifizierungsmerkmals wird die Intensität der Photolumineszenz bei einer oder mehrerer der Drehzahlen gemessen und mit den gespeicherten Referenzwerten verglichen; wenn die gemessenen Werte hinreichend mit den Referenzwerten übereinstimmen, so wird das Speichermedium als authentisch angesehen.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein Abklingverhalten der Photolumineszenz als Authentifizierungsmerkmal wie folgt verwendet. Beispielsweise werden hierzu ein oder mehrere Zeit-Intensitätswertepaare als Referenzwerte gespeichert. Zur Überprüfung des Authentifizierungsmerkmals wird zunächst die Photolumineszenz angeregt. Dann wird nach einem oder mehreren der vorgegebenen Zeitintervalle die Intensität der abklingenden Photolumineszenz gemessen und mit den Referenzwerten verglichen. Wenn sich eine hinreichende Übereinstimmung der gemessenen Intensitätswerte mit den Referenzwerten ergibt, gilt das Authentifizierungsmerkmal als erfüllt.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat das Lesegerät ein Auswerteprogramm, welches ein Freigabesignal abgibt, wenn der Datenträger als authentisch erkannt worden ist. Das Freigabesignal wird in eine Signalverarbeitungseinheit eingegeben, sodass ein Lesen der Datenspur des Datenträgers ermöglicht wird.
  • Bei einem optischen Datenträger wird die Information üblicherweise durch die Verteilung von „Pits" und „Holes" gespeichert. Dies ist beispielsweise für CDs und CD-ROMs der Fall. Aufgrund dieser Verteilung der „Pits" und „Holes" variiert das Emissionsverhalten der photolumineszierenden Partikel entsprechend, was ebenfalls als Sicherheitsmerkmal verwendet werden kann. Beispielsweise ermittelt das Lesegerät die Ortsabhängigkeit des Emissionsverhaltens der photolumineszierenden Partikel durch Drehung des Datenträgers bei gleichzeitiger Anregung der Photolumineszenz. Die sich dabei ergebende Ortsabhängigkeit des Emissionsverhaltens wird dann mit einem Soll-Wert verglichen, um gegebenenfalls die Authentizität festzustellen.
  • Im Weiteren werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung mit Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine erste Ausführungsform eines Mehrschichtdatenträgers,
  • 2 eine zweite Ausführungsform eines Mehrschichtdatenträgers,
  • 3 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform eines optischen Speichermediums,
  • 4 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines optischen Datenträgers mit einem Lesegerät,
  • 5 eine Ausführungsform eines Lesegeräts mit separaten Sendedioden für die Anregung der Photolumineszenz bzw. für das Lesen der Datenspur,
  • 6 eine alternative Ausführungsform des Lesegeräts der 5,
  • 7 eine Ausführungsform des Lesegeräts mit separaten Detektionsdioden für das Datensignal und das Photolumineszenzsignal,
  • 8 ein Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lesegeräts,
  • 9 eine Zeit-Intensitätskurve eines Photolumineszenz-Anklingverhaltens,
  • 10 eine Drehzahl-Intensitätskurve des Photolumineszenz-Anklingverhaltens,
  • 11 ein Flussdiagramm einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
  • 12 ein Flussdiagramm einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Die 1 zeigt einen optischen Datenträger 100, der beispielsweise dem CD-Standard entspricht. Der optische Datenträger 100 hat eine reflektierende Metallschicht 102 mit sogenannten Pits 104, durch die eine Datenspur realisiert ist. Die Metallschicht 102 hat eine Dicke von typischerweise zwischen 0,05 μm und 0,1 μm. Die Metallschicht 102 befindet sich auf einer Trägerschicht 106, die aus einem durchsichtigen Trägermaterial, vorzugsweise Polycarbonat, besteht. Nach dem CD-Standard hat das Trägermaterial einen Lichtbrechungsindex von 1,55.
  • Die Metallschicht 102 wird von einer Schutzschicht 108 bedeckt. Die Schutzschicht 108 hat im Allgemeinen eine Dicke zwischen 10 und 30 μm und besteht vorzugsweise aus UV-unempfindlichen Lack. Auf die Schutzschicht 108 kann eine Druckschicht 110, beispielsweise ein Label, aufgedruckt werden. Die Druckschicht 110 besteht aus Druckfarbe einer Dicke von typischerweise ca. 2 bis 5 μm.
  • Zu beiden Seiten und/oder auf der Metallschicht 102 können photolumineszierende Partikel in oder auf dem optischen Datenträger 100 angeordnet sein. Bei spielsweise können photolumineszierende Partikel 112 auf der Oberseite der Metallschicht 102 angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich können photolumineszierende Partikel 114 auf der Schutzschicht 108 als Teil der Druckschicht 110 oder separat von der Druckschicht 110 angeordnet sein. Alternativ kann die Druckschicht 110 auch ganz entfallen, so dass nur photolumineszierende Partikel 114 auf der Oberfläche angeordnet sind.
  • Ferner können photolumineszierende Partikel 116 auf der Unterseite der Metallschicht 102 oder photolumineszierende Partikel 118 auf der Trägerschicht 106 angeordnet sein.
  • Alternativ oder zusätzlich können photolumineszierende Partikel auch in der Trägerschicht 106, der Schutzschicht 108 und/oder der Druckschrift 110 räumlich verteilt angeordnet sein.
  • Bei den photolumineszierenden Partikel 112, 114, 116, 118 kann es sich um organische oder anorganische Pigmente handeln. Diese Pigmente können in einer unsichtbaren Farbe mittels Druck und im Fall einer individuellen Codierung mittels digitaler Druckverfahren, beispielsweise Ink-Jet, aufgebracht werden. Weiterhin können diese Pigmente mittels spezieller Laminierfolien, Thermotransferfolien oder durch örtliches Einschmelzen auf oder in den Datenträger 100 fixiert werden.
  • Alternativ werden photolumineszierende Partikel 112 im Wege der Herstellung des Datenträgers 100 mittels Spritzguß homogen eingebracht, d. h. die Partikel werden zusammen mit dem Kunststoff in die Spritzgussform eingebracht. Durch den Spritzguss erhält man also einen Rohling für den Datenträger 100, in dem photolumineszierende Partikel 112 im wesentlichen homogen verteilt sind. Der Rohling für den Datenträger 100 kann danach personalisiert werden, indem gezielt bereichsweise Partikel deaktiviert werden, beispielsweise um eine Codierung aufzubringen.
  • Diese Deaktivierung kann beispielsweise durch einen Laserstrahl erfolgen, mit Hilfe dessen Partikel verbrannt werden, das heißt die molekulare Struktur der Partikel wird zerstört. Ferner kann die Personalisierung auch dadurch erfolgen, dass die die Partikel umgebende Schutzschicht lokal verändert wird, so dass keine anregende Strahlung zu den betreffenden Partikeln gelangt oder von dort aus dem Datenträger 100 austreten kann.
  • Insbesondere wenn nanoskalige oder organische Pigmente verwendet werden, die den eigentlichen Schreib-/Leseprozess des Datenträgers 100 nicht beeinflussen, können diese Pigmente auch im Herstellprozess des Datenträger-Rohlings beispielsweise durch Spritzguss in den gesamten Datenträgerkörper oder in Teilbereiche hiervon eingebracht werden.
  • Die 2 zeigt eine weitere Ausführungsform eines optischen Datenträgers. Elemente der 2, die Elementen der 1 entsprechen, sind dabei mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
  • Der optische Datenträger 100 in der Ausführungsform der 2 entspricht dem CD-R-Standard, insbesondere Single-Sided, Single-Layer-DVD. Ein entsprechender Aufbau kann aber auch für alle anderen DVD-Typen, wie Single-Sided, Double-Layer oder Double-Sided, Double-Layer-DVD verwendet werden.
  • Im Vergleich zu der Ausführungsform der 1 hat der optische Datenträger 100 der 2 zusätzliche Schutzschichten 120 und 122. Entsprechend können photolumineszierende Partikel 124 auf und/oder in der Schutzschicht 120 und/oder photolumineszierende Partikel 126 auf und/oder in der Schutzschicht 122 angeordnet sein. Beispielsweise können photolumineszierende Partikel während des Herstellprozesses des Datenträgers 100 mittels digitaler Drucktechniken direkt oder voll- oder teilflächig aufgetragen werden; die so aufgetragenen photolumineszierenden Partikel können ferner mittels anschließender Laserpersonalisierung individualisiert werden.
  • Die 3 zeigt eine Draufsicht auf den optischen Datenträger 100. Der Datenträger 100 hat eine zentrale Öffnung 128 zur Aufnahme der Antriebsspindel eines Lesegeräts. Die Metallschicht 102 hat einen Bereich 130 mit einer Datenspur, die von einem Lesegerät gelesen werden kann. Außerhalb des Bereichs 130 ist auf der Metallschicht 102 keine Datenspur vorhanden.
  • Wenn die verwendeten photolumineszierenden Partikel eine Größe aufweisen, die innerhalb der Größenordnung der Datenpits (vergleiche Pits 104 der 1) der Datenspur in dem Bereich 130 liegt, was insbesondere bei anorganischen photolumineszierenden Partikeln der Fall sein kann, so werden die photolumineszierenden Partikel in oder auf dem optischen Datenträger 100 außerhalb des Bereichs 130 angeordnet, sodass ein Lesestrahl des Lesegeräts bei dem Lesevorgang der Datenspur nicht auf solche photolumineszierenden Partikel trifft. Wenn die photolumineszierenden Partikel hinreichend klein sind, so dass der Lesevorgang nicht gestört wird, können sie grundsätzlich überall auf oder in dem Datenträger angeordnet sein.
  • Die 4 zeigt eine weitere Ausführungsform des optischen Datenträgers, wobei wiederum Elemente, die Elementen der 1, 2 oder 3 entsprechen, mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet sind.
  • An oder in dem optischen Datenträger 100 sind in einem Randbereich 132, einem mittleren Bereich 134 und/oder einem Zentralbereich 136 photolumineszierende Partikel angeordnet. Beispielsweise sind die photolumineszierenden Partikel so angeordnet, dass sie einen Strichcode bilden. Vorzugsweise sind die photolumineszierenden Partikel und die damit realisierte Codierung mit dem bloßen Auge nicht sichtbar.
  • Der optische Datenträger 100 ist zum Verwenden mit einem Lesegerät 138 vorgesehen. Das Lesegerät 138 hat eine Strahlungsquelle 140, beispielsweise in Form einer Laserdiode, und einen Photodetektor 142, beispielsweise in Form einer Empfangsdiode. Das Lesegerät 138 hat ferner einen Prozessor 144, der zur Steuerung des Lesegeräts 138 und insbesondere zur Signalverarbeitung der von dem Photodetektor 142 empfangenen Signale dient. Das Lesegerät 138 hat ferner einen in der 4 nicht gezeigten Antrieb für den optischen Datenträger, um diesen in eine rotatorische Bewegung zu versetzen.
  • Vorzugsweise dienen die Strahlungsquelle 140 und der Photodetektor 142 sowohl zum Lesen einer Datenspur des optischen Datenträgers 100 als auch zur Anregung und Detektion der Photolumineszenz zur Überprüfung des entsprechenden Sicherheitsmerkmals. Hierzu werden photolumineszierende Partikel ausgewählt, die in der Wellenlänge der Strahlungsquelle 140 Absorptionsbanden besitzen. Wenn diese Pigmente entweder in Reemission emittieren oder nahe an der Absorptionsbande emittieren, kann das Photolumineszenzsignal von dem Photodetektor 142 zusätzlich zu dem Reflexionssignal der Datenspur empfangen werden.
  • Vorzugsweise kommt als Strahlungsquelle 140 eine monolithisch aufgebaute Laserdiode mit zwei Wellenlängen von z. B. 780 nm und 650 nm zum Einsatz, sodass sowohl CDs als auch DVDs abgespielt werden können. Als Photodetektor 142 kommt vorzugsweise ein Siliciumbauelement mit einem Detektionsbereich bis zu 1 000 nm zum Einsatz.
  • Wenn der optische Datenträger 100 in das Lesegerät 138 eingeführt wird, wird zunächst die Authentizität des optischen Datenträgers 100 überprüft. Hierzu gibt die Strahlungsquelle 140 einen Laserstrahl 146 ab, der beispielsweise in dem mittleren Bereich 134 auf photolumineszierende Partikel trifft.
  • Hierdurch wird die Photolumineszenz angeregt und Photolumineszenz-Strahlung 148 wird von dem Photodetektor 124 über den Strahlteiler 150 empfangen. Das entsprechende Photolumineszenzsignal, welches der Photodetektor 142 abgibt, wird in den Prozessor 144 eingegeben und dort zur Überprüfung des Authentifizierungsmerkmals ausgewertet.
  • Wenn das Photolumineszenzsignal einem vorgegebenen Authentifizierungsmerkmal entspricht, so gibt der Prozessor 144 eine Lesefunktion für die Daten spur auf dem optischen Datenträger 100 frei. Daraufhin wird der Laserstrahl 146 auf die Datenspur des optischen Datenträgers 100 gerichtet, um die Datenspur abzutasten.
  • Bei der Ausführungsform der 4 wird davon ausgegangen, dass die photolumineszierenden Partikel auf der der Strahlungsquelle 140 zugewandten Seite der Metallschicht 102 (vergleiche 1, 2 und 3) angeordnet sind. Ist das Gegenteil der Fall, d. h. sind die photolumineszierenden Partikel auf der der Strahlungsquelle 140 abgewandten Seite der Metallschicht 102 angeordnet (wie das bei den photolumineszierenden Partikeln 112, 114 der 1 und 2 und den photolumineszierenden Partikeln 124 der 2 der Fall ist), so wird der Benutzer nach dem Einführen des optischen Datenträgers 100 in das Lesegerät 138 dazu aufgefordert, den Datenträger 100 dem Lesegerät 138 zu entnehmen, auf die andere Seite zu drehen und dann wieder in das Lesegerät 138 einzuführen. Wenn die nachfolgende Überprüfung des Authentifizierungsmerkmals erfolgreich ist, erhält der Benutzer die Aufforderung, den optischen Datenträger in die normale Leseposition für das Lesen der Datenspur zu bringen.
  • Von besonderem Vorteil ist dabei, dass die Photolumineszenz durch die Metallschicht 102 des optischen Datenträgers 100 aufgrund der an der Metallschicht 102 stattfindenden Reflexion sowohl des anregenden Laserstrahls 146 als auch der Photolumineszenz selbst verstärkt wird, sodass die resultierende Photolumineszenz-Strahlung 148 sicher von dem Photodetektor 142 detektiert werden kann.
  • Die 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der Anordnung der 4, wobei einander entsprechende Elemente wiederum mit demselben Bezugszeichen gekennzeichnet werden. Im Unterschied zu der Ausführungsform der 4 dient die Strahlungsquelle 140 nur zum Lesen der Datenspur. Zusätzlich ist eine Strahlungsquelle 152 vorhanden, die zur Anregung der Photolumineszenz der photolumineszierenden Partikel 116 dient.
  • Beim Betrieb gibt die Strahlungsquelle 140 den Laserstrahl 146 ab, der auf die Datenspur auf der Metallschicht 102 trifft und dort reflektiert wird. Der reflektierte Laserstrahl 146 gelangt dann über den Strahlteiler 150 zu dem Photodetektor 142. Von der Strahlungsquelle 152 wird die Photolumineszenz durch Abgabe eines Laserstrahls 154 angeregt, der eine Wellenlänge im Absorptionsbereich der photolumineszierenden Partikel 116 aufweist. Die resultierende Photolumineszenz-Strahlung 148 gelangt über den Strahlteiler 150 zu dem Photodetektor 142.
  • Mit Hilfe der zusätzlichen Strahlungsquelle 152 können photolumineszierende Partikel angeregt werden, die keine Anregungsbande bei der Wellenlänge der von der Strahlungsquelle 140 abgegebenen Strahlung haben. Auf diese Art und Weise können beispielsweise so genannte Upconversion- oder UV-Photolumineszenzpigmente oder auch Photolumineszenzpigmente mit Anregung im sichtbaren Bereich und Lumineszenz im nahen Infrarotbereich oder mit Anregung im nahen Infrarotbereich und Lumineszenz im nahen Infrarotbereich verwendet werden; es können also beispielsweise die Übergänge UV-VIS, UV-NIR/IR, VIS-NIR/IR, NIR-IR und/oder NIR-VIS verwendet werden.
  • Die 6 zeigt eine alternative Ausführungsform der Anordnung der 5, bei der die Laserstrahlen 146 und 154 der Strahlungsquelle 140 bzw. 152 über einen Spiegel 176 entlang desselben optischen Weges auf den Datenträgern 100 gerichtet werden. Entsprechend trifft die resultierende Photolumineszenz-Strahlung 148 und der Anregung für die Strahlungsquelle 152 sowie die von der Datenspur reflektierte Strahlung im wesentlichen in demselben Winkel auf den Photodetektor 142. Dies hat eine verbesserte optische Effizienz der Photodetektion zur Folge; insbesondere kann auf eine Sammellinse zur Fokussierung der aus den unterschiedlichen Richtungen einfallenden Strahlen auf den Photodetektor 142 verzichtet werden.
  • Die 7 zeigt eine weitere Ausführungsform der Anordnungen der 4, 5 und 6. Elemente der 7, die Elementen der 4, 5 und 6 entsprechen, werden wiederum mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
  • In der Ausführungsform der 7 hat das Lesegerät 138 eine Strahlungsquelle 140, den Photodetektor 142 zum Lesen der Datenspur und einen weiteren Photodetektor 156 zur Detektion der Photolumineszenz. Die Verwendung des weiteren Photodetektors 156 ist für den Fall vorteilhaft, dass die Photolumineszenz-Strahlung außerhalb des Empfangsbereichs des Photodetektors 142 liegt, also beispielsweise oberhalb von 1 000 nm.
  • Beim Betrieb des Lesegeräts 138 wird der Laserstrahl entweder in zeitlicher Reihenfolge auf die Datenspur und die photolumineszierenden Partikel 116 oder gleichzeitig auf die Datenspur und die photolumineszierenden Partikel 116 gerichtet. Das von der Datenspur reflektierte Datensignal 160 wird von dem Photodetektor 142 empfangen; dagegen wird die Photolumineszenz-Strahlung 148 von einem Strahlteiler 158 auf den Photodetektor 156 gerichtet. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Strahlteiler 158 um einen dichroitischen Strahlteiler, welcher das von der Datenspur reflektierte Datensignal 160 durchlässt und die Photolumineszenz-Strahlung 148 in Richtung auf den Photodetektor 156 reflektiert.
  • Ferner können die Ausführungsformen der 5, 6 und 7 auch miteinander kombiniert werden, sodass man eine zusätzliche Strahlungsquelle für die Anregung der Photolumineszenz und einen zusätzlichen Photodetektor für die Detektion der Photolumineszenz erhält. Hierfür können beispielsweise als Strahlungsquelle Nd:YAG Laser bei 1.064 nm, frequenzverdoppelte als auch frequenzverdreifachte Nd:YAG Laser oder aber UV-Laserdioden verwendet werden. Ferner können für die Anregung der Photolumineszenz auch Dioden-Laser mit speziellen Optiken verwendet werden.
  • Wenn es sich bei dem Datenträger 100 um einen optischen Datenträger mit sogenannten „Pits" und „Holes" handelt, wo die Information optisch gespeichert ist, kann es zu einer Wechselwirkung der photolumineszierenden bzw. fluoreszierenden Partikel mit den „Pits" und „Holes" kommen. Diese Wechselwirkung ist dadurch begründet, dass das Emissionsverhalten der photolumineszieren den Partikel ortsabhängig entsprechend der Verteilung der „Pits" und „Holes" auf der Datenträgeroberfläche variiert, da in Abhängigkeit von dieser Verteilung mehr oder weniger anregende Strahlung zu den photolumineszierenden Partikeln gelangt. Auch diese Ortsabhängigkeit des Emissionsverhaltens kann als Sicherheitsmerkmal verwendet werden.
  • Die 8 zeigt ein Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform der Anordnungen der 4, 5, 6 und 7. Elemente der 8, die Elementen der 4, 5, 6 oder 7 entsprechen, sind wiederum mit demselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
  • Das Lesegerät 138 hat zumindest eine Strahlungsquelle 140 zum Lesen einer Datenspur auf dem optischen Datenträger 100 und zur Anregung von Photolumineszenz von auf und/oder in dem Datenträger 100 angeordneten photolumineszierenden Partikeln. Das Lesegerät 138 hat zumindest einen Photodetektor 142 zur Detektion des reflektierten Datensignals und zur Detektion der Photolumineszenz-Strahlung.
  • Ferner hat das Lesegerät 138 einen Antrieb 162 zum Antrieb des optischen Datenträgers 100. Die zumindest eine Strahlungsquelle 140 und der Antrieb 162 werden von dem Prozessor 144 angesteuert; das von dem zumindest einem Photodetektor 142 abgegebene Signal wird von dem Prozessor 144 ausgewertet. Hierzu hat der Prozessor 144 ein Steuerungs- und Auswerteprogramm 164 sowie ein Signalverarbeitungsprogramm 166 zum Lesen der Datenspur. Das Programm 166 realisiert hierzu beispielsweise einen so genannten Viterbi-Decoder.
  • Ferner hat das Lesegerät 138 einen Speicher 168 zur Speicherung von Emissions-Referenzwerten.
  • Nachdem der Datenträger 100 in das Lesegerät 138 eingeführt worden ist, steuert das Programm 164 die Strahlungsquelle 140 und den Antrieb 162 an, sodass ein Laserstrahl auf einen Bereich des optischen Datenträgers 100 ge richtet wird, auf dem sich photolumineszierende Partikel befinden sollen. Wenn solche photolumineszierenden Partikel tatsächlich auf dem optischen Datenträger 100 vorhanden sind, wird Photolumineszenz-Strahlung von dem Photodetektor 142 empfangen und ein entsprechendes Signal in den Prozessor 144 eingegeben.
  • Der Prozessor 144 wertet das von dem Photodetektor 142 abgegebene Signal mit Hilfe des Programms 164 und der in dem Speicher 168 gespeicherten Referenzwerte aus. Beispielsweise greift das Programm 164 auf den Speicher 168 zu, um einen oder mehrere Emissions-Referenzwerte auszulesen und diese mit dem von dem Photodetektor 142 abgegebenen Signal zu vergleichen.
  • Wenn das von dem Photodetektor 142 abgegebene Signal den Emissions-Referenzwerten entspricht, wird das Authentifizierungsmerkmal als erfüllt angesehen und das Programm 164 gibt ein Freigabesignal an das Programm 166 ab. Daraufhin werden die Strahlungsquelle 140 und der Antrieb 162 von dem Programm 166 zum Lesen der Datenspur auf dem Datenträger 100 angesteuert. Das entsprechende Datensignal des Photodetektors 142 wird von dem Programm 166 decodiert und ausgegeben. Dabei kann das Lesegerät 138 Teil eines Geräts der Unterhaltungselektronik sein oder es kann an einen Computer zur Verwendung als Massenspeicher angeschlossen sein.
  • Die 9 zeigt das Anklingverhalten der Photolumineszenz in Abhängigkeit von der Zeit. Die Intensität I der Photolumineszenz-Strahlung steigt nach der Anklingzeit A, innerhalb derer die photolumineszierenden Partikel einer anregenden Strahlung ausgesetzt sind, auf einen Sättigungswert. Dieses Anklingverhalten kann als Authentifizierungsmerkmal verwendet werden, insbesondere wenn statt der Zeit t die Rotationsgeschwindigkeit VRot als Parameter verwendet wird.
  • Die 10 zeigt ein entsprechendes Diagramm, welches die Intensität I der Photolumineszenz-Strahlung in Abhängigkeit von der Rotationsgeschwindigkeit VRot des optischen Datenträgers 100 darstellt. Bei einer langsamen Rotati on des optischen Datenträgers 100 verbleibt der anregende Laserstrahl lange auf einem einzelnen photolumineszierenden Partikel, sodass sich die Photolumineszenz-Strahlung im Bereich der Sättigung befindet. Wird nun die Rotationsgeschwindigkeit VRot erhöht, so verringert sich die Verweilzeit des Laserstrahls auf dem einzelnen photolumineszierenden Partikel, sodass entsprechend die Intensität I abnimmt.
  • Die Rotationsgeschwindigkeit VA entspricht dabei der Anklingzeit A, d. h. bei der Rotationsgeschwindigkeit VA verbleibt der anregende Laserstrahl für die Anklingzeit A auf einem einzelnen photolumineszierenden Partikel, sodass die von dem photolumineszierenden Partikel abgegebene Photolumineszenz-Strahlung im Bereich der Sättigung liegt. Zur Realisierung eines Authentifizierungsmerkmals können ein oder mehrere Punkte der Intensitäts-Rotationsgeschwindigkeitskurve der 10 verwendet werden, beispielsweise der Punkt 170 im Bereich der Sättigung, der Punkt 172 im abfallenden Bereich der Kurve und der Punkt 174, für den die Intensität I nahe Null ist.
  • Die entsprechenden Intensitätswerte I können in einem Speicher des Lesegeräts (vergleiche Speicher 168 des Lesegeräts 138 der 7) gespeichert werden. Das Programm 164 steuert dann den Antrieb 162 so an, dass nacheinander die Rotationsgeschwindigkeiten der Punkte 170, 172 und 174 erreicht werden. Bei den verschiedenen Rotationsgeschwindigkeiten werden die Intensitätssignale der Photolumineszenz-Strahlung gemessen und mit den entsprechenden Referenzwerten des Speichers 168 verglichen. Wenn sich eine hinreichende Übereinstimmung zwischen den gemessenen Werten und den Referenzwerten ergibt, gilt das Authentifizierungsmerkmal als erfüllt und das Programm 164 gibt das Freigabesignal ab.
  • Die 11 zeigt ein entsprechendes Flussdiagramm. In dem Schritt 200 wird ein optischer Datenträger auf eine bestimmte Drehzahl gebracht und mittels einer Strahlungsquelle zur Photolumineszenz angeregt. In dem Schritt 202 wird die Photolumineszenz-Strahlung bei dieser Drehzahl gemessen. In dem Schritt 204 wird auf zumindest einem Referenzwert für die Intensität zugegriffen. In dem Schritt 206 werden die gemessene Intensität und der Referenzwert miteinander verglichen. Wenn keine hinreichende Übereinstimmung vorliegt, liegt keine Authentifizierung vor und der Datenträger wird beispielsweise automatisch von dem Lesegerät ausgeworfen.
  • Im gegenteiligen Fall erfolgt in dem Schritt 210 eine Freigabe des Zugriffs auf die auf dem Datenträger befindliche Datenspur. Um zusätzliche Sicherheit zu gewinnen, kann die Überprüfung in dem Schritt 206 für mehrere Drehzahlen und die entsprechenden Referenzwerte durchgeführt werden, bevor die Freigabe in dem Schritt 210 erfolgt.
  • Alternativ oder zusätzlich kann auch das Abklingverhalten der Photolumineszenz als Authentifizierungsmerkmal verwendet werden. Hierzu wird die Photolumineszenz zunächst angeregt, um dann nach einem oder mehreren vorbestimmten Zeitintervallen die Restintensität während des Abklingens der Photolumineszenz-Strahlung zu messen. Die gemessenen Intensitätswerte werden wiederum mit Referenzwerten verglichen, die zur Überprüfung des Authentifizierungsmerkmals dienen. Diese Referenzwerte können wiederum in dem Speicher des Lesegeräts (vergleiche Speicher 168 des Lesegeräts 138 der 8) gespeichert sein. Die 12 zeigt ein entsprechendes Flussdiagramm:
    In dem Schritt 300 wird der optische Datenträger zur Photolumineszenz angeregt, indem der Datenträger mit einer Rotationsgeschwindigkeit, die beispielsweise kleiner als VA (vergleiche 9) ist, gedreht wird und dabei die Strahlungsquelle eingeschaltet wird. Danach wird die Strahlungsquelle ausgeschaltet. Nachdem ein vorbestimmtes Zeitintervall vergangen ist, wird in dem Schritt 302 die Intensität der abklingenden Photolumineszenz-Strahlung gemessen. In dem Schritt 304 wird auf einen Referenzwert zugegriffen. In dem Schritt 306 werden die in dem Schritt 302 gemessene Intensität und der Referenzwert miteinander verglichen. Wenn keine hinreichende Übereinstimmung vorliegt, wird der Zugriff auf die Datenspur in dem Schritt 308 verweigert. Im gegenteiligen Fall erfolgt die Freigabe in dem Schritt 310.
  • Vorzugsweise erfolgt die Messung der Intensitäten nach mehreren aufeinander folgenden Zeitintervallen, um die jeweils gemessenen Intensitäten mit entsprechenden Referenzwerten in dem Schritt 306 zu vergleichen. Entsprechend erfolgt die Freigabe in dem Schritt 310 nur, wenn eine hinreichende Übereinstimmung der nach den verschiedenen Zeitintervallen gemessenen Intensitäten mit den entsprechenden Referenzwerten vorliegt.
    • 100
    optischer Datenträger
    102
    Metallschicht
    104
    Pit
    106
    Trägerschicht
    108
    Schutzschicht
    110
    Druckschicht
    112
    photolumineszierende Partikel
    114
    photolumineszierende Partikel
    116
    photolumineszierende Partikel
    118
    photolumineszierende Partikel
    120
    Schutzschicht
    122
    Schutzschicht
    124
    photolumineszierende Partikel
    126
    photolumineszierende Partikel
    128
    Öffnung
    130
    Bereich
    132
    Randbereich
    134
    mittlerer Bereich
    136
    Zentralbereich
    138
    Lesegerät
    140
    Strahlungsquelle
    142
    Photodetektor
    144
    Prozessor
    146
    Laserstrahl
    148
    Photolumineszenz-Strahlung
    150
    Strahlteiler
    152
    Strahlungsquelle
    154
    Laserstrahl
    156
    Photodetektor
    158
    Strahlteiler
    160
    Datensignal
    162
    Antrieb
    164
    Programm
    166
    Programm
    168
    Speicher
    170
    Punkt
    172
    Punkt
    174
    Punkt
    176
    Spiegel

Claims (4)

  1. Verfahren zur Überprüfung eines Authentifizierungsmerkmals eines rotierenden optischen Datenträgers, wobei in oder an dem Datenträger photolumineszierende Partikel angeordnet sind durch die das Authentifizierungsmerkmal gebildet wird, mit folgenden Schritten: – Anregung einer Photolumineszenz der photolumineszierenden Partikel bei zumindest drei vorgegebenen verschiedenen Rotationsgeschwindigkeiten des Datenträgers, wobei der rotierende optische Datenträgers nacheinander auf die zumindest drei vorgegebenen verschiedenen Rotationsgeschwindigkeiten gebracht wird, – Detektion der Photolumineszenz-Intensitäten bei den zumindest drei verschiedenen jeweiligen Rotationsgeschwindigkeiten des Datenträgers, – Auslesen von drei Referenzwerten für ein Anklingverhalten der Photolumineszenz bei den drei verschiedenen Rotationsgeschwindigkeiten des Datenträgers aus einem Speicher (168), wobei das Anklingverhalten die Abhängigkeit der Photolumineszenz-Intensitäten bei den drei verschiedenen Rotationsgeschwindigkeiten des Datenträgers angibt, – Vergleich der bei den drei verschiedenen Rotationsgeschwindigkeiten detektierten Photolumineszenz-Intensitäten mit den drei Referenzwerten für das Anklingverhalten der Photolumineszenz bei den drei verschiedenen Rotationsgeschwindigkeiten des Datenträgers, – Freigabe eines Lesevorgangs von der Datenspur des Datenträgers, wobei eine Freigabe des Lesevorgangs dann erfolgt, wenn die bei den drei verschiedenen Rotationsgeschwindigkeiten detektierten Photolumineszenz-Intensitäten mit den drei Referenzwerten der Photolumineszenz bei diesen drei verschiedenen Rotationsgeschwindigkeiten übereinstimmen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Intensitätswert der detektierten Photolumineszenz, der nach einem bestimmten Zeitintervall nach der Anregung der Photolumineszenz ermittelt wird, mit einem Referenzwert verglichen wird.
  3. Digitaler Datenträger zur Steuerung eines Lesegeräts (138), wobei das Lesegerät (138) einen Prozessor (144) aufweist, wobei das digitale Speichermedium Programmmittel (164) aufweist, welche vom Prozessor (144) ausführbar sind zur Durchführung der folgenden Verfahrensschritte zur Überprüfung eines Authentifizierungsmerkmals eines rotierenden optischen Datenträgers, wobei in oder an dem Datenträger photolumineszierende Partikel angeordnet sind durch die das Authentifizierungsmerkmal gebildet wird: – Anregung einer Photolumineszenz der photolumineszierenden Partikel bei zumindest drei vorgegebenen verschiedenen Rotationsgeschwindigkeiten des Datenträgers, wobei der rotierende optische Datenträgers nacheinander auf die zumindest drei vorgegebenen verschiedenen Rotationsgeschwindigkeiten gebracht wird, – Detektion der Photolumineszenz-Intensitäten bei den zumindest drei verschiedenen jeweiligen Rotationsgeschwindigkeiten des Datenträgers, – Auslesen von drei Referenzwerten für ein Anklingverhalten der Photolumineszenz bei den drei verschiedenen Rotationsgeschwindigkeiten des Datenträgers aus einem Speicher (168), wobei das Anklingverhalten die Abhängigkeit der Photolumineszenz-Intensitäten bei den drei verschiedenen Rotationsgeschwindigkeiten des Datenträgers angibt, – Vergleich der bei den drei verschiedenen Rotationsgeschwindigkeiten detektierten Photolumineszenz-Intensitäten mit den drei Referenzwerten für das Anklingverhalten der Photolumineszenz bei den drei verschiedenen Rotationsgeschwindigkeiten des Datenträgers, – Freigabe eines Lesevorgangs von der Datenspur des Datenträgers, wobei eine Freigabe des Lesevorgangs dann erfolgt, wenn die bei den drei verschiedenen Rotationsgeschwindigkeiten detektierten Photolumineszenz-Intensitäten mit den drei Referenzwerten der Photolumineszenz bei diesen drei verschiedenen Rotationsgeschwindigkeiten übereinstimmen.
  4. Digitaler Datenträger nach Anspruch 3, wobei die Programmittel ferner zum Vergleich eines Intensitätswerts der detektierten Photolumineszenz, der nach einem bestimmten Zeitintervall nach der Anregung der Photolumineszenz ermittelt wird, mit einem Referenzwert, ausgebildet sind.
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