(57)【要約】【課題】光データキャリア上にセキュリティマークを生成する方法および装置を実現すること。【解決手段】この装置は、第１および第２の光線（７、６）を光データキャリア（１）のホログラム領域（１０）に照射するための光線方向付け手段（８ａ、８ｂ、１１）を備え、ただし、第１および第２の光線（７、６）は、コヒーレント光線である。光線方向付け手段（８ａ、８ｂ、１１）は、第１の光線（７）を第１の方向に沿ってホログラム領域（１０）に照射するように、また第２の光線（６）を第２の方向に沿ってホログラム領域（１０）に照射するように適合されている。傾斜手段（１２）は、第１の方向に関して予め定められた傾斜角だけ第２の方向を傾けるために備えられる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光データキャリア（１）上にセキュリティマーク（３０）を生成する方法であって、
コヒーレント光線である第１の光を第１の方向に沿って前記光データキャリア（１）のホログラム領域（１０）に向け、およびコヒーレント光線である第２の光線（７、６）を第２の方向に沿って前記ホログラム領域（１０）に向けるステップと、
前記第１および第２の光線（７、６）の干渉により前記セキュリティマーク（３０）を生成するステップと、
前記第１の方向に関して前記第２の方向を所定の傾斜角だけ傾けるステップであって、該傾斜角の符号および／または値によって情報ビットが符号化されているステップと
を備えたことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記傾斜角は、約−５°以上、かつ５°以下であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１および／または第２の光線（７、６）は、前記ホログラム領域（１０）上に集束することを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
単一光源（３）を使用して前記第１および第２の光線（７、６）を発生するステップと、ビームスプリッタ（５）を使用して前記光源（３）から放射されたレーザー光を前記第１および第２の光線（７、６）に分割するステップとをさらに備えたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記第１および第２の光線（７、６）を前記第１および第２の方向に関する第３の方向にシフトすることにより前記ホログラム領域（１０）内に複数の同一のセキュリティマーク（３０）を生成し、前記複数の同一のセキュリティマーク（３０）が前記ホログラム領域（１０）内にオーバーラップする同一の一連のセキュリティマークを形成するステップをさらに備えたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
オーバーラップする同一セキュリティマーク（３０）が前記ホログラム領域（１０）に格納された情報を読み出すスキャン方向に垂直に並ぶように、前記ホログラム領域（１０）を前記光データキャリア（１）内に配列するステップをさらに備えたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
セキュリティマーク（３０）をホログラム領域（１０）内に有する光データキャリア（１）であって、
前記セキュリティマーク（３０）は、第１の方向に沿って読み出し光線（７）により照射されたときに第２の方向に沿って再構成された光線（１７ａ、１７ｂ）を発生するように調整され、前記第２の方向は前記第１の方向に関して所定の傾斜角だけ傾けられ、該傾斜角の符号および／または値により情報ビットを符号化することを特徴とする光データキャリア（１）。
【請求項８】
光データキャリア（１）上にセキュリティマーク（３０）を生成する装置であって、
コヒーレント光線である第１の光線（７）を第１の方向に沿って前記光データキャリア（１）のホログラム領域（１０）に向け、コヒーレント光線である第２の光線（６）を第２の方向に沿って前記ホログラム領域（１０）に向けるように調整して、これにより前記セキュリティマーク（３０）が前記第１および第２の光線（７、６）の干渉によって生成されるようにする光線方向付け手段（８ａ、８ｂ、１１）と、
前記第１の方向に関して前記第２の方向を所定の傾斜角だけ傾ける傾斜手段（１２）であって、該傾斜角の符号および／または値により情報ビットが符号化されている傾斜手段と
を備えたことを特徴とする装置。
【請求項９】
光データキャリア（１）上に格納されているセキュリティマーク（３０）を読み出す方法であって、
読み出し光線（７）を第１の方向に沿って前記セキュリティマーク（３０）に向けるステップと、
再構成された光線（１７ａ、１７ｂ）を、前記セキュリティマーク（３０）に記録されている情報ビットに依存する第２の方向に沿って検出領域（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）に向けるステップでと、
前記検出領域（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）上の前記再構成された光線（１７ａ、１７ｂ）の強度分布を分析することにより前記第１の方向と前記第２の方向との間の傾斜角から前記情報ビットを検出するステップと
を備えたことを特徴とする方法。
【請求項１０】
前記再構成された光線（１７ａ、１７ｂ）の前記強度分布を分析するために、前記検出領域（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）は、複数の隣接する光検出領域に分割され、該隣接する光検出領域の前記検出された光強度を比較することを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
データ層の焦点位置と前記セキュリティマーク（３０）を読み出すために必要な焦点位置とを比較するステップをさらに備えたことを特徴とする請求項９または１０に記載の方法。
【請求項１２】
光データキャリア（１）上に格納されているセキュリティマーク（３０）を読み出す読み出し装置であって、
読み出し光線（７）を第１の方向に沿って前記セキュリティマーク（３０）に向けるように調整された光源（３）と、
再構成された光線（１７ａ、１７ｂ）を、前記セキュリティマーク（３０）に記録されている情報ビットに依存する第２の方向に沿って検出器（１５）の光検出領域（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）に向けるように調整されたコリメータ（８）と、
前記検出領域（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）上の前記再構成された光線（１７ａ、１７ｂ）の強度分布を分析することにより前記第１の方向と前記第２の方向との間の傾斜角から情報ビットを検出するように調整された比較器（２０）と
を備えたことを特徴とする読み出し装置。
【請求項１３】
前記検出器（１５）は、複数の隣接する光検出領域（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）を含み、前記隣接する光検出領域（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）の前記検出された光強度を比較するように調整された比較器をさらに備えたことを特徴とする請求項１２に記載の読み出し装置。
【請求項１４】
データ層の焦点位置と前記セキュリティマーク（３０）を読み出すために必要な焦点位置とを比較する比較器をさらに備えたことを特徴とする請求項１２または１３に記載の読み出し装置。
【請求項１５】
セキュリティマーク（３０）とともに、光データキャリア（１）に固定されるように調整されたホログラフィック記憶媒体であって、
前記セキュリティマーク（３０）は、第１の方向に沿って読み出し光線（７）により照射されたときに第２の方向に沿って再構成された光線（１７ａ、１７ｂ）を発生するように調整され、前記第２の方向は前記第１の方向に関して傾けられ、該傾斜角の符号および／または値により情報ビットが符号化されていることを特徴とするホログラフィック記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、光データキャリア上にセキュリティマークを生成する方法、セキュリティマークを含むデータキャリア、データキャリア上に格納されているセキュリティマークを読み出す方法、およびデータキャリア上に格納されているセキュリティマークを読み出す装置を対象とする。
【背景技術】
【０００２】
例えば、データキャリアに認証キーまたは復号鍵を載せるために使用される、ビット列を指す用語としてセキュリティマークという用語が用いられている。認証および暗号化は、一般に、著作権法により保護されるべき情報を不正コピーから保護するために、その情報を格納したデータキャリアに使用される。認証キーは、データキャリアが合法的に販売されたコピーを含んでいること、および著作権保護法に違反してコピーされていないことを立証するか、または確認するために使用される。認証キーが存在しないか、または不正である場合には、データキャリアからのデータの読み出しが禁止される。あるいはまた、データを暗号化しておき、読み出されたビット列から格納されている情報を取り出すために復号鍵が必要になるようにすることができる。
【０００３】
ここで、従来のセキュリティマークは、標準のディスクドライブを使用していてセキュリティマークをコピーできない場合にしか、データキャリアに格納されているデータの不正コピーおよび復元を防ぐことができない。例えば、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、またはブルーレイディスク（ＢＤ）などの従来のディスクドライブでは、ディスクにデータを格納するために集束レーザー光線を使用する。それにより、一連の微視的なくぼみ（「ピット」、ピットとピットの間には「ランド」と呼ばれる間隙がある）が、ディスクの記録領域内に形成される。ディスクの反射面にレーザー光線が向けられ、ピットとランドのパターンが読み取られる。反射した光線の変化する強度のパターンが、２進数データに変換される。
【０００４】
そこで、文献（例えば、特許文献１参照）に開示される鍵または認証マークが抽出できるホログラムを使用する技術が提案されている。ホログラムは、イメージを三次元で記録することができる高度な写真記録の一形態である。ホログラフィの技術は、さらに、情報を光学的に格納し、取り出し、処理するためにも使用することができる。ホログラフィでは、イメージ内のそれぞれの点における光波の位相の記録を作成するために、シーンまたは物体からの光（物体光）と組み合わせた参照光を使用する。光波の重ね合せにより生じる、参照光と物体光との間の光学干渉は、標準的な写真フィルム上に記録できる一連の強度の縞模様を生成する。これらの縞模様は、ホログラムまたは干渉パターンと呼ばれる、一種の回折パターンをフィルム上に形成する。したがって、２本のコヒーレント光線、つまり物体光と参照光が、ホログラムを記録するために必要である。ここで、従来のディスクドライブは、ホログラムを記録するための手段を備えていない。ホログラフィック記録をコピーするための技術的な機器およびノウハウは、複雑で、費用がかかる。さらに、フィルム上の回折パターンの分析および復元は、やっかいな作業である。したがって、セキュリティマークの不正コピーおよび復元を防止する。
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２００５／０４８２５６号パンフレット
【非特許文献１】Ｉｎｐｈａｓｅら、Ｏｐｔｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒ  ２００６年、１０５０頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、ホログラフィック記録として格納されるセキュリティマークは、標準ディスクドライブを使用して読み出すことはできない。文献（例えば、特許文献１参照）によれば、セキュリティマークの分析のレベルにおいて、一意的な空間変調フィルタを適用する必要がある。したがって、最新技術によるホログラフィックセキュリティマークを読み出せるようにするには、困難な作業を行い、費用をかけてディスクドライブを改造する必要がある。この結果、これらのホログラフィックセキュリティマークを有するデータキャリアは、既存のディスクドライブと互換性がない。
【０００７】
したがって、本願発明の目的は、標準ディスクドライブを使用したのではコピーできないセキュリティマークを有する、改善されたデータキャリアを実現することである。このために、セキュリティマークは、従来のディスクドライブに関して大きな、また費用のかかる修正を必要としないディスクドライブを使用して読み出すことができなければならない。さらに、セキュリティマークを有する改善された光データキャリアを作成する方法、セキュリティマークを読み出す方法、およびセキュリティマークを読み出す装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願発明の目的は、光データキャリア上にセキュリティマークを生成する方法および従属する請求項による各々の光データキャリアにより解決される。
【０００９】
本願発明により、光データキャリア上にセキュリティマークを生成する方法が提示される。この方法は、第１および第２の光線を光データキャリアのホログラム領域上に向けるステップを含む。第１および第２の光線は、コヒーレント光線である。したがって、第１および第２の光線は、互いに重ね合わされた場合に干渉パターンを形成する。第１の光線は、第１の方向に沿ってホログラム領域に向けられる。好ましくは、第１の方向は、光データキャリアの表面に対して垂直である。同時に、第２の光線は、第２の方向に沿ってホログラム領域に向けられる。第２の方向は、第１の方向に関して予め定められた傾斜角だけ傾けられる。第１の光線および第２の光線は、光データキャリアの同じ側または反対側のいずれかに向けられる。
【００１０】
第１および第２の光線は、ホログラム領域に記録される干渉パターンを形成する。従来のディスクドライブは、干渉パターンを記録できないが、それは、ホログラム領域に同時に向けることができる、２つのコヒーレント光線を生成する手段が用意されていないからである。したがって、上述の方法で生成された光データキャリア上のセキュリティマークは、不正コピーされない。
【００１１】
さらに、セキュリティマークの復元は、費用をかけて既存のディスクドライブを修正することなく行える。光データキャリアに格納されたデータを読み出すために用意される通常の光検出器は、好ましくは、ホログラム領域に格納されているデータを読み出すために使用される。追加のセキュリティマークは、好ましくは、光データキャリアの欠くことのできない部分である、ホログラム領域内に格納される。しかし、セキュリティマークは、同様に、光データキャリアに添えられた、別のホログラフィックデータキャリアに記録することができる。このようなホログラフィックデータキャリアの実施例として、粘着剤付きポリマーテープが挙げられる。この材料は、Ｔｅｓａ  Ｓｃｒｉｂｏｓという商標名で非常に安く売られている。もちろん、他のホログラフィック材料も使用することができる。ホログラム領域に格納されるホログラムは、ブランドまたはロゴの表示可能イメージを示すことができ、これにより、消費者は製品を識別することができる。
【００１２】
好ましくは、傾斜角ｕsは、−５°以上、５°以下、つまり、−５°≦ｕs≦５°である。このようにして傾斜角の大きさを制限することにより、光データキャリアに格納されているデータの読み出しのために備えられている通常の光検出器を使用して、ホログラム領域内の記録の復元を行うことができるという利点がある。検出器領域上の再構成されたイメージ間の局所的シフトは、傾斜角の変化により決定される。
【００１３】
本願発明の好ましい一実施形態によれば、第１および／または第２の光線は、ホログラム領域上に集束される。これにより、記録領域は、適宜制限されうる。さらに多くのデータを、セキュリティマーク内に格納することができる。格納されているセキュリティデータを復元するには、集束読み出し光線を使用する必要がある。従来のディスクドライブは、集束レーザー光線を使用しているため、レーザー光線に関しては、ディスクドライブをさらに修正する必要はない。しかし、それとは別に、第１または第２の非集束光線を使用することも可能である。この場合、対応する非集束読み出し光線を発生するために、ディスクドライブは修正されなければならない。読み出し装置の集束システムは、好ましくは、データ層の焦点位置とホログラムを呼び出すために必要な焦点位置とを比較する。これは、追加のセキュリティ機能として使用されると都合がよい。
【００１４】
好ましくは、第１および第２の光線を発生するために、単一レーザー源が使用される。ビームスプリッタは、レーザー光源から放射されたレーザー光を第１の光線と第２の光線とに分割するために使用される。レーザー光の可干渉距離は長いため、第１の光線と第２の光線は、ホログラム領域に到達すると干渉が生じる。
【００１５】
複数の同一のセキュリティマークが、好ましくは、前記第１および第２の光線を第３の方向、例えば、第１の方向および第２の方向に垂直な方向にシフトすることにより、ホログラム領域内に生成される。その結果、複数の同一のマークが、ホログラム領域内にオーバーラップする同一セキュリティマークの列を形成する。傾斜角は、好ましくは、そのマークの列に垂直である。この場合、再構成された光線は、読み出し光線がその同一セキュリティマークの列に沿ってシフトされた場合に、変化しない。セキュリティマークの読み出しは、その同一セキュリティマークの列の方向への読み出し光線のシフトの影響を受けない。読み出し光線の位置決めのために追加の案内トラックを用意する必要はない。これにより、セキュリティマークを生成する際の追加費用を軽減できる。傾斜角がマークの列に対し平行または傾斜している場合、案内トラックを用意する必要がある。
【００１６】
ホログラム領域が、オーバーラップする同一セキュリティマークの列がホログラム領域に格納される情報を読み出すスキャン方向に垂直であるように光データキャリア内に配列されることは好都合である。従来、スキャン方向は、円板の半径方向に対し垂直である。セキュリティマークは、円板の中心とデータ格納領域との間に位置決めされうる。この構成では、マークの列は、円板の半径に沿って揃えられる。
【００１７】
本願発明は、セキュリティマークを有する光データキャリアを対象とする。セキュリティマークは、好ましくは、本願発明による光データキャリア上にセキュリティマークを生成する方法を使用して生成される。しかし、本願発明の光データキャリアは、他の方法を使用して生成することもできる。マスターホログラムおよび接触複製の知られているプロセスを使用して、それと同じセキュリティマークを生成することができる（例えば、非特許文献１参照）。
【００１８】
本願発明は、さらに、本願発明による光データキャリアに格納されているセキュリティマークを読み出す方法にも関係する。本願発明の方法は、読み出し光線を第１の方向に沿ってセキュリティマークに向けるステップを含む。第２の方向に沿って再構成された光線は、検出領域上に向けられる、セキュリティマークにより発生する。前記傾斜角に対応する情報ビットは、検出領域上で再構成された光線の強度分布を決定することにより検出される。記録されたセキュリティマークは、記録に使用される傾斜角に応じて読み出し光線に対する異なる回折パターンを形成する。したがって、セキュリティマークにより読み出し光線の回折により生成される、再構成された光線は、傾斜角に応じて検出領域上に異なるパターンを形成する。セキュリティマーク内に格納されている情報ビットを決定するために、再構成された光線のパターンが検出される。情報は、好ましくは、傾斜角の符号で符号化される。しかし、位置に敏感な光検出器が使用される場合、傾斜角の値で情報を符号化することも可能である。
【００１９】
好ましくは、再構成された光線の強度分布を検出するために、検出領域は複数の隣接する光検出器領域に分割される。隣接する光検出器領域の検出された光強度は、互いに比較される。例えば、検出領域が、２つの隣接する光検出器領域だけに分割される場合、どの光検出器領域がより多くの光を受け取るかは、それぞれの光検出器領域により検出される光強度を比較することにより決定することが可能である。
【００２０】
本願発明によるデータキャリアに格納されているセキュリティマークを読み出すための読み出し装置は、第１および／または第２の方向に沿ってセキュリティマーク上に読み出し光線を向けるように適合された光源を備える。読み出し光線は、セキュリティマークと相互作用し、再構成された光線を発生する。再構成された光線を光検出器に向けるようにコリメータが調整される。光検出器は、光検出器上の再構成された光線の強度分布を分析することにより、前記傾斜角に対応する情報ビットを検出するよう調整される。
【００２１】
好ましくは、本願発明によるデータキャリア上に格納されているセキュリティマークを読み出すための読み出し装置は、複数の光検出器を有する１つの検出器を備える。検出領域は、複数の隣接する光検出器領域に分割される。読み出し装置は、隣接する光検出器領域の検出された光強度を比較するように適合された比較器を備える。
【００２２】
本願発明の好ましい一実施形態は、添付の図面を参照して、以下で詳細に説明される。好ましい実施形態は、従属する請求項で定められる、本願発明の範囲を制限するものと解釈してはならない。これらは、本願発明を例示することのみを意図している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１は、本願発明の好ましい実施形態によるセキュリティマークを含む領域を有するデータキャリアの概略を示す上面図である。本実施形態のデータキャリアは、円板１の形状を有する。ホログラム領域１０は、円板１上の、円板１の中心に近い領域内に配置される。ホログラム領域１０は、円板１の一体となった部分であるか、または円板１に固定された独立のホログラフィック記憶媒体である。ホログラム領域１０は、円環、つまりリングの形をした幾何学的形状を形成する。円板１は、データを格納するための領域２０を備える。データ格納領域２０は、さらに、円環形であり、ホログラム領域１０を囲む。
【００２４】
図２は、図１のデータキャリアのホログラム領域１０を拡大表示した上面図を示している。ホログラム領域１０は、データキャリア上にセキュリティマークを格納するために使用される。セキュリティマークは、互いに本質的に平行になるように配列された、複数の縞３０として形成される。より正確には、それぞれの縞は、図１の円形データキャリアの中心から円形データキャリアの外周へ突き出ている直線と同一線上にある。隣接する縞は、互いにほぼ平行である。縞３０は、別々の縞３０として描かれているが、さらにオーバーラップする可能性がある。
【００２５】
図３には、図２のホログラム領域１０の４本の縞３０を示す。縞３０は、複数のおおよそ円形のホログラム４０からなり、互いに重ね合わされている。結果として、再構成される物体光は、読み出し光線がこの縞に沿ってシフトされる場合でも変化しない。セキュリティマークの読み出しは、その同一ホログラム４０の縞の方向への読み出し光線のシフトの影響を受けない。したがって、読み出し光線の位置決めのために案内トラックを用意する必要はない。
【００２６】
図３の各々の縞３０は、情報の単一ビットを表す。情報ビットは、縞３０に読み出し光線を照射することにより読み出される。ホログラム４０により回折することによって、再構成された物体光が生じる。再構成された物体光のパターンは、読み出し光線がそれぞれの縞３０の縦方向にシフトされる場合は実質的に変化しない。したがって、ホログラム領域１０内の縞３０に関する読み出し光線の半径方向位置は、重要でない。好ましくは、ホログラム領域１０の平面内で、読み出し用の光線を集束する。焦点位置は、円板がホログラム領域１０内で十分に反射が行われるとして、従来の焦点サーボを介して制御することができる。
【００２７】
図４は、図１のデータキャリアの断面図である。縦線６０は、円形データキャリアの中心を示しており、データキャリアの中心孔を通っている。データキャリアの表面は、データキャリアの表面から突出する円環状ホログラム領域１０を除き、本質的に平坦である。この場合、データキャリア１用の読み出し装置は、データキャリアの表面に読み出し光線を集束させることが必要である。もちろん、ホログラム領域１０は、同様に、破線により示されているように、データキャリア内に一体化することもできる。
【００２８】
図５は、光データキャリア上にセキュリティマークを生成するための装置を示している。図１の光データキャリア１およびホログラム領域１０が示される。図５に示すように、コリメータレンズ４は、レーザー光源３から放射されるレーザー光を平行にする。平行にされたレーザー光は、ビームスプリッタ５に通され、ビームスプリッタは、第１の平行レーザー光線７および第２の平行レーザー光線６を出力する。第１のレーザー光線７は、第１の方向に向けられ、第１の対物レンズ８ａによりホログラム領域１０上に集束する。第２のレーザー光線６は、第２の方向に沿って、第２の対物レンズ８ｂを通して、ホログラム領域１０に向けられる。第２のレーザー光線６の方向を変えるために、図５において、２つの固定鏡１１ａ、１１ｂ、および調節可能な鏡１２が用意されている。第２のレーザー光線６は、第１のレーザー光線７と反対側からホログラム領域１０に到達する。もちろん、両方のレーザー光線６、７が同じ側から、同様に例えば、第１のレーザー光線７の側から、ホログラム領域１０に向けることもできる。第２のレーザー光線６の前記第２の方向は、第１のレーザー光線７の方向に関して傾斜した角度だけわずかに傾いている。傾斜角は、第２のレーザー光線６を第２の対物レンズ８ｂに導く鏡１２により調節することができる。
【００２９】
第１および第２のレーザー光線７および６は、ホログラム領域１０とオーバーラップし、材料内に干渉パターンを作成する。干渉パターンは、傾斜角に依存し、好ましくは−５°から５°までの範囲で固定される。最大角度は、光データキャリアの種類と再生に使用される対物レンズとに依存する。例えば、コンパクトディスクの場合、ブルーレイディスクよりも大きな角度を必要とする。図５のホログラム領域１０は、図４に示しているのと似た断面図で示されている。ホログラフィック材料内に導入される干渉パターンは、図３のホログラム４０のうちの１つに対応する。図５の第２のレーザー光線６は、図２および３の縞３０のうちの１つの縞の縦方向に垂直な方向に傾けられる。傾斜角は、図１の円形データキャリア１の半径方向に垂直な平面内にある。したがって、結果として生じる干渉パターンの光学的特性は、縞３０の縦方向で変化しない。しかし、縞３０の長さ方向に垂直な方向ではシフトの選択性が高い。０または１の情報ビットは、第２のレーザー光線６の正または負のシフト角度およびその結果の干渉パターンにより符号化される。データビット毎に複数のオーバーラップするホログラム４０が書き込まれる。さらに、ホログラム領域１０内の２本の集束レーザー光線６および７の半径は、同じ大きさである。
【００３０】
図６は、図１のデータキャリアに格納されているセキュリティマークを読み出すための読み出し装置を示している。図５および６の同一の参照番号は、両方の図において類似の物体を示すのに使用される。特に、レーザー光源３、コリメータレンズ４、および平行レーザー光線７は、図５と本質的に同じように配列される。レーザー光線７は、ビームスプリッタ１３および対物レンズ８を通って、ホログラム領域１０に照射される。セキュリティマークは、図６のホログラム領域１０内に格納される。反射層１８および基板１９は、ホログラム領域１０の下に位置する。さらに、読み出し装置は、反射層１８から反射される光を検出する検出器１５を備える。焦点レンズ１４は、反射された光を検出器１５上に集束させる。比較器２０は、再構成された信号光線１７の傾斜角を決定するために検出器１５により検出された強度分布を分析する。
【００３１】
図６には、３つの異なるレーザー光線７、１６、および１７が示されている。３本の光線すべてが、検出器レンズ１４を通って検出器に到達する。第１の光線７は、回折することなくホログラムの干渉パターンを通る光線である。反射光は、ビームスプリッタ１３に到達し、そこから検出器１５に反射される。レーザー光線７の一部は、ホログラム領域１０に格納された干渉パターンにより回折し、信号光線１７を発生する。この信号光線１７は、対物レンズ８、ビームスプリッタ１３、および焦点レンズ１４を通って、検出器１５に照射される。信号光線１７が、わずかに傾斜すると、信号光線１７の焦点は、検出器１５の中心からずれる。それに加えて、反射した位相共役読み出し光線７により第２の信号光線１６が生成される。位相共役信号光線１６は、最初に反射層１８に伝搬し、それから、検出器１５上に集束する。鏡層１８における反射損のため、位相共役信号光線１６の強度は、直接信号光線１７に比べてかなり弱くなる。その結果、検出器１５の検出器表面上の光パターンは、３つの異なる光線７、１６、および１７の重ね合わせにより形成される。
【００３２】
図７は、図６の検出器１５の検出領域を示している。検出領域は、市松模様となるように配置されている、４つの異なる検出要素ａ、ｂ、ｃ、およびｄから形成される。
【００３３】
図８および９は、それぞれ、図７の検出領域を示している。検出領域に、図６のホログラム領域１０から来る異なる光線７、１６、１７が照射される。光線７、１６、および１７は、それぞれ、円形スポット７ａ／ｂ、１６ａ／ｂ、および１７ａ／ｂに対応する。回折されないレーザー光線７は、図８および９の両方の検出領域１５の中心部に円形スポット７ａ／ｂを形成する。信号光線１７から結果として得られるスポットの位置は、図８において右へシフトされ（スポット１７ａ）、図９において左にシフトされる（１７ｂ）。位相共役信号光線１６から結果として得られるスポットは、図８において左へシフトされ（スポット１６ａ）、図９において右にシフトされる（１６ｂ）。回折されないレーザー光線７のスポット７ａおよび７ｂは、すべてのスポットの最大強度を有する。したがって、スポット１７ａ／１７ｂの強度は、スポット１６ａ／ｂの強度に比べて大きい。したがって、図８の光強度分布は、右にシフトされるが、図９の光強度分布は、左にシフトされる。スポット１６ａ／ｂおよび１７ａ／ｂの位置は、ホログラム領域１０内に干渉パターンを生成する際に使用される傾斜角に依存する。したがって、シフト角度に対応する情報ビットは、強度分布が検出領域上で左にシフトされるか、または右にシフトされるかを見いだすことにより決定することができる。Ｉａ、Ｉｂ、およびＩｃは、それぞれの検出器領域ａ、ｂ、ｃ、およびｄ内の全光強度を表すものとする。次いで、Ｓ＝（Ｉａ＋Ｉｃ−Ｉｂ−Ｉｄ）／（Ｉａ＋Ｉｂ＋Ｉｃ＋Ｉｄ）の符号は、格納される情報ビットを表す。信号Ｓは、接線方向プッシュプル信号に類似する。位置を詳細に検知する光検出器を使用する場合、複数の情報ビットを符号化することも可能である。傾斜角の符号のほかに、傾斜角の値も検出することができる。
【００３４】
読み出し光線シフトの関数としての全正規化回折信号は、以下の式で与えられる。
【００３５】
【数１】
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この式において、変数δｘ、δｙは、ホログラム領域内の記録された干渉パターンに関して図６の入射光線７のシフトを表す。δｙは、図２における円板の半径方向の入射光線のシフトを表す。δｘは、半径方向に垂直な、入射レーザー光線のスキャン方向のシフトを表す。上記公式は、図５の設定を使用して記録された単一の、オーバーラップしないホログラムに対し適用される。ＬｘおよびＬｙは、ホログラムの外側延長部を示す。Ｌは、ホログラムの厚さである。ｎは、ホログラフィック材料の屈折率である。Ｒ1は、図５の集束された入射レーザー光線７の半径である。Ｒ2は、図５の集束されたレーザー光線６の半径であり、ｕsは、図５の入射レーザー光線７および６の傾斜角を表す。λは、レーザー源により放射される光の波長である。入射光波６および７が同じ半径（Ｒ1＝Ｒ2）を有する場合、その結果の全正規化回折信号は、方向δｙの信号シフトと無関係である。
【００３６】
図１０は、シフトδｘに関する全正規化回折信号Ｉ（δｘ、δｙ）を示している。信号は正規化されているため、最大信号強度は、１に設定されている。図１０の曲線は、青色レーザー光線を使用する円板に対し現実的な以下の値について計算したものである。
Ｒ1＝Ｒ2＝Ｒ＝１１０μｍ
Ｌ＝１０μｍ
Ｌx＝Ｌy＝７０μｍ
ｎ＝１．６
ｕs＝３°
【００３７】
全正規化回折信号は、特異的ピークがδｘ＝０にある分布を表す。全信号強度は、正および負の方向δｘで連続的に減少する。約±５μｍで到達した全信号強度は、ピークの１／５未満である。シフト選択性は、おおよそ約１０μｍである。したがって、隣接する干渉パターンは、１０μｍの距離のところで記録した場合に区別可能である。図２においてセキュリティマーカーが円板の中心から距離ｒ＝２０ｍｍのところで記録された場合、セキュリティマーカー領域の外周は、２πｒに等しく、ビットの総数は、２πｒ／１０μｍ＝１２５００個の未加工データビットの数に等しい。
【００３８】
好ましい実施形態に従って記録されたセキュリティマークの主な利点は、以下のとおりである。セキュリティマークは付加されるので、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、およびブルーレイディスク（ＢＤ）などの既存のディスクファミリと互換性がある。図６の読み出し装置は、ほとんどの既存の読み出し装置に対応する。格納されている情報ビットを検出するためには、検出領域上の光強度分布を決定する比較器２０を既存の読み出し装置に追加しなければならない。しかし、データ読み出し用の標準光検出器を、セキュリティマークの読み出しに使用することができる。したがって、既存の読み出し装置を改造するコストは低い。セキュリティマークを有するそれぞれのデータキャリアの生産のコストも低いものである。
【００３９】
上記の好ましい実施形態は、本出願に付与される保護の範囲を制限することを意図していない。好ましい実施形態は、本願発明を実装する都合のよい方法を例示することをのみを意図している。本願発明は、従属する請求項により定められる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本願発明の好ましい実施形態によるセキュリティマークが含まれる領域を有するデータキャリアの概略を示す上面図である。
【図２】図１のデータキャリアのセキュリティマークの領域を拡大表示した上面図である。
【図３】図２の一列のセキュリティマークを拡大表示した上面図である。
【図４】図１のデータキャリアの側面図である。
【図５】光データキャリア上にセキュリティマークを生成するための装置を示す図である。
【図６】図１のデータキャリアに格納されているセキュリティマークを読み出すための読み出し装置を示す図である。
【図７】図６の読み出し装置の検出領域を示す図である。
【図８】検出領域が第１の読み出し光線を照射される図７の検出領域を示す図である。
【図９】検出領域が第２の読み出し光線を照射される図７の検出領域を示す図である。
【図１０】図７の検出領域上の正規化された全信号強度をｙ軸にとり、入射読み出し光線のシフトをｘ軸にとったグラフである。
【符号の説明】
【００４１】
１  光データキャリア
３  レーザー光源
４  コリメータレンズ
５  ビームスプリッタ
８  対物レンズ
１０  ホログラム領域
１１  固定鏡
１２  調節可能な鏡
１４  焦点レンズ
１５  検出器
１８  反射層
２０  データを格納するための領域
３０  縞
４０  円形のホログラム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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