(57)【要約】本発明は、情報担体のコピー防止に関するシステムに係る。該システムは、光源によって照射される際にスペックル・パターンを送る回折層と、回折層に対して整列され、スペックル・パターンからフィルタ処理された光学信号を送る空間フィルタと、フィルタ処理された光学信号によって照射される際に電気信号を送る検出器アレイとを有する。該システムは、電気信号から暗号化キーを算出する手段と、情報担体に有された暗号化されたデータを暗号化キーから復号化する手段とを更に有する。
2006525613.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報担体であって、
−  光源によって照射される際にスペックル・パターンを送る感光性高分子でできた回折層と、
−  前記スペックル・パターンからフィルタ処理された光信号を送り、前記回折層に対して整列される、感光性材料でできたバイナリ・マスクを有する空間フィルタ層と、
−  前記フィルタ処理された光信号を暗号化キーを生成する電気信号に転換する検出層と、
を有する情報担体。
【請求項２】
前記検出層は、パターン光電子材料から作られる、請求項１記載の情報担体。
【請求項３】
前記空間フィルタ層から前記回折層を分離するスペーサを更に有し、前記スペーサは、前記光源の波長より大きく且つ前記回折層の幅より小さい幅を有する、請求項１記載の情報担体。
【請求項４】
請求項１記載の情報担体を読み取る装置であって、前記装置は、
−  前記検出層によって送られた前記電気信号から暗号化キーを算出する手段と、
−  前記暗号化キーに基づく前記情報担体に有された暗号化されたデータを復号化する手段と、
を有する装置。
【請求項５】
情報担体であって、
−  光源によって照射される際にスペックル・パターンを送る感光性高分子でできた回折層と、
−  前記スペックル・パターンからフィルタ処理された光信号を送り、前記回折層に対して整列される、感光性材料でできたバイナリ・マスクを有する空間フィルタ層と、
を有する情報媒体。
【請求項６】
前記空間フィルタ層から前記回折層を分けるスペーサを更に有し、前記スペーサは、前記光源の波長より大きく且つ前記回折層の幅より小さい幅を有する、請求項５記載の情報担体。
【請求項７】
請求項５記載の情報担体を読み取る装置であって、前記装置は、
−  前記フィルタ処理された光信号を電気信号へと転換する検出器アレイと、
−  前記電気信号から暗号化キーを算出する手段と、
−  前記暗号化キーから前記情報担体に有された暗号化されたデータを復号化する手段と、
を有する装置。
【請求項８】
前記検出器アレイは、パターン光電子材料から作られる、請求項１記載の情報担体。
【請求項９】
光源によって照射される際にスペックル・パターンを送る回折層を有する情報担体を読み取る装置であって、前記装置は、
−  前記スペックル・パターンからフィルタ処理された光信号を送り、可逆の感光性材料でできたバイナリ・マスクを有して前記バイナリ・マスクは情報担体が前記装置に挿入される度に作り出されるようにする、空間フィルタ層と、
−  前記フィルタ処理された光信号を電気信号へと転換する検出器アレイと、
−  前記電気信号から暗号化キーを算出する手段と、
−  前記暗号化キーから前記情報担体に有された暗号化されたデータを復号化する手段と、
を有する、装置。
【請求項１０】
請求項１又は５記載の情報担体を製造する方法であって、前記方法は、
−  回折構造を作り出すよう感光性高分子の層をホログラフィック露光する段階と、
−  前記回折構造を重合するよう前記感光性高分子の層を、また、活性化された範囲と非活性化された範囲を有するバイナリ・マスクを有する空間フィルタを形成するよう前記回折構造を介する感光性材料でできた層を同時に照射する段階と、
を有し、
前記感光性材料の活性化は、前記回折構造によって前記光源の所定の波面に送られたスペックル・パターンの輝度が所定の閾値より高い際に実施される、
方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報担体のコピー防止に関するシステムに係る。
【０００２】
本発明はまた、かかるシステムに使用される情報担体に係る。
【０００３】
本発明は、かかる情報担体を読み取る方法及び装置に係る。
【０００４】
本発明は、最終的には、本発明に従った情報担体をコピーすることを防ぐようハードウェアの暗号化キーを製造する方法に係る。
【０００５】
本発明は、光ディスク等のコンテンツ担体のコピー防止又はスマートカードにおいて適用される。
【背景技術】
【０００６】
物理的な一方向性機能は、暗号化、コピー防止、又は身分証明書の基礎として既に提案されている。従来技術によれば、回折構造は、任意の波面で照射され、結果もたらされるスペックル・パターンは、ＣＣＤカメラ等の検出器によって検出される。スペックル・パターンから暗号化キーが作り出され、回折構造を独自に識別する。かかるシステムの信頼性は、回折構造と検出器との間の位置合わせに強く依存する。
【０００７】
文献「Physical  one-way  functions」、Ｓｃｉｅｎｃｅ、２００２年９月２０日、ｐ．２９７（非特許文献１）は、暗号化の目的上、一方向性機能を実現する回折構造の使用を示す。かかる文献は、かなり高価である高解像度ＣＣＤ検出器によるスペックル・パターンの検出に基づく。また、いくつかの問題点が、光源と、回折構造と、検出器との間の位置合わせから予測され得る。
【非特許文献１】「Physical  one-way  functions」、Ｓｃｉｅｎｃｅ、２００２年９月２０日、ｐ．２９７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、従来技術の解決法より複雑ではないが同等の効率性を維持する情報担体のコピー防止に関するシステムを提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
かかる目的を達成するよう、本発明に従ったシステムは、
−  光源によって照射される際にスペックル・パターンを送る回折層と、
−  回折層に対して位置合わせされ、スペックル・パターンからフィルタ処理された光信号を送る空間フィルタと、
−  前述のフィルタ処理された光信号によって照射される際に電気信号を送る検出器アレイと、
−  電気信号から暗号化キーを算出する手段と、
−  情報担体に有された暗号化されたデータを、暗号化キーより復号化する手段と、
を有する。
【００１０】
結果として、暗号化構造全体、即ち、回折層、空間フィルタ、及び検出器アレイは、１つの「チップ」として見なされ得、各入射波面に対して一意的な応答を与える。入射波面を急速に変化させることによって、所定の回折構造の一意性は、安全に識別され得る。
【００１１】
本発明の第１の実施例によれば、回折構造、空間フィルタ、及び検出器アレイは、１個構成のハードウェアに組み合わされる。
【００１２】
本発明の他の実施例によれば、検出器は、読出しユニットの一部分であり、暗号化構造の他の部分は、１個構成のハードウェアに組み合わされる。
【００１３】
本発明の他の実施例によれば、検出器及び空間フィルタは、読出しユニットの一部分であり、回折構造は、コンテンツ担体の一部分である。続いて空間フィルタは、可逆の感光性材料から作られ、担体が読出しユニットに挿入される度に作り出される。
【００１４】
本発明はまた、暗号化キーを製造する方法に係り、
−  回折構造を作り出すよう感光性高分子の層をホログラフィック露光する段階と、
−  かかる回折構造を重合するよう、前述の感光性高分子の層をフラッド（ｆｌｏｏｄ）露光する段階と、
−  所定のパターンを有する空間フィルタを形成するよう回折構造を介して光源によって第１の感光性材料を照射する段階と、
を有し、前述の感光性材料の活性化が実行されるのは、回折構造によって光源の所定の波面に送られたスペックル・パターンの輝度が所定の閾値よりも高い際である。
【００１５】
前述の方法は、回折構造、空間フィルタ、及び場合によっては検出器アレイを感光性材料の光学照射によって単一の段階で作るよう、適合される。これによって、検出器、空間フィルタ、及び回折構造の適切な位置合わせが保証される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明は、これより添付の図面を参照してより詳細に説明される。
【００１７】
本発明は、回折原理に基づいて情報担体のコピー防止に関する廉価で且つ効率的なシステムを提案することを、目的とする。情報担体は、例えばＳＦＦＯ（Small  Factor  Format  Optical）ディスク又はＢｌｕ−ｒａｙディスク等の、光ディスクであるが、当業者にとって、本発明が磁気ディスク又はスマートカード等の他の種類の情報担体にも適用可能であることは明白である。
【００１８】
図１は、本発明に従った情報担体のレイアウトであり、図２は、前述の情報担体の操作原理を図解する。かかる情報担体は、光源１０によって照射される際にスペックル・パターン１１を送る回折層１、スペックル・パターンからフィルタ処理された光信号３１を送る空間フィルタ３、及び、前述のフィルタ処理された光信号によって照射される際に暗号化キーが生成され得る電気信号を送る検出器アレイ４を有する。また、該情報担体は、空間フィルタから回折層を分離するようスペーサ２を有する。かかるスペーサ層は、伝搬媒質の役割をなす。その幅は、光源の波長より大きく、回折構造の幅より小さい。かかる異なる構造は、ここでは１個構造のハードウェアに組み合わされる。
【００１９】
本発明は、回折層及び空間フィルタを感光性材料の光学照射によって単一の段階で作り、空間フィルタと回折構造の適切な位置合わせ、及び暗号化構造の効率的な操作を保証するようにすることを、提案する。
【００２０】
本発明の第１の実施例によれば、本発明に従ったシステムは、大きなピクセルを有する単純な検出器アレイを有する。非常に感応性のあるシステムが、ハッカーが暗号化キーをコピーしようとすると検出するよう要求されるため、検出器アレイの不良を補償する必要がある。これは、例えば一方向性の物理的なガボール・ハッシュ（Ｇａｂｏｒ  ｈａｓｈ）機能の使用に基づいた非常に精密な空間フィルタによってなされる。
【００２１】
本発明に従った情報層は、光源によって放射された各入射波面に一意的な応答を与える。多数の入射波面の一式からの応答が既知である際であっても、これは、かかる一式の外側で波面に対する応答を予測するには十分ではない。結果として、ハッカーは、空間フィルタとの組合せで検出器上に同一の信号を有する回折構造を作り出すことができない。
【００２２】
図１中に図示する通り、暗号化キーは、検出器アレイから直接読み出される。これを達成するよう、コピー防止に関するシステムは、かかる情報担体を読取る装置を更に有する。前述の装置は、情報層によって送られた電気信号から暗号化キーを算出する手段、及び、情報担体に有された暗号化されたデータを暗号化キーから復号化する手段を有する。
【００２３】
かかる装置はその結果、情報担体上にある特徴的な情報を関連付けられた暗号化構造から識別し、そこから暗号化キーを導き出し、情報担体に記録されたユーザ情報を復号化するよう、適合される。第２のデータ担体上で元のデータ担体のコピー、即ち元のデータ担体に有されたユーザ情報の複製を試みるレコーダは、ユーザ情報を復号化するのに必要である元のデータ担体上にあるもの等の特徴的な情報も、第２のデータ担体上に記録することができない。結果として、第２のデータ担体に有されたユーザ情報は、復号化及び再生され得ない。
【００２４】
安全性は、回折層と暗号化キーとの間に「一方向性」の関係があることからもたらされる。安全モジュールは、暗号化キーと入射波面との間の関係を照合することができ、従って構造の同一性を一意的に確定する。
【００２５】
回折構造は、感光性高分子で作られる。該高分子は、基本的には、１つ又はそれ以上の単量体、又は重合体と単量体との組合せ、不活性の構成部品として機能する結合剤、及び始動システムから構成される。媒質は、高輝度及び低輝度の三次元空間パターンによって照射される。高輝度の範囲では、単量体の重合は光開始される。続いて複数のメカニズムが発生し、分子電子構造で発生する変化、重合の際に発生する密度の変化、システム内の構成部品の空間的分離に存する、屈折率変調を引き起こす。
【００２６】
ホログラフィック露光の間、重合率での空間変動は、単量体消費における空間変動を誘発する。重合に起因するかかる単量体の局所的減少及び追加的縮小により、暗い領域から明るい領域への単量体の拡散が発生する。かかる工程は、単量体拡散を食い止めるよう、増加するシステムの分子の重量により、単量体が全ての領域で完全に低減するまで、又は移動性が減少するまで続く。多種の構成部品の空間分離は、全ての構成部品の屈折率が大きく変化する際に屈折率の差異をもたらし、全体の屈折率の変調の一因となる。
【００２７】
ホログラフィック露光のあと、回折構造は、フラッド露光で照射され、全ての残留単量体の完全な重合によって構造を固定するようにされる。従って、構成部品の分離なく、露光後の照射は、無特徴で均一に重合されたホログラフィック活性のない試料をもたらす。
【００２８】
重合工程の結果の予測は、測定するのが非常に困難である。個別の構成部品の拡散定数は、周囲の変化する粘着性の結果、重合時間によって変化するばかりではなく、光の空間分布の結果、空間的にもまた変化する。
【００２９】
重合工程に起因する回折層の非線形性及び予測不可能性は、所定の照射する波面によってどの回折構造が形成されるか予測され得ないため、暗号法の適用に対して興味深いものとされる。
【００３０】
検出器アレイは、製造するのに廉価且つ容易でなければならないため、その横方向の解像度は比較的低い。それを補償するよう、非常に小さい穴を有するバイナリ・マスクを有する空間フィルタが、横方向の解像度を非常に強化するよう必要とされる。空間フィルタは、横方向だけではなく、回折構造に対して深さ方向にも非常によく揃えられなければならない。そのため、空間フィルタは、回折構造がフラッド露光によって固定されるのと同一の段階において、作られるか、活性化される。
【００３１】
かかる機能性は、多種の材料によって与えられ得、材料の光学的特質を、強い放射の際には反射性又は吸収性から透過性へと変える。かかる材料は、例えば、有機顔料、有機体上の金属層、相変化材料、又はケイ化物等の、光学格納における標準的な材料である。
【００３２】
あるいは、抵抗するよう提案された無機二層材料が使用され得る。かかる材料は、以下の組合せで構成される群より選択される：Ａｓ−Ｐｂ，  Ｂｉ−Ｃｄ，  Ｂｉ−Ｃｏ，  Ｂｉ−Ｉｎ，  Ｂｉ−Ｐｂ，  Ｂｉ−Ｓｎ，  Ｂｉ−Ｚｎ，  Ｃｄ−Ｉｎ，  Ｃｄ−Ｐｂ，  Ｃｄ−Ｓｂ，  Ｃｄ−Ｓｎ，  Ｃｄ−Ｔｉ，  Ｃｄ−Ｚｎ，  Ｇａ−Ｉｎ，  Ｇａ−Ｍｇ，  Ｇａ−Ｓｎ，  Ｇａ−Ｚｎ，  Ｉｎ−Ｓｎ，  Ｉｎ−Ｚｎ，  Ｍｇ−Ｐｂ，  Ｍｇ−Ｓｎ，  Ｍｇ−Ｔｉ，  Ｐｂ−Ｐｄ，  Ｐｂ−Ｐｔ，  Ｐｂ−Ｓｂ，  Ｓｂ−Ｓｎ，  Ｓｂ−Ｔｉ，  Ｓｅ−Ｔｉ，Ｓｎ−Ｔｉ、及びＳｎ−Ｚｎ。例えば、二層Ｂｉ−Ｉｎ又はＢｉ−Ｓｎは、光学特性に対して使用され得る。かかる蒸着された二層システムは、高い反射性及びおおよそ「ゼロ」の伝送によって定義付けられる。熱によって又は強い光放射によって開始された合金化のあと、二層システムは透過性となる。
【００３３】
図３は、空間フィルタを適切に構成する又は「活性化する」原理を図解する。光源による照射のもとで、回折構造は、回折構造及び光の波面（波長、角度、相違、相、偏光）に依存して、一定の距離にスペックル・パターンを与える。かかる場所では、光源の所定の波面に対して回折構造によって送られたスペックル・パターンの輝度１１０が線Ｔで実現される一定の閾値に達し、材料は、透過性になり転換される。かかる閾値を下回ると、感光性材料は非透過性のままである。このように、透過性の部分３ａ及び非透過性の部分３ｂを有する一次元又は二次元のバイナリ・マスクが生成される。更に、かかるパターンは、回折構造に対して完全に位置合わせされる。
【００３４】
適切な検出器の選択は、本発明の作動原理に対して任意である。しかしながら、比較的廉価なアプローチの使用が望まれる。それは、検出器が、大量に生産されたコピー防止された光ディスク等の情報担体の一部分であり得、大量生産においては、低価格が必須の要求項目であるためである。前述の検出器は、大きなピクセル４１乃至４４、及び、その結果空間フィルタより更に低い解像度を有する。
【００３５】
従って、電気信号を与えるパターン化された光電子層を活用するよう提案され、光学暗号化キーを得るよう読み出される必要がある。光電子層によって送られた電気信号の相互関係等の組合せ、及び回折構造によって送られた光信号の組合せは、一意的な光暗号化キーを作り、前述のキーで暗号処理されたコンテンツである情報担体のコンテンツにアクセスを与えるようにされる。
【００３６】
本発明の一実施例によれば、光電子層は、前述の層の分割的活性化又は非活性化を使用してパターン化される。かかる分割により、所定のパターンに対応する電気信号は、光信号で照射された際に生成される。所定のパターンは、例えば酸素雰囲気でのパターン化されたＵＶ放射によるディスクの製造中等に、光電子層に書き込まれ得る。これにより、局所的に高オーム反応がもたらされ、照射下のいかなる電流にも上昇を与えない。
【００３７】
あるいは、電極もパターン化され得る。例えば、シリコン上の薄い金属フィルムが使用され得、金属電極として作用する。局所的な加熱又は放射の後、ケイ素化合物が形成される。前述のケイ素化合物は、典型的には、高オーム動作、又は半導体の動作によって定義付けられる。
【００３８】
他の実施例によれば、光電子内層は、活性化された範囲及び非活性化された範囲で分割され、１つの電極が断片に分割される。
【００３９】
光電子層は、既存の材料と太陽電池に使用されるスタックの組合せで作られる。例えば、I.  Garner著「Communications-International」、第１６巻、ｎｏ．３  （１９８９）７３で説明されるアモルファスシリコン等である。
【００４０】
光電子層は、また、C.  Balif,  M.  Regula,  F.  Levy著、「Solar  Energy  Materials  &  Solar  Cells」５７（１９９９）１８９に説明される、銅、インジウム又はガリウム・セレン化物、カドミウム・ジスルフィド、カドミウム・ジセレナイド、ガリウム・ヒ化物、アルミニウム・ガリウム・ヒ化物の光電子タングステン・ジスルフィドＷＳ２で作られ得る。
【００４１】
光電子層は、共役高分子に基づいて有機太陽電池材料で作られ得る。例えば、S.E.  Shaheen  C.J.  Brabec,  N.S.  Sariciftci,  F.  Padinger,  T.  Fromherz,  J.C.Hummelen著、「2.5%  Efficient  Organic  Plastic  Solar  Cells」、Applied  Physics  Letters、第７８巻、ｎｏ．６（２００１）８４１に説明される通り共役高分子／メタノフラーレン、又は共役高分子／共役高分子、共役高分子／有機分子、有機分子／有機分子、共役高分子／無機酸化物、セレン化物及び硫化物、有機分子／無機酸化物、セレン化物及び硫化物、であり得る。
【００４２】
光電子層は、E.  Kymanskis外の「Applied  Physics  Letters、第８０巻、ｎｏ．１（２００２）１１２によって説明された通りカーボン・ナノチューブ、又はナノワイヤ、望ましくはカーボン・ナノチューブ又は酸化金属ナノチューブに基づかれ得る。
【００４３】
太陽電池として使用されるこれらの材料の効率性は、広域太陽スペクトルにより比較的低い。しかしながら、本発明は、次世代の光学格納に関連付けられる。該格納は、ブルーレイ・ディスク用の４０５ｎｍ等の比較的短い波長を活用し、６０％までの量子効率が適切な顔料材料を使用して達成され得る。
【００４４】
回折層、空間フィルタ、及び光検出器アレイは、全て感光性工程によって製造され得ることが注記される。
【００４５】
従って、全体の構造は、全ての位置合わせのエラーを排除して、単一の装置で展開され得る。
【００４６】
あるいは、検出器は、読出しユニットの一部である。即ち検出器は、光学暗号化構造の直接的な部分ではない。かかる場合、回折構造、スペーサ、及び空間フィルタである暗号化構造の主要部分は、１個構成のハードウェアに組み合わされ、互いに対して正確に配列される。一方で検出器は、読取り機の一部であり、例えばＣＣＤ又はＣＭＯＳ検出器である。
【００４７】
かかる解決法の有利点は、情報担体の更なるコスト低減である。
【００４８】
更なる実施例では、検出器及び空間フィルタは、読出しユニットの一部分であり、回折構造は、情報担体の一部である。よって、空間フィルタは、情報担体が読出しユニットに挿入される度に作られる。これを達成するよう、空間フィルタは、ＡｇＣｌ／ＣｕＣｌ層である感光性可逆層で作られ、強い照射のもとでは黒くなり、暗い環境では透過性の状態に戻る。情報担体上の回折構造は、強く照射され、空間フィルタ上のグレー・スケール吸収パターンを作る。弱い光源による回折構造の続く照射は、空間フィルタを介して検出器アレイ上に部分的に透過される回折パターンをもたらす。弱い光源の角度、波長、又は位置等のパラメータを変更することによって、一連の確認が行なわれ得る。提案された空間フィルタは、比較的短い時間のあと、最初の透過性の状態に戻ることが注記されるべきである。
【００４９】
本発明の主な利点は、回折構造は情報担体上にあるシステムの単なる一部分であり、他の部分は読出しユニットであることである。これにより、本実施例は非常に廉価となる。更に、光学検出システムの読出しユニット部分及び情報担体部分は、上述された実施例にある通り完全に配列される。更に、１つのチップ上に光学検出システムの呼び出し部分を作ることにより、信号が監視され得ない。
【００５０】
加えて、空間フィルタのパターニング及び暗号化キーの読出し手順は、回転等の動いている情報担体、又は静止している情報担体のいずれかで実行され得る。
【００５１】
添付の請求項中の参照符号は、請求項を制限するものとして解釈されるべきではない。「有する」という語及びその活用は、請求項中のその他の段階又は構成要素の存在を除外するものではない。単数形で表される構成要素又は段階は、その複数の存在を除外するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明に従った暗号化構造の概略図である。
【図２】本発明に従った暗号化構造の操作原理を図解する。
【図３】暗号化キーを製造する方法を図解する。
【図１】
2006525613.tif 000003
【図２】
2006525613.tif 000004
【図３】
2006525613.tif 000005
【国際調査報告】
2006525613.tif 000006
2006525613.tif 000007
2006525613.tif 000008