Datenträger mit photolumineszierenden Partikeln als Authentifizierungsmerkmal
B e s c h r e i b u n g
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Datenträger mit einem Authentifizierungsmerkmal, insbesondere ein optisches Speichermedium oder eine Chipkarte, sowie ein Lesegerät für einen solchen Datenträger, ein digitales
Speichermedium zur Steuerung des Lesegeräts und ein Verfahren zur Überprüfung des Authentifizierungsmerkmals.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Authentifizierungsmerkmale zum Schutz von Datenträgern gegen unerlaubte Benutzung und als Kopierschutz bekannt.
Beispielsweise ist aus der DE 19644620A1 eine Compact Disk (CD) bekannt, auf der transparente Markierungen als Schutz gegen Fälschungen angebracht sind.
Aus der DE 3932505A1 ist ferner ein Datenträger mit einem personalisierten Hologramm, insbesondere zur Verwendung als Ausweiskarte oder Kreditkarte, bekannt.
Aus der DE 3840729A1 ist ein mehrschichtiger Aufzeichnungsträger, insbesondere eine Ausweiskarte, bekannt, bei dem eine äußere Farbschicht eine erste Farbe und eine innere Farbschicht eine zweite Farbe aufweist.
Eine weitere Ausweiskarte ist aus GM 8236980.1 bekannt, bei der ein redundanter Datensatz mit einem Laserstrahlschreiber in die Ausweiskarte eingebracht ist.
Aus der DE 19836813A1 ist ein Wert- und Sicherheitsdokument mit optisch anregbaren Farbstoffen zur Echtheitsprüfung bekannt. Die Farbstoffe sind in ein
Trägermaterial eingebettet und bilden zusammen mit dem Trägermaterial ein laseraktives Element.
Ferner sind aus der DE 69704352D2, DE 69431225T2, DE 10035311A1, DE 10140237A1 , DE 19842392C1 , DE 10032604A1 , DE 69621053T2, US
5,549,953 verschiedene Kopierschutzverfahren für optische Speichermedien, insbesondere für CDs, bekannt.
Schließlich ist aus der US-2003/0028787A1 eine CD mit einem RFID- Transponderelement als Kopierschutz bekannt.
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 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 1 1 321 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.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein weiteres Authentifizierungsmerkmal für einen Datenträger zu schaffen sowie ein entsprechendes Lesegerät, ein digitales Speichermedium zur Steuerung des Lesegeräts und ein Verfahren zur Überprüfung des Authentifizierungsmerkmals.
Die der Erfindung zugrunde liegenden Aufgaben werden jeweils mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß wird ein Authentifizierungsmerkmal 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.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung handelt es 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.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat die reflektierende Schicht 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.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die photolumineszierenden Partikel in einer Trägerschicht des Datenträgers, die als
Substrat für die reflektierende Schicht dient, angeordnet.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die photolumineszierenden Partikel in einer die reflektierende Schicht des Datenträgers abdeckenden Schutzschicht angeordnet.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die photolumineszierenden Partikel in einer Lackschicht des Datenträgers angeordnet. 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.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die photolumineszierenden Partikel auf oder in den Datenträger durch Laminierfolien, Thermotransferfolien oder durch örtliches Einschmelzen fixiert.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die photolumineszierenden Partikel in der Form eines Strichcodes angeordnet. Beispielsweise ist in den Strichcode eine Identifikationsnummer oder eine Lizenznummer für die Benutzung des Datenträgers codiert.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei den photolumineszierenden Partikeln 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.
Femer 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 GIow Pigmente sind beispielsweise ZnS:Cu oder SrAI2O :Eu2+.
Ferner können auch im Nahinfrarotbereich aktivierbare Anti-Stokes Partikel der Verbindungen beispielsweise (Gdι-x-y)2O S: YbxTmy und/oder (Yι-x-y) O2S: YbxTmy und/oder (La-|.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.
Die Erfindung betrifft ferner ein Lesegerät für einen Datenträger, der photolumineszierende Partikel aufweist. Das 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 und 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 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 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:
Figur 1 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mehrschichtdatenträgers,
Figur 2 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mehrschichtdatenträgers,
Figur 3 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen optischen Speichermediums,
Figur 4 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen optischen Datenträgers mit einem Lesegerät,
Figur 5 eine Ausführungsform eines Lesegeräts mit separaten Sendedioden für die Anregung der Photolumineszenz bzw. für das Lesen der Datenspur,
Figur 6 eine alternative Ausführungsform des Lesegeräts der Figur 5,
Figur 7 eine Ausführungsform des Lesegeräts mit separaten Detektionsdioden für das Datensignal und das Photolumineszenzsignal,
Figur 8 ein Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lesegeräts,
Figur 9 eine Zeit-Intensitätskurve eines Photolumineszenz-Anklingverhaltens,
Figur 10 eine Drehzahl-Intensitätskurve des Photolumineszenz-Anklingverhaltens,
Figur 11 ein Flussdiagramm einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
Figur 12 ein Flussdiagramm einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die Figur 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. Beispielsweise 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 Ober läche 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 Figur 2 zeigt eine weitere Ausführungsform eines optischen Datenträgers. Elemente der Figur 2, die Elementen der Figur 1 entsprechen, sind dabei mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
Der optische Datenträger 100 in der Ausführungsform der Figur 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 Figur 1 hat der optische Datenträger 100 der Figur 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 Figur 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 Figur 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 Figur 4 zeigt eine weitere Ausführungsform des optischen Datenträgers, wobei wiederum Elemente, die Elementen der Figuren 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 Figur 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 Datenspur 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 Figur 4 wird davon ausgegangen, dass die photolumineszierenden Partikel auf der der Strahlungsquelle 140 zugewandten Seite der Metallschicht 102 (vergleiche Figuren 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 Figuren 1 und 2 und den photolumineszierenden Partikeln 124 der Figur 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 Figur 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der Anordnung der Figur 4, wobei einander entsprechende Elemente wiederum mit demselben Bezugszeichen gekennzeichnet werden. Im Unterschied zu der Ausführungsform der Figur 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 Figur 6 zeigt eine alternative Ausführungsform der Anordnung der Figur 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 Figur 7 zeigt eine weitere Ausführungsform der Anordnungen der Figuren 4, 5 und 6. Elemente der Figur 7, die Elementen der Figuren 4, 5 und 6 entsprechen, werden wiederum mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
In der Ausführungsform der Figur 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 Figuren 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 photolumineszierenden 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 Figur 8 zeigt ein Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform der Anordnungen der Figuren 4, 5, 6 und 7. Elemente der Figur 8, die Elementen der Figuren 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 gerichtet 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 Figur 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 Figur 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 Rotation 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 Figur 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 Figur 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 Figur 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 Figur 8) gespeichert sein. Die Figur 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 Figur 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.
Bezugszeichenliste
optischer Datenträger 100
Metallschicht 102
Pit 104
Trägerschicht 106
Schutzschicht 108
Druckschicht 110 photolumineszierende Partikel 112 photolumineszierende Partikel 114 photolumineszierende Partikel 116 photolumineszierende Partikel 118
Schutzschicht 120
Schutzschicht 122 photolumineszierende Partikel 124 photolumineszierende Partikel 126
Öffnung 128
Bereich 130
Randbereich 132 mittlerer Bereich 134
Zentralbereich 136
Lesegerät 138
Strahlungsquelle 140
Photodetektor 142
Prozessor 144
Laserstrahl 146
Photolumineszenz-Strahlung 148
Strahlteiler 150
Strahlungsquelle 152
Laserstrahl 154
Photodetektor 156
Strahlteiler 158
Datensignal 160
Antrieb 162
Programm 164 Programm 166
Speicher 168
Punkt 170
Punkt 172
Punkt 174 Spiegel 176