(11) Lajstromszám: E (13) T2 EURÓPAI SZABADALOM SZÖVEGÉNEK FORDÍTÁSA

Átírás

1 !HU T2! (19) HU (11) Lajstromszám: E (13) T2 MAGYAR KÖZTÁRSASÁG Szellemi Tulajdon Nemzeti Hivatala EURÓPAI SZABADALOM SZÖVEGÉNEK FORDÍTÁSA (21) Magyar ügyszám: E (22) A bejelentés napja: (96) Az európai bejelentés bejelentési száma: EP (97) Az európai bejelentés közzétételi adatai: EP A (97) Az európai szabadalom megadásának meghirdetési adatai: EP B (51) Int. Cl.: G11B 7/0065 ( ) G03H 1/16 ( ) (87) A nemzetközi közzétételi adatok: WO PCT/EP 07/ (30) Elsõbbségi adatok: DE (72) Feltalálók: VÖLKENING, Stephan, Köln (DE); HUPE, Torsten, Oberhaching (DE) (73) Jogosult: Bayer Innovation GmbH, Düsseldorf (DE) (74) Képviselõ: dr. Vida György, DANUBIA Szabadalmi és Jogi Iroda Kft., Budapest (54) Eljárás és berendezés információ optikai kiolvasására HU T2 A leírás terjedelme 10 oldal (ezen belül 4 lap ábra) Az európai szabadalom ellen, megadásának az Európai Szabadalmi Közlönyben való meghirdetésétõl számított kilenc hónapon belül, felszólalást lehet benyújtani az Európai Szabadalmi Hivatalnál. (Európai Szabadalmi Egyezmény 99. cikk (1)) A fordítást a szabadalmas az évi XXXIII. törvény 84/H. -a szerint nyújtotta be. A fordítás tartalmi helyességét a Szellemi Tulajdon Nemzeti Hivatala nem vizsgálta.

2 1 HU T A jelen találmány olyan eljárásra és berendezésre vonatkozik, amelyekkel diffrakciós szerkezetek formájában tárolt információkat tartalmazó információhordozó kiolvasását lehet elvégezni. Az információhordozó kiolvasása egy olvasóberendezésen keresztül történõ manuális lehúzással történhet. Manapság a mûanyag kártyák formájában kialakított információhordozók mindenütt jelen vannak. A gépi adatfeldolgozás elterjedése következtében egy személy jellemzõen egy sor mûanyag kártyával rendelkezik, amelyek hitelesítés elvégzésére alkalmasak. Ilyenek például a munkahelyi igazolványok, betegbiztosítási igazolványok, hitelkártyák, elektronikus fizetõkártyák vagy hûségkártyák. Különösen elterjedt az ISO/IEC 7810 szabvány által meghatározott ID 1 formátum ( hitelkártya-formátum ). Ennek kézben hordozható mérete van, és irattárcákban is elhelyezhetõ. Sok olyan kártyaolvasó berendezés létezik, amely ehhez a formátumhoz van kialakítva. A mûanyag kártyákra különbözõ módokon lehet géppel kiolvasható információkat felvinni. Például optikai úton optikailag olvasható betûkkel (OCR=optikai karakterfelismerés), vonal- vagy mátrixkóddal, vagy mágneses úton egy mágnesszalagban, vagy elektronikus úton egy chipben eltárolva. A fenti tárolási eljárások azonban csak néhány bájttól (OCR) kilobájt (chip) nagyságrendig terjedõ mennyiségû információ tárolását teszik lehetõvé. A legnagyobb tárolókapacitást mûanyag kártyák esetén napjainkban optikai adattároló kártyákkal érik el. A WO A1 és az EP A1 számú közzétételi iratokban olyan optikai adattároló kártyákat ismertetnek, amelyeknél az adatokat egy mûanyag kártyára felvitt ezüst-halogenid-filmbe fotográfiai úton, megvilágítás útján írják bele. Az adatok lézerrel írhatók be és olvashatók ki. A WO A1 számú iratban olyan berendezést mutatnak be, amellyel a film írható és olvasható. Az adatokat digitálisan, adatpontok formájában alakítják ki. Az adatpontok a környezethez képest eltérõ fényvisszaverõ képességgel rendelkeznek, és így egy lézernyaláb és egy fénydetektor segítségével kiolvashatók. A bemutatott kártya és kártyaolvasó esetén hátrányt jelent, hogy a kártyát az adatok kiolvasása érdekében a kiolvasónyalábhoz és a detektorhoz képest pontosan kell pozicionálni. Ezen túlmenõen az egyes adatpontok egymás utáni kiolvasásához a kártyát a lézernyalábhoz és a detektorhoz képest úgy kell mozgatni, hogy a lézernyaláb pontosan az adatpontokra essen. Ez bonyolult, nagy pozicionálási pontossággal bíró kártyaolvasó berendezés használatát követeli meg. Ebbõl kifolyólag az adatsûrûség a kártyán a kiolvasásnál érvényes pozicionálási pontosság mértékére korlátozódik. Amennyiben az adatpontok a lézernyaláb pozicionálási pontosságánál sûrûbben helyezkednek el, akkor az egyes egyedi adatpontok már nem detektálhatók. Vonalkódok vagy mágnesszalagos kártyák használatánál lehetõség van arra, hogy a kártyát kiolvasás céljából egy kártyavezetõn húzzák keresztül. Az adatok a manuális lehúzás során kerülnek kiolvasásra. Az olvasófejnek a kártyához képest gépesített úton történõ pozicionálására itt nincs szükség. Egy ilyen típusú, mágnesszalagos kártyákhoz való kártyalehúzó rendszer leírása található például az US 5,128,524 számú szabadalomban. Az EP A közzétételi iratban egy olyan kártyán tárolt Fourier-hologramok olvasására szolgáló berendezést ismertetnek, amely a különbözõ hologramok kiolvasása céljából a kártyának a kiolvasóoptikához képesti pozicionálását hajtja végre, majd a hologramok kiolvasását ebben a pozícióban végzi. Az US 6,328,209 számú szabadalomban egy Fourier-hologramként tárolt vonalkóddal, egy mágnesszalaggal és egy további hologrammal, mint azonosító jegyekkel ellátott kártya kiolvasási eljárása kerül bemutatásra. Az US 5,336,871 A számú iratban egy holografikus úton tárolt vonalkóddal ellátott kártyához való, kézi lehúzásai mûködõ olvasóeszköz ismertetése található. Mûanyag kártyán tárolt adatok kiolvasására szolgáló kézi kártyalehúzó rendszer megvalósítására mágnesszalagokkal és vonalkódokkal van lehetõség, mert az adatsûrûség (egységnyi felületelemen található bitek száma) olyan csekély, hogy a tároló közegnek az olvasófejhez képesti pozicionálása a kézi kártyalehúzás során jelentkezõ változásokkal szemben nagy tûréshatárral rendelkezik. Az adatstruktúrák kisebbek a fent bemutatott optikai adattároló kártyákénál. Ezért rendszerint nincs szükség a kártyának az olvasófejhez képesti manuális pozicionálására. Igény van azonban arra, hogy a mágnesszalagos vagy vonalkódos kártyáknál megszokott tárolókapacitáshoz képest nagyobb tárolókapacitással rendelkezõ optikai adattároló kártyák kiolvasását manuálisan kezelhetõ kártyalehúzó rendszer segítségével is el tudjuk végezni. A manuális kártyalehúzás elõnye egyrészt az, hogy nagyobb komfortérzetet jelent a felhasználó számára, mivel nem kell a kártyát a kezébõl kiadnia, és ezzel együtt a teljes kiolvasási eljárás sebessége is növekedik, másrészt az eszköz elõállítási költségei alacsonyabbak, mivel a drága gépesített pozicionálás alkalmazása elkerülhetõ, és robusztusabb eszköz alakítható ki. A találmánnyal tehát célunk egy olyan optikai adattároló kártya megvalósítása, amely manuálisan kezelhetõ kártyalehúzó rendszer segítségével kiolvasható. Bejelentõk a kitûzött célt egy, az alábbiakban bemutatásra kerülõ optikai adattároló kártyával tudták megoldani. Az optikai adattároló kártyák egy kártyavezetõn keresztül történõ kézi lehúzás során még annak ellenére is kiolvashatók, hogy a tároló közegben az adatokat reprezentáló struktúrák kisebbek a kézi lehúzásnál érvényes pozicionálási pontosságnál. Továbbá az optikai adattároló kártyák tárolókapacitása nagyobb a technika állása szerinti tároló kártyákénál. Ezt olyan információhordozókkal, különösen olyan optikai adattároló kártyákkal érjük el, amelyeken az adatokat Fourier-hologramok formájában tároljuk. 2

3 1 HU T2 2 Az egyik kiviteli alaknál a Fourier-hologramok formájában tárolt kiolvasandó információ (adatok) egy sík információ hordozón, például egy mûanyag kártyán van elhelyezve. A hologramok számára alkalmas tároló közegként olyan, a szakember számára ismert, hagyományos anyagok jöhetnek számításba, amelyeken sík felület alakítható ki. Ilyenek lehetnek többek között például polimerek, fémek, papírok, textilek, lakkok, cserép, amelyekben a holografikus struktúrák sajtolással, marással, fotolitográfiával, granolitográfiával, csiszolással vagy vágással alakíthatók ki. Elképzelhetõk azonban vegyes (vagy kompozit) anyagok is, amelyeket a fenti anyagok kombinációjával képezünk. Erre jó példaként hozhatók fel a polimer fóliák, amelyekre fém filmet viszünk fel. Fényérzékeny anyagok, vagy fényérzékeny alkotórészeket tartalmazó kompozit anyagok esetén a holografikus struktúrák fény segítségével is beírhatók (ezüst-halogenid film, fénnyel címezhetõ polimer fólia stb.). Sík információhordozó alatt olyan információhordozót értünk, amelynek görbületi sugara lényegesen nagyobb magának az információ hordozónak a méreténél. Egy ilyen sík információhordozó lehet például egy hitelkártya, amely egy irattárcában úgy meghajlott, hogy a görbületi sugara 3 m értékû, miközben maga a kártya mindössze 8 cm hosszú és 5 cm széles. A hologram számára kialakított tárolóközeg lehet akár magának az információhordozónak is egy része, vagy lehet egy csupán az információhordozóhoz rögzített elem. A hologramok fényvisszaverõ vagy fényáteresztõ üzemmódban is kiolvashatók. Célszerûen fényvisszaverõ üzemmódban olvassuk ki õket. Ehhez olyan fényvisszaverõ felületre van szükség, amelyre a hologram felvihetõ, vagy amelybe a hologram beágyazható. Az információhordozó célszerûen sima, ami azt jelenti, hogy az érdességének kisebbnek kell lennie a holografikus struktúráknál. Az érdesség például felületi érdesség mérõvel (berendezés: KLA Tencor Alpha Step 500, mérési eljárás: MM 40001) állapítható meg. A felületi érdesség elõnyösen R a =10 m-nél kisebb. A holografikus úton tárolandó adatok célszerûen kétdimenziós világosságérték eloszlás formájában állnak elõ. Példaként említhetõk erre az ISO/IEC szabványban meghatározott adatmátrix jelképek. Ilyen adatok Fourier-hologram formájában történõ tárolása során a Fourier-hologramban található objektumok világosságértékeinek térbeli eloszlását szögek szerint kódoljuk. Ezt a folyamatot vázlatosan az 1. ábrán mutatjuk be: a 2 Fourier-hologramnak egy kollimált 7 lézernyalábbal történõ besugárzásakor a fénysugarak a hologramon különbözõ szögek alatt szóródnak. A Fourier-hologramok például P. Hariharan, Basics of Holography, Cambridge University Press, 2002, 8 10 oldal szakirodalmi leírásból ismertek, és e szakkönyvben a tulajdonságaik is bemutatásra kerülnek. Fourier-optika segítségével a szögértékek újra helyinformációkra vezethetõk vissza (1. és 2. ábra): az ugyanazon szög alatt szóródott nyalábokat az 5 Fourier-lencse egyetlen pontba fókuszálja. A különbözõ szögek alatt szóródott nyalábokat a Fourier-lencse különbözõ pontokba fókuszálja. A pontokat detektorra, például kamerára lehet leképezni, és így azok feldolgozása elektronikusan folytatható. Egy Fourier-optikával kombináltan alkalmazott Fourier-hologramok fontos tulajdonsága az, hogy a detektoron képezett pontok nem tolódnak el abban az esetben, ha a hologramot a beérkezõ lézernyalábra nézve merõlegesen eltoljuk. Ez esetben csupán a detektorra leképezett kép intenzitása változik. Ez a 2. ábra alapján nyilvánvaló: amennyiben a 2 Fourier-hologramot a 7 kiolvasónyaláb eléri, a detektoron egy kép jelenik meg, és ez tart mindaddig, amíg a kiolvasónyaláb a hologramot részlegesen éri. A kép intenzitása (világossága) addig növekszik, amíg a kiolvasónyaláb a teljes hologramot besugározza, majd ezt követõen ismét nullára csökken akkor, amikor a kiolvasónyaláb a hologramot már nem világítja meg. Bejelentõk megállapították, hogy ez a hatás felhasználható arra, hogy egy sík információhordozón Fourierhologramok formájában tárolt információk kiolvasását akkor hajtsuk végre, amikor az információhordozót egy beérkezõ lézernyalábhoz képest eltoljuk, például egy vezetõelemen keresztül manuálisan mozgatjuk. Ha a kiolvasónyaláb a hologramot csak részben éri, úgy a kép kevésbé világossá és élesebbé válik annál, amikor a kiolvasónyaláb a teljes hologramot éri. Ebbõl arra következtethetnénk, hogy különösen megéri a kiolvasónyalábot a hologramnál nagyobb méretûre kialakítani, mivel ezzel elérjük, hogy a kiolvasási eljárás során a kiolvasónyaláb a hologramnak mindig jelentõs tartományára terjedjen ki. Azonban a helyzet a valóságban másképp alakul. Ha a kiolvasónyaláb a hologramnál nagyobb, akkor az információhordozónak minden esetben olyan részeit is besugározzuk, amelyeken nem található hologram. Ezáltal általában kevesebb fénynyaláb szóródik a hologramon és a világosság mértéke csökken. Emellett az információhordozó hologramon kívüli területeinek besugárzása által elõidézett szórási jelenségek miatt nagyobb háttérzaj érkezik a detektorba. Bejelentõk kimutatták, hogy a hologramok besugárzása során a leképezési tulajdonságok különösen jók abban az esetben, ha a kiolvasónyaláb kisebb a hologramnál. Különösen elõnyös, ha a kiolvasónyaláb mérete 0,9 0,1-szerese a hologram méretének. Különösen jó leképezési tulajdonságokat irányozhatunk elõ, ha több ugyanolyan tartalmú hologramot egy nagyobb hologramba beépítve azokat közvetlenül egymás mellett helyezzük el. Különösen elõnyösen 2 9 azonos tartalmú hologramot helyezünk el közvetlenül egymás mellett, és így alakíthatunk ki egy nagyobb hologramot. A Fourier-hologramok geometriája célszerûen a kiolvasónyaláb profiljának alakjához van illesztve. A kiolvasónyaláb forrásaként hagyományos lézerforrást használva olyan kör vagy ellipszis alakú kiolvasónya- 3

4 1 HU T2 2 láb állítható elõ, amelyben az intenzitás belülrõl kifelé haladva csökken. Különösen jó leképezéseket nyerünk akkor, ha négy azonos tartalmú hologramból állítunk össze egy nagyobb hologramot, amelybõl a 4. ábrán bemutatott módon csak egy középsõ, a kiolvasónyalábnál valamelyest nagyobb kör vagy ellipszis alakú tartományt viszünk fel az információhordozóra: a 4(a) ábra egy Fourier-hologramot szemléltet. A 4(b) ábrán ezt a hologramot megnégyszerezzük úgy, hogy négy azonos hologramot egy négyzet formájában rendezünk el. A 4(c) ábrán a megnövelt méretû hologram úgy van kivágva, hogy a hologram a kiolvasónyaláb alakját veszi fel. A jobb érthetõség kedvéért a 4. ábrán az egyes hologramokat fekete kerettel láttuk el, azonban e keretek a valóságban nem léteznek. A hologram átmérõjének mérete elõnyösen 0,1 5 mm. Egy optikai adattároló kártyák kiolvasására szolgáló berendezés az alábbiakat tartalmazza: fényforrást a kiolvasónyalábhoz, Fourier-optikát, fénydetektort és egy vezetõegységet, amely az információhordozót a kiolvasási eljárás során végzett mozgatás közben, különösen a berendezésen keresztül végzett manuális lehúzás során a kiolvasónyalábhoz és a fénydetektorhoz képest beigazítja. A vezetõegység az információhordozó mozgását két térbeli irányban korlátozza, miközben az információhordozót a harmadik térbeli irányban mozgatjuk. Az információhordozót például manuális úton tudjuk a vezetõegységen át mozgatni, és eközben azt egy fénynyalábbal be lehet sugározni. A fénynyaláb az információhordozó Fourier-hologramján szóródik, és a szóródott nyalábokat egy Fourier-optika segítségével egy detektorra képezzük le, ahol az optikai jelet elektronikus jellé alakítjuk. E berendezéssel az optikai adattároló kártyák fényvisszaverõ és/vagy fényáteresztõ üzemmódban is olvashatók. Egy ilyen típusú berendezés egyik lehetséges kiviteli alakját, amellyel adattároló kártyákat fényvisszaverõ üzemmódban lehet kiolvasni, a 3. ábrán mutatjuk be. A berendezés két 10 és 11 vezetõsínt tartalmaz, amelyek között az 1 információhordozót manuálisan mozgatjuk. Az egyik 10 vezetõsín egy 12 görgõt tartalmaz, amelyet 13 leszorítórugó rögzít, és amely az 1 információhordozót a manuális lehúzás során a másik sínhez (itt 11) nyomja. Az görgõ valamelyest meg van döntve úgy, hogy egy információhordozót a lehúzás során automatikusan lefelé nyomjon. Emiatt a manuális lehúzás során az információhordozó egyrészt az egyik sínhez (itt 11), másrészt a vezetõegység aljához nyomódik hozzá. Így a három lehetséges térbeli irányból kettõben korlátozzuk a mozgást, míg a harmadik, a 10 és 11 vezetõsínekkel párhuzamos térbeli irányban mozgatjuk az információhordozót. Az olvasás során a hordozó áthalad a 7 kiolvasónyalábon, amely egy, az egyik vezetõsínben (itt 11) kialakított 16 furaton keresztül érkezik. A 16 furat az 1 információhordozón elrendezett 2 hologram magasságában található. A furattal ellátott sínben ugyanezen magasságban, célszerûen a hologram irányába nézõen 15 horony van kimarva, amely megakadályozza, hogy az információhordozón található hologram a vezetõegységen keresztül történõ többszöri lehúzás esetén fokozatosan összekarcolódjon. A vezetõegységben célszerûen egy 14 detektor van elrendezve, amely felismeri, hogy a vezetõegységen keresztül mozgatunk¹e információhordozót. E célra például fénysorompó alkalmazható, amelynek fénynyalábját az információhordozó megszakítja. A fénysorompó fénynyalábjának megszakítása triggerként használható a 3 kiolvasónyaláb és a 6 detektor (kamera) számára. Amint a fénysorompót megszakítjuk, a kiolvasónyaláb bekapcsol és a kamerán található kép használható. Lehetséges az is, hogy a kamerát a kiolvasónyalábhoz képest meghatározott idõbeli késleltetéssel kapcsoljuk be. Lehetõség van több fénysorompó alkalmazására is. Egymást követõen több hologram is kiolvasható. Ekkor a hologramok az információhordozón egy magasságban, egy, a 17 tárolóközegben található 9 vonal mentén vannak elrendezve. Egy információhordozón egy vonal mentén elrendezett több hologram felhasználása esetén lehetõség van arra, hogy a hologramok mellett az információhordozóban és/vagy a tárolóközegben további jelöléseket alakítsunk ki, amelyek a kamera és/vagy a kiolvasónyaláb számára triggerként mûködnek. Ilyen módon egy-egy új hologram leképezésekor egyszerûen megvalósítható a kamera címezése. A fenti berendezés alkalmazható bármilyen típusú mûanyag kártya (bankkártya, hitelkártya, igazolványok stb.) formájában kialakított információhordozók esetén kártyaolvasó eszközként. A jelen találmány egy adattovábbításra szolgáló eljárásra is vonatkozik, amely a következõ lépéseket tartalmazza: (a) az adatokat legalább egy Fourier-hologram formájában egy sík információhordozón, például egy mûanyag kártyán eltároljuk, (b) az információhordozót egy Fourier-optikát, fénydetektort és egy, az információhordozót a berendezésen keresztül való mozgatása során a kiolvasónyalábhoz és a fénydetektorhoz képest beállító vezetõeszközt tartalmazó eszközön keresztül mozgatjuk, és a tárolt adatokat kiolvassuk. Az információhordozónak a berendezésen keresztüli mozgatása a kiolvasási eljárás során célszerûen manuális lehúzással történik. A jelen találmány tárgya továbbá egy adattovábbításra szolgáló rendszer, amely a következõ alkotórészeket tartalmazza: legalább egy sík információhordozót, például mûanyag kártyát, amely az adatokat legalább egy Fourier-hologram formájában eltárolva tartalmazza, Fourier-optikát tartalmazó legalább egy olvasóberendezést, egy fénydetektort és egy vezetõegységet, amely az információhordozót a kiolvasási eljárás során végzett mozgatás közben, különösen a berendezésen keresztül végzett manuális lehúzás során a kiolvasónyalábhoz és a fénydetektorhoz képest beigazítja. Egy ilyen rendszerszámos felhasználási területen alkalmazható, például személyek vagy áruk azonosításánál, vagy épületek, vagy terek beléptetõrendszerénél. 4

5 1 HU T2 2 SZABADALMI IGÉNYPONTOK 1. Adattovábbító rendszer, amely a következõ alkotórészeket tartalmazza: legalább egy sík információhordozót, amely vonal mentén elrendezett Fourier-hologramok formájában tárolt adatokat tartalmaz, egy kiolvasónyaláb elõállítására szolgáló fényforrást tartalmazó legalább egy olvasóberendezést, Fourier-optikát és fénydetektort, azzal jellemezve, hogy az információhordozó mozgását az olvasóberendezésben végzett manuális lehúzás során két térbeli irányban korlátozó, és eközben a Fourier-hologramok kiolvasási eljárása során az információhordozónak a kiolvasónyalábhoz és a fénydetektorhoz képest a harmadik térbeli irányban, manuális úton való mozgatását lehetõvé tevõ vezetõegységet tartalmaz. 2. Az 1. igénypont szerinti rendszer alkalmazása azonosításhoz vagy beléptetõrendszerekhez. 3. Adattovábbítási eljárás, amely a következõ lépéseket tartalmazza: (a) adatokat egy sík információhordozón, különösen egy mûanyag kártyán található vonal mentén Fourier-hologramok formájában eltároljuk, (b) az információhordozót manuálisan egy olyan eszközön mozgatjuk keresztül, amely egy kiolvasónyaláb elõállítására szolgáló fényforrást, Fourier-optikát, fénydetektort és egy, az információhordozót a berendezésen keresztül való mozgatása során a kiolvasónyalábhoz és a fénydetektorhoz képest beállító vezetõeszközt tartalmaz, és eközben egymás után több Fourier-hologramot kiolvasunk. 4. A 3. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a kiolvasónyalábnak egy Fourier-hologramra való beérkezése során elõálló kiolvasónyaláb-méret kisebb a Fourier-hologram méreténél. 5. A 3. vagy 4. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy több azonos Fourier-hologramot rendezünk el egy nagyobb hologramban. 6. A 3 5. igénypontok egyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az információhordozóra olyan jelöléseket viszünk fel, amelyek a kiolvasónyaláb és/vagy a detektor számára triggerjelként mûködnek. 5

6 HU T2 Int. Cl.: G11B 7/0065 6

7 HU T2 Int. Cl.: G11B 7/0065 7

8 HU T2 Int. Cl.: G11B 7/0065 8

9 HU T2 Int. Cl.: G11B 7/0065 9

10 Kiadja a Szellemi Tulajdon Nemzeti Hivatala, Budapest Felelõs vezetõ: Szabó Richárd osztályvezetõ Windor Bt., Budapest