Оптичний компакт-диск

1. Оптичний компакт-диск у вигляді диска з отвором у центрі, виготовлений з прозорого у певному оптичному діапазоні матеріалу, одна з сторін якого вкрита відбиваючим, в цьому оптичному діапазоні, матеріалом, в якому є заглиблення, заповнені прозорим матеріалом, в якому, згідно з винаходом, частина площі цього матеріалу вкрита шаром захисного матеріалу. 2. Оптичний компакт-диск по п. 1, в якому поверхня, вкрита захисним матеріалом, не є суцільною. 3. Оптичний компакт диск по пункту 1, де існують концентричні площини, вкриті захисним матеріалом. 4. Оптичний компакт диск по п. 1, де існують площини, вільні від захисного матеріалу, котрі слідують за площинами вкритими захисним матеріалом, під якими розміщені кодові послідовності заглиблень в відбиваючому матеріалі. 5. Оптичний компакт диск по п. 1, де захисним шаром вкриті тільки проміжки між доріжками заглиблень. A (54) ОПТИЧНИЙ КОМПАКТ-ДИСК 38613 Недоліком цього оптичного диска є низька роздільна здатність зображення, що отримується шляхом сканування маркера, розміщеного на його прозорій поверхні. Іншим недоліком такого диска є важкість забезпечення трекінгу в випадку розміщення маркера на його прозорій поверхні. Дійсно, як відомо (Pohlmann К. The Compact Disk Handbook, A-R Editions, 1992, Figure 3.7, p. 58), лазерний промінь, що зчитує інформацію з оптичного компакт-диска, фокусується на поверхні відбиваючого матеріалу. Отже, на поверхні оптичного компакт-диска цей промінь має переріз близько 800 мкм. Очевидно, що розділення, отримане в результаті сканування маркера, розміщеного на цій поверхні, буде тоді такого ж порядку. Таким чином, деталі маркера, які менші за 1 мм розрізнити буде практично неможливо. Роздільна ж здатність в 1 мм є низькою. Проте навіть при такій низькій роздільній здатності виникає проблема сканування маркера, розміщеного на прозорій поверхні оптичного компактдиска. Дійсно, трекінг скануючого променя в пристрої, що зчитує інформацію з оптичного диска здійснюється шляхом порівняння інтенсивностей бічних променів, що проходять по плоскій поверхні відбиваючого матеріалу між доріжками заглибин. Очевидно, що при випадковому розподілі прозорості маркера, розподіл інтенсивностей побічних відбитих променів вже не буде забезпечувати однозначної інформації про місцеположення скануючого променя, а отже, не може бути використаний для його трекінга. Таким чином, виникає проблема трекінга скануючого променя. Розміщення ж маркеру на поверхні захисного матеріалу оптичного диска не має сенсу, оскільки відбиваючий матеріал не дозволить в цьому випадку отримати будь-який сигнал про цей маркер. Ще одним недоліком відомого оптичного компакт-диска є неможливість захистити дані на ньому від несанкціонованого копіювання. А проблема такого захисту існує при продажу ліцензованих програм, записаних на оптичний компакт-диск. Будь-який споживач отримавши такий диск з програмою може інсталювати її на своєму комп'ютері і передати диск наступному споживачу, котрий зробить те ж саме. А оскільки дані на диску не змінюються при його зчитуванні, то така операція може бути проведена дуже багато разів. В основу даного винаходу поставлено завдання так вдосконалити оптичний компакт-диск, щоб забезпечити сканування маркера, розміщеного на його поверхні з високою роздільною здатністю. Ще одною перевагою пропонованого технічного рішення є забезпечення трекінгу при скануванні цього маркера. Також можна буде забезпечити використання диска в якості ключа санкціонованого доступу. Це завдання вирішується таким чином, що в оптичному компакт-диску у вигляді диска з отвором у центрі, виготовленого з прозорого у певному оптичному діапазоні матеріалу, одна з сторін якого вкрита відбиваючим в цьому оптичному діапазоні матеріалом, в якому є заглиблення, заповнені прозорим матеріалом, згідно з винаходом, частина площі цього матеріалу вкрита шаром захисного матеріалу. При цьому поверхня, вкрита захисним матеріалом не є суцільною. При цьому існують концентричні площини, вкриті захисним матеріалом. При цьому існують площини, вільні від захисного матеріалу, котрі слідують за площинами вкритими захисним матеріалом під якими розміщені кодові послідовності заглиблень у відбиваючому матеріалі. При цьому захисним шаром вкриті тільки проміжки між доріжками заглиблень. При цьому поверхні, вільні від захисного покриття мають вигляд трафаретів для написання букв і цифр. При цьому поверхня, вільна від захисного покриття вкрита мікрокапсулами, що містять хімічну речовину, котра змінює оптичні властивості відбиваючого покриття. При цьому поверхня, вільна від захисного покриття, вкривається шаром речовини, яка при взаємодії з іншою речовиною дає речовину, котра змінює оптичні властивості відбиваючого. При цьому поверхня, вільна від суцільного захисного покриття вкрита мікропористим захисним покриттям. При цьому товщина відбиваючого матеріалу на поверхнях, вільних від захисного матеріалу, менша від висоти заглиблень в відбиваючому матеріалі, так що в місцях заглиблень прозорий матеріал виходить на поверхню. При цьому поверхня, вільна від захисного покриття вкривається в'язкою рідиною, поверх якої накладається шар гнучкого відбиваючого матеріалу. При цьому поверхня, вільна від захисного матеріалу, вкрита фоточутливим матеріалом, котрий змінює свої оптичні властивості під дією випромінювання з частотою зчитуючого променя. На фіг. 1 зображена поверхня запропонованого компакт-диску зі сторони захисного матеріалу. На фіг. 2 зображений переріз оптичного компакт-диска з зображенням скануючого променя. На фіг. 3 зображений процес трекінгу скануючого променя. На фіг. 1 отвір у центрі диска позначений цифрою 1, поверхня, вкрита захисним матеріалом, позначена цифрою 2 і заштрихована. Цифрою 3 позначені місця, вільні від захисного матеріалу. На фіг. 2 цифрою 4 позначений прозорий матеріал компактного диску, цифрою - 5 відбиваючий матеріал, цифрою 2 - захисний матеріал, цифрою 3 позначені місця вільні від захисного матеріалу, а цифрою 6 переріз скануючого променя. На фіг. 3 цифрою 5 позначений відбиваючий матеріал, цифрою 6 позначений скануючий промінь, цифрами 7 і 8 - зображення супутників скануючого променя 6, а цифрою 9 заглиблення в відбиваючому матеріалі. Оптичний компакт-диск працює наступним чином. Скануючий промінь 6 (фіг. 2) фокусується на поверхні відбиваючого матеріалу 5. При цьому коефіцієнт відбивання цього променя залежить від того, чи він падає на плоску частину відбиваючого матеріалу, чи на заглибину в ньому. Очевидно, що цей коефіцієнт залежить і від покриття прозорого матеріалу 4 взагалі. А саме, при відсутності відбиваючого покриття коефіцієнт відбивання скануючо 2 38613 го променя 6 падає, що є еквівалентним до наявності заглибин в відбиваючому матеріалі 5. Таким чином, відсутність захисного покриття 2 дозволяє впливати безпосередньо на відбиваюче покриття 5, що, в свою чергу, дозволяє змінювати інформацію, записану на оптичному компакт-диску. А це якраз так розширює функціональні можливості компакт-диска, щоб забезпечити сканування маркера, розміщеного на його поверхні з високою роздільною здатністю. Дійсно, тільки частина поверхні відбиваючого матеріалу 5 вкрита захисним матеріалом згідно з винаходом (фіг. 1 - заштрихована поверхня 2). Отже, інша частина цього матеріалу 5 є доступною для зовнішнього впливу, внаслідок чого може бути видалена повністю або частково, як це показано на фіг. 2 і позначено цифрою 3. Але повне видалення відбиваючого матеріалу із значної поверхні компакт-диска призведе до втрати цим диском його властивості забезпечувати трекінг скануючого променю. З фіг. 3 видно, що супутники скануючого променя 7 і 8 повинні проходити по поверхні відбиваючого матеріалу 5, якщо скануючий промінь 6 рухається вздовж треку заглиблень 9 в відбиваючому матеріалі 5. При відхиленні ж скануючого променя 6 від треку заглиблень 9 в відбитому матеріалі 5, котрийсь із супутників 7 чи 8 потрапить на цей трек, внаслідок чого відбитий сигнал цього супутника буде меншим сигналу іншого супутника, що дозволяє керувати положенням скануючого променя 6. Разом з тим, в силу інерційності, як електронної системи управління скануючим променем, так і самої механічної системи переміщення скануючого променя, тільки ослаблення інтенсивності відбитого сигналу супутника певної тривалості, а отже, зміна коефіцієнту відбивання відбиваючого матеріалу 5 на певній довжині, може привести до суттєвого відхилення скануючого променя 6. Наслідком цього буде те, що при квазішумовому розподілі змін відбиваючого покриття 5 скануючий промінь 6 все ж не буде відхилятись від треку, якщо просторова частота таких змін буде вища від такої, що може бути фізично відслідкована системою трекінгу скануючого променя 6. Оскільки джерело формування скануючого променя обов'язково має певну масу, а компакт-диск обов'язково має обертатись з певною швидкістю для забезпечення як трекінгу, так і зчитування інформації, записаної на ньому, то такі частоти обов'язково існують. Отже, існування на компакт-диску поверхонь 3, вільних від захисного покриття2, дозволяє вносити зміни в відбиваюче покриття 5, що змінює інформацію, записану на компакт-диску. Правда в цьому випадку слід забезпечити, щоб зміни відбиваючого покриття мали високі просторові частоти вздовж руху скануючого променя з одного боку, і щоб такі зміни не змінювали потрібну інформацію на компакт-диску з іншого боку. Для забезпечення збереження потрібної інформації на компакт-диску місця, де вона розміщена вкриваються, згідно з винаходом, шаром захисного матеріалу 2. Зокрема, згідно з винаходом, цим матеріалом вкриваються концентричні площини на компакт-диску, де якраз знаходиться потрібна інформація, записана у вигляді закономірного розміщення заглиблень в відбиваючому матеріалі 5. Тобто, будь-які зміни відбиваючого матеріалу 5 в місцях, вільних від захисного покриття 2 не призведуть до зміни потрібної інформації на диску. Але положення самого скануючого променя 6 на компакт-диску визначається його лінійною віддаллю вздовж треку від початку запису інформації на компакт-диску. Тому зміни інформації на треках призводять до втрати точності визначення цієї координати скануючого променя 6, а отже - до зниження роздільної здатності сканування змін відбиваючого матеріалу 5. Щоб цьому запобігти, а значить підвищити роздільну здатність компактдиска при скануванні привнесеної інформації, згідно винаходу, захисним матеріалом 5 вкриваються адресні мітки для позиціювання скануючого променя вздовж треку. Це дозволяє відновлювати абсолютне положення скануючого променя 5 після кожної зміни відбивної поверхні, що збільшує роздільну здатність сканування змін відбиваючого матеріалу 5 компакт-диска. Для полегшення ж нанесення змін на відбиваюче покриття 5 з високими просторовими частотами, згідно з винаходом, пропонується на поверхнях 3, вільних від суцільного покриття захисним матеріалом, вкривати цим матеріалом тільки проміжки між доріжками заглиблень 9 в відбиваючому матеріалі 5, тобто між треками. Очевидно, що просторова частота змін відбиваючого покриття 5 на доріжках між треками в такому разі буде безмежною, а отже, наперед прийнятною для проведення трекінга скануючого променя 6. Для використання ж оптичного компакт-диска для сканування і наступного дешифрування текстів, написаних на ньому споживачем, згідно з винаходом, пропонується поверхні 3, вільні від захисного матеріалу 2 виконувати у вигляді трафаретів для написання букв і цифр. Це забезпечує як високі просторові частоти змін відбиваючого покриття при внесенні інформації, так і знаходження цих місць в таких положеннях, які ідентифікуються в фізичному просторі компакт-диска, що дозволяє точно прочитати символи, внесені споживачем. Самі ж зміни відбиваючого матеріалу 5 можуть бути здійснені механічним, чи хімічним шляхом. Обидва ці шляхи мають свої переваги, але вимагають використання або спеціального інструменту у випадку нанесення механічних змін, або використання спеціальних хімічних реактивів і дозаторів для них у випадку нанесення хімічних змін відбиваючому матеріалу 5 оптичного компакт-диска. Звичайно, сучасний рівень техніки дозволяє вирішити ці проблеми, проте диск повинен тоді комплектуватись і інструментами для нанесення змін відбиваючому матеріалу компакт-диска. Тому, згідно з винаходом, на поверхню 3 компакт-диска, вільну від захисного покриття наклеюються мікрокапсули, що містять речовину, котра при взаємодії з матеріалом відбиваючого покриття 5 змінює оптичні властивості останнього. Це дозволяє змінювати відбиваюче покриття 5 компакт-диска простим натисканням на місця, де ці зміни є необхідними, а саме - написанням потрібного тексту за допомогою ручки, чи притисканням до чутливої поверхні предмету, форма якого має бути просканована. Додатковою перевагою такого технічного рішення є забезпечення потрібних просто 3 38613 рових частот шляхом вибору діаметрів мікрокапсул. Іншим засобом забезпечення потрібної просторової частоти змін відбиваючого матеріалу є нанесення, згідно винаходу, на поверхні 3, вільні від суцільного захисного покриття 2, мікропористого захисного покриття. В цьому випадку на зовнішню поверхню мікропористого захисного покриття можуть бути наклеєні чи мікрокапсули з рідиною, що змінює оптичні властивості відбиваючого покриття, чи просто там може бути зроблений запис такою рідиною. Але в цьому випадку необхідні просторові частоти досягаються самою структурою мікропористого захисного покриття. При цьому запропоноване технічне рішення дозволяє наносити на оптичний компакт-диск і таку інформацію, яка може змінюватися. Для цього, згідно винаходу, товщина відбиваючого матеріалу 5 на поверхнях 3, вільних від захисного матеріалу 2, менша висоти заглиблень в відбиваючому матеріалі 5, так що в місцях заглиблень прозорий матеріал 4 виходить на поверхню. В цьому разі нанесення на такі поверхні відбиваючого матеріалу 5 буде змінювати коефіцієнт відбивання скануючого променя 6 від відповідних місць, а отже, інформацію, записану на компакт-диску. Така відбивна поверхня може бути в будь-який час забрана і наклеєна по іншому, що знов же дасть можливість прочитати з цього ж компакт-диска іншу інформацію. Для полегшення операції зміни інформації нанесеної на компакт-диск, згідно з винаходом, поверхня 3, вільна від захисного покриття 2 вкривається в'язкою рідиною, поверх якої накладається шар гнучкого відбиваючого матеріалу. Тоді натискання на зовнішню поверхню гнучкого відбиваючого матеріалу приведе до його тимчасового контакту з поверхнею компакт-диска, що внаслідок наявності отворів в відбиваючому матеріалі 5 змінить інформацію записану на ньому. Разом з тим наявність сил поверхневого натягу в рідині з часом призведе до вирівнювання її поверхні, а отже, і до зникнення інформації, записаної на диску. Отже, такий компакт-диск може бути перезаписаний багато разів. Час же існування записаної інформації залежить як від гнучкості гнучкого відбиваючого матеріалу, так і від в'язкості і коефіцієнту поверхневого натягу в'язкої рідини. Тобто цей час може бути будь-яким, залежно від потреб. Якщо ж компакт-диск, де товщина відбивного матеріалу 5 менша від глибини заглибин у ньому, буде вкритий, згідно з винаходом, фоточутливим матеріалом, котрий змінює свої оптичні властивості під дією випромінювання з частотою зчитуючого променя, то багатократне зчитування цього компакт-диска призведе до зміни коефіцієнта відбивання цього матеріалу, а значить і до зміни інформації, записаної на даному компакт-диску. Це дозволить забезпечити тільки санкціоновану кількість разів використання такого оптичного диска. Таким чином, запропоноване технічне рішення забезпечує сканування маркера, розміщеного на його поверхні з високою роздільною здатністю. Дійсно, якщо ми навіть відкинемо можливість екстраполяції положення скануючого променя, то роздільна здатність запропонованого диска при скануванні буде обмежуватись довжинами адресних міток. А довжина такої мітки в 11 заглиблень є явно достатньою, принаймні в даний час така довжина використовується для відмічання початку аудіофайлів на компакт-дисках (Audio Compact Disk - Writing and Reading the data ЕЕ 498 Professor Kelin J. Kuhn). При середній довжині заглибини в 3 мікрона, наприклад, просторовий період маркеру, який може скануватись запропонованим компактдиском складе близько 150 мікронів тоді, тобто 14 ліній на міліметр, або ж 350 ліній на дюйм. Така роздільна здатність є близькою до роздільної здатності сучасних сканерів. При цьому, запропоноване технічне рішення забезпечує трекінг скануючого променя, що і дозволяє використовувати такий компакт-диск в стандартних пристроях зчитування інформації з компакт-дисків. Але головною перевагою цього винаходу є забезпечення використання компакт-диска в якості ідентифікаційного пристрою для доступу до програмних ресурсів. Дійсно, можливість сканування інформації, нанесеної на поверхню диска дозволяє захистити програми від несанкціонованого копіювання наступним чином. Програма, записана на диску, може порівняти номер мікропроцесора, чи материнської плати комп'ютера з номером, записаним споживачем прямо на поверхні оптичного компакт-диска, згідно з винаходом. В разі збігання цих номерів програма буде інстальована на даному комп'ютері, а в разі незбігу - ні. Отже, ліцензована програма буде реалізована так, що може інсталюватись тільки на одному комп'ютері. Більше того, таку програму буде неможливо нелегально скопіювати, оскільки вона завжди вимагатиме напису номера мікропроцесора чи материнської плати комп'ютера у вигляді маркера на поверхні свого компактдиска. А для цього компакт-диск з нелегальною копією повинен бути точною копією компакт-диска з ліцензованою програмою, що при сучасній технології зчитування і запису компакт-дисків є неможливим. Ще однією перевагою запропонованого компакт-диска є можливість використання його як ідентифікаційного пристрою для управління програмними ресурсами. Дійсно, роздільна здатність сканування зображення, що формується на поверхні даного оптичного диска є достатньою для розпізнавання навіть дактилоскопічного відбитку пальця користувача. При цьому дане технічне рішення дозволяє формувати і, відповідно, зчитувати як зображення постійного кодового малюнку шляхом зміни відбиваючого матеріалу компакт-диску, так і тимчасове зображення цього кодового малюнку шляхом натискання на поверхню гнучкого відбиваючого матеріалу рельєфною поверхнею кодового малюнку. 4 38613 Фіг. 1 Фіг. 2 Фіг. 3 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 5