照相机交换系统和方法

专利名称：照相机交换系统和方法
技术领域：
本发明涉及一种可循环使用的、曾使用过的、按需求打印的数字照相机，尤其涉及一种照相机交换系统和一种交换上述类型的照相机的方法。
我们已经提出了数字照相机中的打印技术应用更加高档的照相机的申请，关于此案，我们还做了同类美国申请，申请号为09/113，060，1998年7月10日提交，名称为“具有图像处理能力的数字即时打印照相机”(备案号ART01)，其内容在这里特别以引用的方式结合。
事实表明，在09/113，060中提出的照相机类型受市场高端的指导，与现有数字照相机竞争。
我们也提出了同类美国申请，申请号09/113，102，1998年7月10日提交，名称为“低成本可抛弃型即时打印照相机”(备案号IR01)，其内容在这里特别以引用的方式与低成本、曾使用过的数字照相机结合。
当人们相信由于能够高质量地即时打印图像，这种低成本的照相机自身具有很大的商业价值的时候，一种照相机交换系统和方法也酝酿出来了，使得我们的申请号为09/113，102的同类申请能够与现有可抛弃型照相胶片照相机在价格上进行竞争。
每个照相机以X货币单位的价格零售，每个照相机的制造成本大约为Y货币单位，而Y要小于0.5X。在这一规范中，“货币单位”一词可理解为1美元、1英镑、1澳元、100日元、1000里拉等同类词。
该系统包括至少一个收集站，使用者可以将使用过的一个照相机返回到收集站，获得退款；多个整修台，由制造商操作，从所述至少一个收集站接收用过的照相机，每个收集站都能够被用过的照相机验证，以补充用过的照相机的可用尽部分，这样使得经过整修的照相机能够以X货币单位的价格出售，对于制造商，整修照相机的成本为Z货币单位。退款金额大约为0.25X，Z约等于0.03X。
被补充的可用尽部分可以包括墨水、纸供应体和供电的电池。
而且，在照相机被整修时，其外壳被去除并进行循环利用。照相机的所有内部构件在底盘上支撑，在经补充可用尽部分并重新设置照相机的图片数目之后，底盘被插入一个新的、重复利用的外壳。在外壳更新的照相机的周围有一个套。
每台新的或经制造商整修过的照相机的出售价格大约为0.5X。
设想一下，由于返回可以得到大约90％的照相机的退款率，就可以得到超过75％的出售额的总毛差额。
为保证低成本的照相机与可抛弃型照相胶片的照相机相竞争，如果使用者欲获得退款而返回照相机，对使用者来说，经照相机处理的每张照片的成本可以小于0.05X。
根据本发明的第二方面，提供了一种交换照相机的方法，该方法包括下述步骤提供多个曾使用过的数字照相机，每个照相机包括经使用照相机用尽的可用尽部分；接收返回的、使用过的照相机，这些照相机通过补充可用尽部分进行整修，得到整修过的照相机；以及通过每一个所述返回的照相机进行验证所述照相机在一个整修台处被整修，该整修台被许可控制对照相机进行整修。
该方法可以包括通过不工作的被许可的整修台对照相机进行整修而提供照相机。此外，该方法可以包括在整修之后执行一个测试程序，以确定整修后的照相机是否可工作。用于测试整修后照相机的测试程序可以自动测试照相机是可工作的。
该方法包括以大约X货币单位的零售价出售每台照相机，每台照相机的制造成本大约为Y货币单位，这里Y小于0.5X；由于返回使用过的照相机，而退回一定数量的款项；对每个返回的、使用过的照相机以一定的成本整修，得到Z货币单位的整修机。
该方法包括退回大约0.25X的款项作为返回使用过的照相机的报酬，Z大约为0.03X。
该方法还包括将整修后的照相机以大约0.5X货币单位的价格提供给零售商。
先参考

图1，图1表示了照相机交换系统和交换照相机的方法流程，一般指附图标记10。所述的照相机是一种低成本、可重复利用的、曾使用过的、按需求打印的、数字照相机12(图2)，下面将对其进行详细的描述。
在交换系统中，旧相机被收集到如步骤所示的收集站。
“旧照相机”是指经使用者使用的，已经拍过一定数量的照片的照相机。简要的说一下，照相机12是一种数字的，即时打印的照相机。一般，照相机12具有一个打印介质供应体16(如图4所示)，用于打印出25张图片。为参考方便，和传统的照相机技术一致，这些图片被认为是曝光品。
根据本发明的照相机交换系统，一个新的照相机12具有Y货币单位的制造成本。为方便解释，本说明中货币单位采用美元。在当前的价格下，照相机的制造成本估计略低于10.00美元，具体说在约9.50美元左右。明确的说，成本分析表明这样一个照相机的制造成本在9.48美元左右。
制造商以大约10.00美元的价格将新的照相机卖给零售商，这样，对于新的照相机，返回到制造商手中的是大约是定价的0.5％。
而且，照相机被零售商以20.00美元的价格零售。当照相机12被用过后，旧的或使用过的照相机12被返回至收集站，在这里返回照相机的人可以得到5.00美元的退款。这样，对消费者来说，净价只有15.00美元。对一个有25张曝光品的照相机12来说，消费者每张照片的价格大约是0.60美元。这使得每张照片的价格和使用传统的胶片照相机照的经冲洗、打印出来的照片目前的价格几乎相等。
由于存在照相机对消费者的价格、退款、每张照片的价格等因素，消费者有效地获得数字的、即时打印的照相机，该照相机的价格和可抛弃型的、使用过的传统的胶片照相机的价格相当，数字照相机12的每个曝光品或图像的成本与传统照相机的大致相同。
当然，由于照相机12为一个数字照相机，没必要将其返回处理。因此，需要一个诱导因素促使照相机12被返回；因此出现了退款。如果成年消费者觉得返回照相机麻烦，孩子或社会的低收入群体还有可能返回照相机，以获得退款。
当照相机12被返回时，照相机12被整修、补充。整修过的照相机被重新包装，又回到零售商那里。
制造商对照相机12进行整修的大概成本如下表


制造商将这样一个经过整修的照相机出售给零售商，其整体价格与一个新照相机的价格相当，即，10.00美元，这样，制造商回填的毛差额大约为9.33美元。
此外，设想一下，在适当的时候，使用过的可重复利用的返回到市场上的照相机的与新照相机的比率大约为9∶1，假设90％的照相机返回得到退款。如果这个数字可以实现，估计制造商将获得的出售比例的总毛差额约为77％。
基于这种返回比例，商业模型能够经受地住很大的零售价格压力，并能保持盈利。
一个有趣的结论是数字打印照相机具有比非打印数字照相机更低的零售价。
图2至图8继图1的步骤对照相机的整修进行了简要描述。
照相机12有一个外壳18，外壳18由一个前罩20和一个后罩或盖22制成。外壳18有一个覆盖有纸的套24，它盖住了外壳18的大部分。此外，传统的方式中，照相机12有一个取景器26、一个成像镜头28和一个曝光用按钮30。
在照相机12的重复利用中，外壳18被去除(图1的步骤32)。如图1中的34所示，外壳18的罩20和22被取下来重复利用并进行重塑成型，如36所示，形成外壳18新的罩20和22，用于其他照相机。
外壳18一经移走，照相机的底盘38也就暴露出来了。底盘38支撑照相机的所有内部构件。要获得关于这些构件的更详细信息，可参考我们的同类美国申请，申请号为09/113，102，即上述申请。
打印介质供应体16呈卷纸的辊的形状卷纸由线圈架40支撑。看得出，25张曝光品一经做出，照相机12中只剩下线圈架40。底盘的一个端部元件42被拆下来后，可使线圈架40被拆下。线圈架40包住照相机12内的电池44，使照相机结构更加紧凑。这样，当底盘38的端部元件42被拆下后，就能用新电池替换用过的电池44。
因此，端部元件42一经拆下，旧照相机12的线圈架40和电池44也能卸下，一个新的打印介质供应体16和电池44被加到底盘38上，并由端部元件42固定其位置。如图1中的步骤46所示。
底盘38上支撑有一个墨盒48。图3详细表示了墨盒48的分解图。墨盒有一个下载体50，它支撑打印头芯片52。打印头芯片52是一个Memjet(Memjet是西尔弗布鲁克研究有限公司的一个商标)。打印头芯片52是一个相宽或页宽打印头，使用中，在打印介质经过打印头芯片52下时，一次打印出一行。
墨盒48还包括一个盖部元件54，盖部元件54与载体50共同构成三个腔56、58和60。56、58和60中的每个腔都装有不同颜色的墨水，这样通过打印头芯片52就能实现全色打印。56、58和60中的每个腔中都分别有一个海绵62、64、66形状的减速装置，相应地，该制动装置用于墨水在腔56、58和60中的减速流动。
载体50的一个端壁68具有位于其中的迷宫式开口70。当回填腔56、58和60时，这些开口70由于封条72被揭去而暴露出来。因此，要回填腔56、58和60，需要将塞74移走。塞74有三个插针76。每个插针76将56、58和60中一个腔的入口堵住。因此，墨水被充入每个腔。例如，青色可以在腔56中得到，洋红色墨水可以在腔58中得到，黄色墨水可以在腔60中得到。腔56、58和60中一经充入新墨水，塞74就被替换，一个新的封条72用于盖住开口70。
墨盒的回填过程如图1中的步骤78所示。然后，经补充的照相机，不带外壳，将进行测试(如图1中的步骤80所示)。
如图5所示的无壳照相机经自动测试程序测试。特别是，照相机被测试，以保证纸的供应和墨水的流动。最重要的是，照相机被测试以保证其由经许可的回填台补充过，以保证所需质量的照相机投放市场。照相机包括一个图像处理芯片82。图像处理芯片82的一部分有位于其中的验证程序，这些程序验证整修台是被许可的(如图1中的步骤84所示)。如果芯片82判断整修台未被许可，芯片82就使得整修后的照相机无法工作。
图像处理芯片82的包括验证程序的这一部分是一个闪存。该闪存用于存储一个128位的验证码。这提供了比在ROM中存储验证码更高的安全性，因为逆工程是根本不可能的。闪存被第三水平金属完全盖住，使得使用扫描探针显微镜或电子束几乎不可能把数据提取出来。制造时验证码存储在芯片中。至少两个其他的闪位被要求用于验证程序1位用于把验证码的再程序锁在外面，一位用于表明照相机已经被验证回填站回填。
该数据被芯片82的中央处理单元使用，以控制回填站的加密验证。
验证站和芯片82通过一个标准的联合测试行动组接口和芯片82进行通信。此接口也用于测试程序。
为保证照相机在适当的被许可的回填站只回填高质量的打印介质和墨水，照相机12反过来对回填站进行验证。当新墨水充入到墨盒48中时，在自动测试过程中，安全协议经接口传输至回填站。验证现有的解决验证可用尽部分问题的方案一般是依赖于包装上的物理专利。然而，这不能阻止家庭回填操作或以弱工业产权保护的乡村克隆制造商。因此，需要一种更高水平的保护。目前还不能提供一种秘密的、依赖于经安全专家考察的自行研制的安全方法。安全系统如Netscape最初专有系统和蜂窝电话使用的GSM防伪网络就是由安全的易损性导致的设计安全的两个例子。两种安全系统都被传统的装置破坏，如果公司紧跟一个开放设计程序，这些装置都将被检测。这一解决方案用于提供通过方法验证，该方法已经通过专家的考察。大量的协议用于可用尽部分的验证。我们只使用公开描述的、以这种信方式使用现有行为的安全方法。对于所有的协议，方案的安全依赖于密钥，而不是保密算法。所有的协议都依赖于随时间变化的口令(即，口令在每一时刻是不同的)，其中响应依靠口令和机密。口令涉及一个随机数字，这样任何观察者都将无法收集关于下一个身份验证的有用信息。对存在单一验证和可消耗终身验证两项协议都可显示出来。虽然协议在验证程序中需要的验证芯片的数量上不同，但在所有的情况下，系统对可用尽部分进行验证。一定的协议与两个芯片或一个协同工作，而其他协议只与两个协议协同工作。使用一个还是两个验证芯片，系统仍然负责作出验证决定。
单一芯片验证当只有一个验证芯片53用于验证协议时，单一芯片(指的是芯片A)负责提供一个可靠的系统(指的是系统)。在协议的开始，系统不确定芯片A的可靠性。系统承担一个协同芯片A的挑战响应协议，因此决定芯片A的可靠性。在所有的协议中，可用尽部分的可靠性直接基于芯片的可靠性，即，如果芯片A被认为是可靠的，那么可用尽部分也认为是可靠的。数据流可见图9。在单一芯片验证协议中，系统可以是软件、硬件或二者的结合。需要注意的是，系统被认为是不安全的——它反而容易被攻击者通过检查ROM或检查电路而操纵。系统自身并不能进行特殊的设计，成为安全的系统。
双芯片验证在其他的协议中，如图10中所示需要两个验证芯片。一个单一芯片(指的是芯片A)负责提供一个可靠的系统(指的是系统)。作为验证程序的一部分，系统利用一个无错的验证芯片(指的是芯片T)。在双芯片验证协议中，系统可以是软件、硬件或二者的结合。而芯片T必须是一个物理的验证芯片。在一些协议中，芯片T和芯片A具有相同的内部结构，而在其他协议中，芯片T和芯片A具有不同的内部结构。单一验证的存在(不安全的状态数据)对这种可用尽部分验证的水平，我们只考虑证实验证芯片53的存在。虽然验证芯片能够包含状态信息，但状态信息的传输不能认为是安全的。于是提出了两项协议。协议1需要两个验证芯片，而协议2可通过使用一个或两个验证芯片实现。
协议1协议1为双芯片协议(需要两个验证芯片)。每个验证芯片包含下列值K 对FK[X]的关键码。必须是保密的。
R 当前随机号码。不一定是保密的，但必须带有不同的对每个芯片情况的初始值。随随机功能的每次改变而变化。
每个验证芯片包含下列逻辑功能随机[] 返回R，并将R按顺序提前到下一个。
F[X] 返回FK[X]和将单向功能F应用到基于密钥K的X上的结果。
协议如下系统从芯片T请求随机[]；芯片T将R返回到系统；系统从芯片T和芯片A请求F[R]；芯片T将FKT[R]返回到系统；芯片A将FKA[R]返回到系统；系统将FKT[R]与FKA[R]比较。如果它们相等，那么就认为芯片A是有效的。如果不相等，那么就认为芯片A是无效的。
数据流如图169所示。系统不一定包括FK[R]消息。只需核对芯片A和芯片T的响应是相同的。因此，系统不需要关键码。协议1的安全依赖于两点F[X]的安全。单一验证芯片包含密钥，因此任何能从一个X产生一个F[X]的东西都必须是可靠的，其中X与由一个无错的验证芯片53产生的F[X]相匹配。
由所有验证芯片产生的R的域必须是很大且不确定的。如果由所有验证芯片产生的R的域较小，那么克隆制造商就无需破坏该关键码。相反，克隆制造商会在他们的芯片中加一个ROM协同工作，该ROM对从真正的芯片到系统发送的码字的响应进行记录。随机功能不是必须在验证芯片中，因为系统能够潜在地产生相同的随机序列号。然而这简化了系统的设计，并且保证了随机号码产生器的安全，该产生器对所有使用减少系统实现中可能错误的验证芯片的实现方案都是相同的。
协议1有如下几个优点K在验证程序中不显示给定的X，一个克隆芯片不能产生没有K的FK[X]，或连接真正的验证芯片。
系统易于设计，尤其是可以设计出成本低的系统如喷墨打印机，因为系统本身不需要加密或解密。
存在大范围键控的单向功能，包括对称的密码术、随机序列码和消息验证码。
单向功能需要较少的门电路，而且比非对称的算法易于校验。
对键控的单向功能的安全关键码尺寸不必和对非对称(公共关键码)算法的一样大小。如果F[X]为对称密码功能，最少128位能提供适当的安全。
然而，该协议存在如下问题选择文本攻击值得怀疑。攻击者能把芯片插入到他们自己的系统中，产生一个选择RS，观察输出。为了找到关键码，攻击者也能够搜索一个产生一个特殊F[M]的R，因为多个验证芯片能被并行验证。
依靠选择的单向功能，产生关键码可以变得复杂。选择一个好的关键码的方法依靠所使用的算法。某些关键码对给定的算法较弱。
键控的单向功能本身的选择是很重要的。由于存在专利保护，一些需要许可。
一个处于中间位置的人在将一条普通文本消息M传送到芯片A之前对其进行操作——如果处于中间位置的人看到芯片A他时还没看见芯片M，那是最好的。如果处于中间位置的人根本就看不见M就更好了。如果F为对称加密，由于关键码的尺寸需要有足够的安全性，芯片不能从美国出口，因为它们能作为结实的加密设备用。如果协议1用F作为非对称加密算法实现，那么在对称情况下就没有优点——关键码需要更长，由硅制成的加密算法更复杂。协议1必须通过两个验证芯片实现，以保证关键码安全。这意味着每个系统需要一个验证芯片，每个可用尽部分需要一个验证芯片。
来自供应体16的纸被盘绕在滑块86上(如图6所示)。正常使用时，滑块86有一个切纸机构88位于其上，图像在纸上一经打印出，纸就从外壳18的罩22或后盖的出纸槽90(如图8所示)中被输出，将其与供应体16的剩余部分切断。切纸机构88包括一个止动爪92，在切纸过程中与曝光计数器96的类似棘齿的齿94啮合，以给计数器加一。
如果芯片82确定整修台为一个被许可台，计数器96就如图1中的步骤98所示被重设。
由于被照相机12的图像传感器28感应到的图像的数字处理，图像可以被施以特殊的效果。因此，可以得到照相机的特殊类型，如制作出深棕色的照片、多种护照类型的照片、和某些事情有关的照片，如婚礼、特殊的运动会等。这种标准图像的改进受图像处理芯片82的控制。这种特殊类型的照相机可看作与通过适当标记的套24得到的照相机是相同的。然而，当照相机被整修后，图像处理芯片82被整修台重设为标准类型，如步骤100所示。
这样就完成了照相机的整修和补充，最后一步是将新的底盘38及其构件插入外壳12新的前盖20和后盖的附件或盖22。盖22夹到前盖20，并与其粘合，这样如果试图打开外壳18，那么就要损坏外壳18。
一个新的套24安装于外壳18上。套24被隐藏在槽包围层102形成的地方。
安装新外壳18、贴标签或套24的步骤分别如图1中的104、106所示。
将整修后的照相机12包装(图1中的步骤108)，然后运输给零售商(如图1的步骤110所示)。
因此，本发明提供了一种照相机交换系统和交换照相机的方法，使即时打印的数字照相机，从照相机的成本和每件曝光品的成本角度来讲，可以和传统的胶片及使用过的照相机相竞争。而且，通过对回填站进行验证，能够保持质量控制，以保证消费者得到满意质量的曝光品。
本领域的技术人员可以在不脱离上述广泛描述的本发明的实质和范围的情况下，进行如实施例中所述的大量变化和/或改进。因此，这些实施例应理解为是在各方面对本发明的解释，而非限制。
权利要求
1.一种照相机交换系统，包括若干个曾使用过的数字照相机，每个照相机包括一个验证装置；和至少一个整修台，用于整修使用过的、通过补充每个所述返回的照相机的可用尽部分而得到的返回的照相机，每个照相机的验证装置用于验证所述至少一个整修台是否经过验证，以控制所述照相机的整修。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，每台照相机以X货币的价格零售，每台照相机的制造成本大约为Y货币单位，这里Y小于0.5X。
3.如权利要求2所述的系统，包括至少一个收集站，使用者可以将使用过的一个照相机返回到收集站，获得退款；多个整修台，由制造商操作，从所述至少一个收集站接收用过的照相机，每个收集站都能够被用过的照相机验证，以补充用过的照相机的可用尽部分，这样使得经过整修的照相机能够以X货币单位的价格出售，对于制造商，整修照相机的成本为Z货币单位。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，退款大约为0.25X。
5.如权利要求3所述的系统，其特征在于，Z大约为0.03X。
6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，新的或经制造商整修过的照相机的出售价格大约为0.5X。
7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，由于返回得到大约90％的照相机的退款率，得到超过75％的出售额的总毛差额。
8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，如果使用者为得到退款而返回一个使用过的照相机，对于使用者，由照相机处理的每张照片的成本小于0.05X。
9.一种交换照相机的方法，包括下述步骤提供多个曾使用过的数字照相机，每个照相机包括经使用照相机用尽的可用尽部分；接收返回的、使用过的照相机，这些照相机通过补充可用尽部分进行整修，得到整修过的照相机；以及验证，通过所述每个返回的照相机进行，所述照相机在一个整修台处被整修，该整修台被许可控制对照相机进行整修。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于该方法包括通过不工作的被许可的整修台对照相机进行整修而提供照相机。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于该方法包括在整修之后执行一个测试程序，以确定整修后的照相机是否可工作。
12.如权利要求9所述的方法，其特征在于包括以大约X货币单位的零售价出售每台照相机，每台照相机的制造成本大约为Y货币单位，这里Y小于0.5X；由于返回使用过的照相机，退回一定数量的款项；对每个返回的、使用过的照相机以一定的成本整修，得到Z货币单位的整修机。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于包括退回大约0.25X的款项作为返回使用过的照相机的报酬。
14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，Z大约为0.03X。
15.如权利要求12所述的方法，其特征在于，该方法包括将整修后的照相机以大约0.5X货币单位的价格提供给零售商。
全文摘要
一种照相机交换系统，包括若干个曾使用过的数字照相机。每个照相机包括一个验证装置。该系统包括至少一个整修台，用于整修使用过的、通过补充所述每个返回的照相机的可用尽部分而得到的返回的照相机。每个照相机的验证装置用于验证整修台是否被许可，以控制所述照相机的整修。
文档编号H04N101/00GK1454331SQ00819806
公开日2003年11月5日 申请日期2000年9月13日 优先权日2000年9月13日
发明者卡·西尔弗布鲁克 申请人:西尔弗布鲁克研究有限公司