JP3955634B2 - 光データ記憶媒体に識別情報を提供する方法 - Google Patents

Description

技術分野
本発明は識別情報（identity information）を光データ記憶媒体に提供する方法に関する。ディジタル情報を提供されて作られた時、前記データ記憶媒体は、エラー訂正のための少なくとも１つの予め規定された符号化方法に従って書き込まれ、記憶され、前記符号化方法に従ってエラー訂正を伴って光学読み取り装置により後の段階で読み出されそして復号化することができる。
従来の技術
コンパクトディスク（ＣＤ）は、上記のような光データ記憶媒体として一般的なものである。コンパクトディスクは、ＣＤオーディオ（例えば、音楽が含まれている）、ＣＤ−ＲＯＭ（補助的なコンピュータの読み出し専用メモリ）、ＣＤ−Ｉ（ディジタル写真が含まれている）ような、種々の形式のものが提供されている。本明細書において「コンパクトディスク」なる用語は、全ての種類の光コンパクトディスクに関する広い意味で用い、本明細書で明示的に特定しない形式も含むものとする。特に本明細書の内容は、最近日本の東芝により紹介されたＤＶＤ（ディジタル・ビデオ・ディスク）と呼ばれる高密度コンパクトディスク基準にも適用できるものである。
コンパクトディスクの利用は、今日われわれの日々の生活において当然のこととなっている。われわれは車の中だけではなく家においてもコンパクトディスクで音楽を聞いている。コンピュータと働
いている時、われわれはしばしばＣＤ−ＲＯＭに記憶された情報を使う。増大する多くの商業的ソフトウエア製品は、ユーティリティプログラム（例えば、ワードプロセッサ及びスプレッド−シートプログラム）又は娯楽プログラム（例えば、コンピュータゲーム）のように、今日ＣＤ−ＲＯＭで利用できる。何人かの人々は、紙にプリントされた写真又はスライド写真のように写真を保存するよりも、フォトＣＤに休暇の写真を蓄積することを選択している。
ますます一般的になったコンパクトディスクの使用の結果、コンパクトディスクに識別マークを与えることが望まれるようになった。コンパクトディスクに、例えば製造者、作者、作品番号、その他に関する情報を与えることは都合がよいかもしれない。別の実施例は、良心的でない個々人にとって商業的に利用可能なコンパクトディスク製品、特にＣＤオーディオとＣＤ−ＲＯＭをコピーし、そして剽窃することがますます魅力的になってきたことを考えると、不法なコピーの製造を妨げることである。世界のある地域においては、著作権で保護されたコンパクトディスク製品の不法なコピーを大量生産し、これら不法なコピーをそれぞれバイヤーに売る完全な産業が発達している。正規の作者又は所有権のオーナーは、彼らの仕事及び彼らの経費の補償がえられないため、不法なコピーと剽窃が爆発的成長を続けることが許されるのなら、技術的衰退だけでなく文化的衰退のリスクが生じる。
ヨーロッパ公開特許明細書第０６３７０２３号は、光ディスクのような光データ記憶媒体を、それに複数の変則的な（irregular）記憶ピットを与えることにより不法なコピーから保護する方法を開示している。それは正規のコピーの間に自動的に訂正され、結果としてディスクコピーにはコピーされないものである。変則ピットは、完全な又は正規の形状から外れた物理的形状を有している。さらに、変則ピットは不規則に配列されており、変則ピットの存在を示すトラッキングエラー信号を発生する。加えて、変則ピットは、アナログＨＦ信号波形が対称性を外れることにより検出できる。このような変則ピットのためにディスクを走査することにより、ディスクが合法的でオリジナルなディスク（前記変則ピットを含んでいる）か、又は不法なコピー（前記変則ピットを含んでいない）であるかを決めることができる。
ヨーロッパ公開特許明細書第０６３７０２３号によるコピー保護の原理の難点は、ディスクの記憶層に物理的変則性を創り出すために追加のハードウエア又は装置が必要とされることである。さらに、これらの変則性は物理的特質（即ち、変則ピットの物理的形状又は並びが、正規のピットのそれと異なっている）なので、侵害者又は剽窃者はこれらの位置をディスク上に配置することができ、そこにコピー保護情報（変則ピット）が配置され、その結果このように配置された変則性はディスクコピーに移され、又はディスクコピー上で再製することができる。
米国特許明細書第5,513,260号は、種々の記録媒体を保護する類似の方法及び装置に関する。真正であることを証明する符号（Signature）は、書き込みヘッドを径方向に位置調整し、又はディスクの中心から特定のデータブロックまでの径方向距離を変化させることにより、媒体に記録される。
発明の概要
本発明の目的は、光データ記憶媒体に次のように改良された識別マーク付けを提供することである。即ち、許可されたユーザのみがデータ記憶媒体に記憶された識別情報を読み取ることができ、他方、他の全てのユーザから上記識別情報は隠され、そして利用できないようにする。本発明の１つの実施形態は、あるディスクが正当な製造者により作られたか、又は許可されていない人あるいは製造者により作られたかどうかを決めることができるように、コンパクトディスクのような光データ記憶媒体の真正性を確認できるようにすることを目的としている。
上記不利益を被らないこのような改良された識別マーク付け原理は、物理的レベルよりも論理的レベル（ビット又はシンボルエラー、例えば、ディスクに記憶されたディジタルの１及び０中のエラー）で意図的に配列されたエラーをデータ記憶媒体に与えることにより得ることができる。
この目的は、添付された独立の特許請求の範囲の特徴付けられた部分に基づく特徴を有した方法により達成される。本発明に基づく方法に対する好ましい変形は、従属請求の範囲に明記されている。
発明の詳細な説明
ディジタル情報は、プラスティック等の層にピット及び平面領域（いわゆるランド）として記憶される。ピット及び平面領域は、ディジタル情報においては２値シンボル「１」と「０」をそれぞれ表す。コンパクトディスクの内容はプラスティック等の情報の層を通過し、金属等の反射層で反射したレーザビームにより読み取られる。反射したレーザ光は、光検出器により電気信号に変換され、ディジタル化される。
コンパクトディスクは小さな表面に大量の情報を記憶しているので（従来のコンパクトディスクは約６５０ＭＢの情報を記憶することができ、これは５０億より多い２値の１と０に等しい）、ディスクの不規則性、キズ、油しみ、信号ノイズ、その他による読み出しエラーのリスクを最小にするため、広範囲な手段が取られた。今日のコンパクトディスクのための標準が７０年代に作成された時（例えば、フィリップスの「赤本」、「黄本」、「緑本」、及び「橙本」参照）、コンパクトディスクのディジタル情報のために、エラー訂正ブロック符号化を用いることが決められた。
リード・ソロモン・タイプのブロックコードは、コンパクトディスクのために用いられている。もしコード化されないデータ配列がＫシンボルを含み、そしてコード化されたデータ配列がコード化の後Ｎシンボルを含んでいるなら、コード配列のＫシンボルは情報シンボルとみなすことができ、他方配列の残りのＮ−Ｋシンボルはパリティイシンボルである。これらのパリティイシンボルはコード化された情報に冗長を加える。そして、この冗長シンボルにより、エラーがそれぞれ検出され訂正される。一定のいわゆるハミングーウエイト（Hamming-weight）Ｗ_H（ｅ）で全てのエラーパターンｅを訂正することができるブロックコードとして−ここでＷ_H（ｅ）はシンボルの数≠０に等しい−パリティシンボルの数は、条件Ｎ−Ｋ＞Ｗ_H（ｅ）−１を満たさなければならないということは一般的事実である。
リード・ソロモン・ブロックコードは、例えば、「Fundamental of Convolution Codes」、R. Johanneson, K. Zigangirov著、情報理論研究所、ランド技術研究所、１９９２年、又は「Bit-serial Reed-Solomon Encoders」、E.R. Berlekamp著、IEEE Trans. Inform. Theory, IT-28:869-874(1982)に記載されている。そのため、これらのコードは、今はより詳細には記載されてはいない。
コンパクトディスク情報は、２つのレベルでコード化される（それぞれ、外側コードＣＩと内側コードＣ２である）。情報を読み出す時、情報は、読み取りデータを第１と第２の復号器を通過させることにより、２つの段階で対応して復号される。復号器の各々はダブル−シンボルエラーを訂正することができ、２次元コード配列により、コンパクトディスク読み取り器は重大な読み取りエラーも訂正することができる。
コンパクトディスクをコピーするため、以下のことが通常起こる。オリジナルのディスクの情報はコンパクトディスク読み取り器により読み取られ、上記のように２つのレベルで復号される。復号されたディジタル情報は、記録可能なコンパクトディスク（ＣＤ−ＷＯＲＭ；「Write Once Read Many」）のために書き込み装置に供給され、そこで情報はコピーディスクに記憶される前に２つのレベルで符号化される。
本発明によると、コンパクトディスクのような光データ記憶媒体は、製造工程の間に意図的にディスクに論理的エラー、即ち、予め決められたパターンでディスクに記憶されたディジタル情報にビットまたはシンボルエラーを意図的に与えることにより、識別情報が提供される。これらのエラーは、コンパクトディスク読み取り器の復号器により訂正できる程度のものであり、消費者はディスクが意図的に前記エラーを与えられているという事実にほとんど気づかず、又は妨げられないことを意味している。もしディスクが不法に上記のようにコピーされるなら、コピーの過程で用いられるコンパクトディスク読み取り器は、コピーされる情報がコピーディスクに記憶される前に、意図的に配列されたエラーを訂正する。このため、不法なコピーはオリジナルのディスクの識別表示エラーを与えられない。
本発明による方法の好ましい形を記載する。コンパクトディスクを製造する前、又はむしろコンパクトディスクのプリンティングのために用いられるテンプレート（いわゆるスタンパー）を製造する前に、いくつかのビット又はシンボルが、ディスクに記憶されるべき符号化されたディジタル情報から選択される。これらのビット−これらは好ましくはディスク上に隣接して配置されないが、しかしディスクの全部又は一部にわたって配分される−はディスクの識別を表すコードワードにおいて対応するビットによりビット毎に置き換えられる。例えば、オリジナルビット（これは以下に記載される一定の方法で選択された）は、
１１０１００１１
で表すことができ、また、コードワードは、
０１１１０００１
により表すことができるとする。
そのため、上記例において、単純に８ビットが使われた場合−より多くのビットが実際に使われる−コードワード「０１１１０００１」はディスク上のディジタル情報の選択された位置にビット毎に書き込まれる。コードワードはオリジナル情報と異なるという事実により、エラーパターンは達成され、それはオリジナル情報とコードワードの間のビット−ワイズ差（bit-wise difference）に等しい。
前記情報−これは上記によると意図的エラーパターンを含めるために変形されている−は問題のコンパクトのすべての合法的に製造されたコピーに記憶されている。エラーは近隣に置かれておらず、予め決められたパターンにより配分されているので、エラーはディスクの内容が正常なプレイバックの間に読み出される時、訂正される。オリジナルディスク上の情報が合法的なコピーに移されるために読み取られる時も自動的に訂正される。そのため、これらのコピーはオリジナルディスクの意図的なビットエラーを含まない。
ディスク上のビットの位置と同様にビットの数は多くの異なった方法で選ぶことができる。しかしながら、好ましくは、ビットは許可された者又は会社、例えば製造者又は著作権所有者にのみ利用可能な予め決められたキーコードに基づいて選択される。このキーコードは、例えば、すべてのｎ番目のビット位置を使うために指示することができ、ｎ＝１，２，．．．ｍの場合、それによりｎ・ｍビットのコードワードを与える。別のより進んだキーコードを使うことができるので、例えば、ビット数１３、８９３、１２４１５、２３８８０、その他が用いられると言える。可能なキーコードの数は、大かれ少なかれ無限である。キーコードの知識なしに、識別エラーパターンを構成するコンパクトディスク上の何十億のビットの中のどのビットかを決めることは誰にとっても不可能であることに注意すべきである。
安全性と信頼性を増やすために、エラーパターンはディスク上の幾つかの位置で繰り返すことができる。さらに、配分されたコードワードはエラー訂正コードに基づいてそれ自身で符号化することができ、それにより、もしエラーが個々のビットの読み取りの間に生じたとしても、正しい識別を確実にする。実際には、データ記憶媒体上のディジタル情報の読み取りの間の偶発的なエラーを避けることは不可能であり、実際、これがエラー訂正符号化方法を用いる理由である。明らかに、エラーは識別表示コードワード／エラーパターンを表す個々のビットを読み取る時にも生じるかもしれない。しかし、コードワードは十分長く、即ち大きな数のビットを含むように選択されているとすれば、このような読み取りエラーは安全で信頼のある識別にインパクトを与えない。例えば、１０，０００ビットのコードワードの２つのビットが誤って読み取られた場合（エラー率は２１０^-4に対応）、それらは予め決められたコードワードの対応するビットにマッチするという条件で、９，９９８の正しく読み取られたとにかく残ったビットは、データ記憶媒体の正しい識別情報を表示する。
合法的に製造された全ての記憶媒体に提供された識別情報は、製造者、場所、又はデータ記憶媒体の製造に用いられた機械（又は、その代わりにレコード会社、ソフトウエア会社、その他）を示すことができる。従って、全てのコンパクトディスク製造者は、製造者のために独特なエラーパターンにより表される識別を与えられる。
コンパクトディスクを製造するときに用いられるスタンパーは、独特のエラーパターンを提供され、その結果そのスタンパーにより製造されたすべてのディスクはエラーパターンを含む。そのため、製造者Ａは、例えばエラーパターンＡ’を割り当てられ、他方製造者Ｂは、例えばエラーパターンＢ’を割り当てられ、以下同様にされる。そのため、そのコンパクトディスクの真正性だけでなく、出所を決めることも可能である。
ディスクの真正性をチェックし、上記のようにその識別を決定することができるようにするため、正規のエラー訂正を行うことなしにディスク上の与えられた位置で個々のビットを読み取ることができる機器により、低レベルバイアスでディスクを読み取ることが明らかに必要である。精密レーザや高感度光検出器のようなすでに知られている標準要素により、このような装置を設計することは当業者であればできることである。
添付の特許請求の範囲に記載したように、本発明の範囲内で、本発明による方法は、以上に記載されていない別の方法により実施することができ、それらはすでに当業者により認識されている。特に、論理的エラーパターンは、それらが正規のプレイバック又はコンパクトディスクの読み取りの間に訂正される限り、そしてそれらが、ディスクが上記のような低レベルバイアスで検査される時検出されるという条件で、種々の異なった方法で行うことができることは注意すべきことである。

Claims (6)

1. 光データ記憶媒体に識別情報を提供する方法であって、
   該データ記憶媒体は製造される時にディジタル情報を提供され、
   該情報はエラー訂正のために少なくとも１つの予め規定された符号化方法により書き込まれそして記憶され、かつ前記符号化方法に基づくエラー訂正を有した光読み取り器により後の段階で読み取られそして復号され、
   前記データ記憶媒体は意図的なエラー又は変則性を与えられ、これらは前記データ記憶媒体の読み取り及び／又はコピーの間に前記光読み取り器により正規に訂正される方法で、
   該方法は、
   ａ）データ記憶媒体を製造する前に、該データ記憶媒体に記憶される前記ディジタル情報の予め決められた位置に配分された予め決められた数の論理シンボルを選択し、
   ｂ）論理レベルの識別表示エラーの組を有するデータ記憶媒体の識別を表すコード配列を創り、該エラーは前記データ記憶媒体の読出し及び／又はコピーの間に前記光読取器により正規に訂正され、
   ｃ）前記ディジタル情報の予め決められた位置における前記選択された論理シンボルを前記コード配列の対応するシンボルに置き換え、
   ｄ）前記データ記憶媒体に配分された前記識別表示エラーを有するデータ記憶媒体上で変更されたディジタル情報を記憶し、
   前記ディスク上の前記ディジタル情報の少なくとも一部をエラー訂正なしに読み出している間、前記データ記憶媒体に記憶された前記ディジタル情報の予め決められた位置における識別表示エラーの前記組の少なくとも一つの部分の存在が、識別表示エラーの前記組により決められた識別を有する前記データ記憶媒体の証拠として解釈され、
   それにより、データ記憶媒体をコピーすることは妨げられないが、該データ記憶媒体のコピーはそこに記憶されたデータ記憶媒体の識別を表すエラーを有しない、
   段階により特徴付けられる方法。
2. エラー訂正なしに読み取る間に前記データ記憶媒体に記憶された前記ディジタル情報に配分された予め決められた位置での識別表示エラーの前記組の欠如は、
   前記データ記憶媒体が不法に製造されたコピーである証拠として解釈されることを特徴とする、請求の範囲１に記載の方法。
3. 前記エラー訂正符号化方法は、リード−・ソロモンブロック符号化により構成されることを特徴とする、請求の範囲１又は２に記載の方法。
4. 前記光データ記憶媒体は、コンパクトディスク（ＣＤ）である、請求の範囲１から３の何れか一つに記載の方法。
5. 前記光データ記憶媒体は、ＤＶＤ（ディジタルビデオディスク）と呼ばれる型のコンパクトディスクである、請求の範囲１から４の何れか一つに記載の方法。
6. 請求の範囲１から５の何れか一つによる識別情報を備えたことを特徴とする、光データ記憶媒体。