Спосіб формування графічного зображення на поверхні оптичних носіїв запису

Винахід стосується технології маркування оптичних інформаційних носіїв запису з метою їх ідентифікації та захисту від підробок. Оптичні диски запису типу компакт-диск форматів CD-Audio, CD-ROM, CD-EXTR A, CD-VIDEO міцно ввійшли в широко розповсюджене використання. В даний час компакт-диски інтенсивно використовуються для реєстрації цифрових даних і звукової інформації. Внаслідок чого компакт-диски, як засіб масового поширення різної інформації, вимагають ідентифікації та захисту від несанкціонованого копіювання записаної інформації. Одним з методів захисту від несанкціонованого копіювання є метод фізичного захисту. В основі даного методу лежить нанесення на поверхню компакт-диска графічних елементів у вигляді написів і малюнків у технологічному процесі виготовлення дисків. Існують три різні способи нанесення зображення на поверхню компакт-диска. Відомий спосіб, де текстова і графічна інформація наноситься на поверхню диска-оригінала в процесі запису модуляцією лазерного випромінювання [1, 2]. Для нанесення зображення існують строго обмежені області: перша розташована у внутрішній незареєстрованній області дискового простору до програмної зони в проміжку початкових радіусів 18 мм і 22,8 мм; друга у простір, що залишився після закінчення запису програмної зони і до радіуса 58 мм (фіг. 1). Недоліком даного способу нанесення зображення е обмежений розмір другої області, що у випадку запису повного диска (формату CD-Audio на 80 хв чи формату CD-ROM на 700 Мбайт) взагалі може бути відсутньою чи мати критично малий розмір по висоті. Наприклад, якщо обсяг записуваної інформації лежить в межах 50 хв, чи 450 Мбайт, друга область буде мати розмір по висоті 10 мм. Відомий інший спосіб, що передбачає нанесення голографічного зображення в незареєстрованну область дискового простору [3, 4, 5, 6], чи у випадку використання двошарового компакт-диска нанесення голографічного зображення по всій робочій поверхні диска на окремому шарові [7]. Недоліком цього способу нанесення зображення на поверхню компакт-диска є висока собівартість процесу виготовлення матриці для тиражування. З відомих на сьогодні фірм-виробників компакт-дисків, подібна технологія виготовлення останніх використовується фірмою MICROSOFT при виробництві дисків із програмним забезпеченням. Висока вартість самої інформації, що міститься на диску, покриває витрати на його виготовлення з голографічним зображенням. В третьому способі використовується видимий ефект дифракції на поверхні диска [8, 9]. Видиме зображення у вигляді "водяного знака" розташовується по всій робочій поверхні компакт-диску. Найбільш близький спосіб до даного технічного рішення, що був обраний за прототип, описаний у патенті US 5607188 "Marking of optical disc for customized identification" [8], в якому для одержання зображення у вигляді "водяного знака" на поверхні компакт-диска, використовується метод контактної фотоекспозиції, застосовуваний у фотогра фічному друкові. С уть способу-прототипа пояснюється кресленнями 2, 3, 4. На фіг. 2 представлений компакт диск 1 з водяним знаком 2 зроблений за цим способом. Водяний знак, з метою захисту іденти фікації, являє собою емблему торгової марки "ЗМ". Щоб зробити такий водяний знак спочатку створюють його зображення на плівці. Потім плівку 3 прикладають до диска-оригінала 4 з боку фоторезисту 5, що попередньо зазнав опромінювання модульованим лазерним випромінюванням відповідно до записуваної інформації, і використовуючи стандартний метод фотографічного друку проводиться експонування ультрафіолетовим випромінюванням 6 (фіг. 3). Плівка в даному випадку використовується як маска водяного знака. В тих місцях плівки, де пройшло ультрафіолетове випромінювання, фоторезист зазнав експозиції. На фіг. 4 показаний у поперечному розрізі диск-оригінал після проявлення, де зображена скляна підкладка диска-оригінала 7, область водяного знака 2, рівень фоторезисту 5, область, що зазнала лазерне випромінювання 8, незмінна область фоторезисту яка не була опромінена 9. Із зображення на фіг. 3 видно, що рівень фоторезисту має різну глибину. В області водяного знака 2 товщина фоторезисту має "дефект" у вигляді зменшення глибини пітів. За рахунок розбіжності ефекту дифракції в "дефектній" області фоторезисту можливе спостереження зображення у вигляді водяного знака. Недоліками такого способу-прототипу є: складність процесу формування графічного зображення, тому що час експозиції плівки сильно впливає на "дефектність" пітів - їх глибину, що при перевищенні визначеної величини призводить до появи численних помилок під час зчитування компакт диска; а також додатковий вплив зовнішнього середовища і плівки на поверхню диска-оригінала, що веде до ушкодження шару фоторезисту - появі подряпин, осіданню пилових часточок. За такого способу глибина "дефектних" пітів після експозиції є величиною важкопрогнозованою, залежною від безлічі факторів: прозорості плівки, нестабільності потужності випромінювання ультрафіолетового джерела світла, складу фоторезисту, складу проявника, часу проявлення, температурних режимів. Все це призводить до зменшення надійності відтворення інформації з компакт дисків, особливо в інформаційній зоні де нанесено графічне зображення. Задача винаходу полягає у створенні надійного методу формування графічного зображення по всій поверхні носія оптичного запису з метою отримання якісного зображення при повній відсутності помилок при зчитуванні інформації. Поставлена задача досягається тим, що формування графічного зображення на поверхні диска здійснюється одночасно з записом робочої інформації за допомогою того самого лазерного променя, шляхом модуляції інтенсивності світлового потоку відповідно до формуючого графічного зображення. При одночасному запису робочої інформації із формуванням графічного зображення виключається контакт легкоушкоджуваної поверхні диска-оригінала з плівкою, яка використовується як маска зображення, що в свою чергу виключає ушкодження фоторезисту. При цьому відсутній вплив додаткового випромінювання ультрафіолетового джерела світла до чутливого шару фоторезисту, що в цілому не потребує додаткового коригування часу проявлення, внаслідок чого зменшується ймовірність отримання бракованої матриці. Винахід пояснюється кресленнями, де на фіг. 5, 6 зображені загальні функціональні схеми пристрою, а на фіг. 7 - розріз оптичного диска. У створенні запису компакт-дисків та формування на них графічного зображення цифрова інформація, така як аудіо, дані та відео реєстр уються на диск-оригінал, формуючи поверхню з пітами дугоподібної форми змінної довжини, та постійної ширини і глибини, а в місцях диска, де розташовуватиметься графічне зображення, постійної глибини і ширини меншого значення. Піти сформовані на поверхні диска лазерним променем, що має звичайно довжину хвилі 457,9 нм в синій області спектру. Покриття поверхні диска-оригінала включає фоторезист із високим розподіленням, сформований на скляній підкладці. Області на поверхні підкладки, які зазнали вплив лазерного випромінювання, у процесі прояву видаляють частину фоторезисту. Глибина пітів, сформованих таким чином, лежить зазвичай в межах 0,1-0,2 мікрон, а ширина пітів 0,55-0,65 мікрон. Після проявлення диск-оригінал напиляють срібло або нікель у вакуумній установці. Потім напилений диск-оригінал розміщують у реактор та електрогальванічним способом осаджують на ньому нікель. Таким способом виготовляється матриця. Вона використовується для штампування дисків з полікарбонату, на які потім наноситься відбивний шар - алюміній і захисне покриття - лак. Так виготовляються компакт-диски, які потім можна використовувати для відтворення і зчитування з них відповідної інформації. Спосіб і пристрій формування графічного зображення на диску оптичного запису пояснюється функціональними схемами (фіг. 5, 6), де зображені записуваний диск-оригінал 1, електро-оптичний модулятор 2, аргоновий лазер 3, схема керування електро-оптичним модулятором 4, комп'ютер 5, напівпровідниковий лазер 6, схема стабілізації потужності напівпровідникового лазера 7, схема керування напівпровідниковим лазером 8. Пристрій формування графічного зображення на диску оптичного запису представлено у дво х варіантах з використанням для запису газового лазера (наприклад аргонового, фіг. 5) або напівпровідникового лазера (фіг. 6) і здійснюється таким чином. Підготовлені графічне зображення і текстова інформація перетворюються в комп'ютері з декартової системи координат у полярні. Потім сгенерований масив даних синхронно зі стробувальними імпульсами виводиться з комп'ютера у вигляді послідовності імпульсів, що несуть інформацію про графічне зображення. Розглянемо варіант із використанням на станції запису газового лазера. Послідовність імпульсів, виведена з комп'ютера, надходить на схему керування електронно-оптичним модулятором 4 (фіг. 5). При наявності імпульсу напруга живлення високовольтного вихідного підсилювача, що входить до складу схеми керування, незначно зменшується. При цьому інформаційний сигнал EFM записується з меншою потужністю. Зі зміною потужності лазерного випромінювання при записі міняється розмір пітів. Ширина і довжина пітів визначає дифракційну ефективність. Таким чином ділянки запису з іншою дифракційною ефективністю і дозволяють спостерігати зображення. Експериментальне було встановлено пряму залежність між змінами потужності лазерного випромінювання й асиметрією, параметром, що характеризує величину постійної складової в зчитуваємому сигналі. Помітними для очей виявилися зміни асиметрії на 5%. За стандартом величина асиметрії повинна бути в межах від -20% до +5%. Тому для одержання видимого зображення на поверхні оптичного диска достатньо регулювати зміну напруги живлення вихідного каскаду високовольтного підсилювача, що входить до складу схеми керування електроннооптичним модулятором, так, щоб наявність послідовності імпульсів, які містять інформацію про зображення, впливало на зменшення інтенсивності лазерного випромінювання і в остаточному підсумку на зміну асиметрії на 10%. При використанні напівпровідникового лазера нема потреби у використанні високовольтного електрооптичного модулятора, тим самим полегшуючи виконання поставленої задачі. Потужність випромінювання напівпровідникового лазера регулюється за допомогою керуючого впливу послідовності імпульсів (що надходять з комп'ютера і несуть інформацію про зображення) на схему стабілізації потужності випромінювання напівпровідникового лазера 7 (фіг. 6) так, щоб при їхній наявності потужність понижувалася до величини, що приводить у кінцевому підсумку до зміни асиметрії на 10%. Таким чином, для того, щоб на поверхні оптичного диска виразно спостерігалося зображення, достатньо в місцях його розташування, коли провадиться запис робочої інформації змінювати асиметрію на 10%, за рахунок незначної зміни потужності лазерного випромінювання. На фіг. 7 зображений в поперечному розрізі оптичний диск де виразно видні області з видимим зображенням 3, що в порівнянні з прототипом (фіг. 4) мають зміни в ширині пітів та більш різкі краї, що поліпшує в загальному якість зображення, підвищуючи його чіткість. Такий метод формування графічного зображення придатний до всіх типів і форматів компакт дисків, включаючи і DVD. Формування графічного зображення на поверхні диска-оригінала проводили на лазерній станції запису з використанням газового лазера та переробленої схеми керування електронно-оптичним модулятором з урахуванням можливості регулювання зміни напруги живлення вихідного каскаду високовольтного підсилювача на 10%. Як джерело формування графічного зображення і генерації масиву даних у вигляді послідовності імпульсів використовували додатковий комп'ютер і спеціально розроблене програмне забезпечення. Водночас з записом робочої інформації на схему керування електронно-оптичним модулятором подавали послідовність імпульсів, що несла інформацію про графічне зображення Після процесів запису, проявлення, напилення та електрогальванічного осадження нікелю була отримана матриця. В інформаційній зоні поверхні матриці стало можливим спостерігати видиме графічне зображення. Перевірку матриці на якість зчитування інформації проводили тестовим обладнанням фірми КОСН. При цьому некоректовані помилки зчитування Е32 були відсутні, а кількість Bler була в нормі і не перевищувала значення 200. При цьому параметри асиметрії відповідали нормативним вимогам і становили відповідно в інформаційній зоні - 15% та в зоні графічного зображення - 5%. Таким чином наведений приклад доводить переваги даного технічного рішення щодо одержання якісного зображення по всій поверхні оптичного диска включаючи й інформаційну зону. Такий метод формування графічного зображення дозволяє його робити одночасно з записом робочої інформації, дозволяючи тим самим уникнути контакту робочої поверхні диск-оригінала з плівкою й уберегти шар фоторезисту від можливого ушкодження, звівши появу помилок при зчитуванні в зонах розташування зображення до нуля. Джерела інформації: 1. Патент США US4967286, МПК G11 B7/00, пріоритет 30.10.1990. 2. В.В. Петров, А.А. Крючин, С.М. Шанойло, И.В. Косяк, О.А. Цубин. Физические методы защиты компактдисков от несанкционированного копирования. Зб. Правове, нормативне та метрологічне забезпечення системи захисту інформації в Україні. №5 - 2002 р., с. 55-57. 3. Патент США US5452282, МПК G11 B7/00, пріоритет 19.09.1995. 4. Патент США US5675570, МПК G11 B7/24, G11 В3/70, пріоритет 7.10.1997. 5. Патент США US5737298, МПК G11 B7/00, пріоритет 7.04.1998. 6. Патент США US6011767, МПК G11 B7/00, пріоритет 4.01.2000. 7. Патент США US5946286, МПК G11 B7/24, пріоритет 31.08.1999. 8. Патент США US5607188, МПК G11 B23/38, пріоритет 3.04.1997. 9. Міжнародна заявка W09904395, МПК G11 В23/40, пріоритет 28.01.99.