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光ディスクoptical disk】 光学ディスク / 光学ストレージ / optical storage

オプティカルディスク / 光学メディア / optical media

光ディスクとは、データの読み書きにレーザー光を利用する記憶媒体のこと。CDDVDBlu-ray Discなどが代表的な光ディスクである。樹脂などでできた平たい円盤状の記憶媒体を使い、表面の反射率などを変化させるなどしてデータを記憶する。

 

ハードディスクなどの磁気ディスクに比べ記録密度や容量単価、読み書き速度などでは劣るが、ディスクが安価で駆動装置(ドライブ)と分離式である特徴を活かし、ハードディスクのバックアップや、ソフトウェアコンテンツ(音楽・映像など)などの販売などでよく利用されている。一部に磁気を利用するMOは「光磁気ディスク」とも呼ばれ、広い意味では光ディスクに含まれる。

ピット (pit)

光学ディスクの表面にある、データを記録する微細な「くぼみ」のことをピットという。光学記録メディアでは、同心円あるいは渦巻状に設定された「トラック」と呼ばれる周の上に、ごく小さいくぼみが無数に並んでいる。データを読み取るために光学ヘッドから照射されたレーザーは、メディア表面で反射するが、その際、このくぼみの有無によって反射光に変化が生じる。この変化を捉えてデータを認識する。

CD-ROMDVD-ROMなど、メディアの製造時にデータを記録するタイプのディスクでは、実際に表面に物理的なくぼみがついている。これに対し、CD-R/CD-RWDVD-R/DVD-RW/DVD-RAMなどの追記/書き換え型のメディアの場合は、くぼみをつける代わりにメディア内部の相変化膜に化学変化を生じさせることにより、くぼみの代用としている。

認識方法には、ピットの有無がビットデータを表す「マークポジション記録方式」と、ピットの存在がビットを反転させる「マークエッジ記録方式」が存在する。後者は、反射率が一定の状態で読み取られたピットを「0」、反射率がピット中で変化したピットを「1」と認識する方式で、データを記録する際のトラックのロスを少なくし、ピット長を縮めることに貢献している。

最小ピット長 (minimum pit length)

光学ディスクの表面にある無数のくぼみ(ピット)のうち、最も短いものの長さ。短いほど記録密度を高めることができる。

光学メディアとして最古のCD-ROMでは、最小ピット長は0.833μmだったが、技術革新により微細化が図られ、MOでは0.49μm、DVD-ROMでは 0.27μm、DVD-RAM Type-I(片面2.6GB)では0.41μm、DVD-RAM Type-II(片面4.7GB)では0.28μmとなり、トラックピッチの縮小とも相まって大容量化が進んでいる。

トラックピッチ (track pitch)

ディスク(円盤)型の記憶媒体で、隣接するトラック間の距離をトラックピッチという。短いほど記録密度を高めることができる。

ディスク状のメディアでは記録面上に等間隔の同心円あるいは渦巻きを描くようにデータが記録されていく。このドーナツ状の一周分の記録領域のことをトラックと呼び、隣接するトラック間の径方向の距離のことをトラックピッチという。この値が小さいほどトラックの間隔が狭まり、一枚のディスクにより多くのトラックが設定されるため、記憶容量が増大する。

トラックピッチはCD-ROMでは1.6μmだったが、技術革新により微細化が図られ、MOでは1.10μm、DVD-ROMおよびDVD-RAM Type-I(片面2.6GB)では0.74μm、DVD-RAM Type-II(片面4.7GB)では0.615μm と次第に短くなっており、最小ピット長の縮小と相まって、大容量化が進んでいる。なお、ハードディスクなどの磁気ディスクの場合には、一般に記録密度を表す数字としてトラックピッチは用いず、TPI(tracks per inch)という1インチあたりのトラック数を単位とする。

ランド/グルーブ (land/groove)

追記・書き換え可能型の光学ディスクに刻まれている、レーザー光を誘導するための溝のことをグルーブ(groove)、元の盤面が残っている部分(グルーブが刻まれた結果盛り上がっている部分)をランド(land)という。

光ディスクにアクセスする際、ドライブはピット(くぼみ)の位置を参考にしてアクセスする位置を決めるが、記録可能なディスクの場合はまだ何も記録されていない部分にピットがなく、アクセス位置をピットから割り出す手法が使えなくなる。そこで、記録可能な光ディスクではピットの代わりに細い溝を刻み、何も記録されていない状態でも位置合わせを行えるようにしている。なお、厳密には、グルーブを波状に刻み、ピットをランド上にあらかじめ設置しておくことなどにより、さらに正確な位置合わせができるようになっている。

CD-ROMやDVD-ROMのような読み出し専用のディスクには既にピットが刻まれているため、ランド/グルーブを用意する必要はない。読み出し専用ディスクのピットは、記録可能なディスクでいうグルーブの部分と同じ条件で読み出せるようになっている。そこで、既存のCD-ROM/DVD-ROMドライブなどでの読み出しが簡単に行えるように、CD-R/DVD-Rなど、ほとんどの記録可能型光ディスクはデータをグルーブの部分にのみ記録している。逆に、DVD-RAMはデータをランドとグルーブの両方に記録している。この方法では、記録できるデータの量は増える一方、既存のDVD-ROMドライブでデータを読み出すことはできなくなる。

相変化光ディスク (phase-change optical disk)

書き換え可能な光ディスクのうち、レーザー照射により記録層を構成する物質の相を変化させて反射率を変化させる原理のものを相変化光ディスクという。PDやCD-RW、DVD-RAM、DVD+RWなどで利用されている。

レーザーを強く照射して急速に冷却すると記録層の結晶が解けた状態で安定し、レーザーを弱めに照射して緩やかに冷却すると記録層の結晶は再構成される。結晶相と非結晶相(アモルファス)では、結晶相の方が光の反射率が高いため、これを利用して信号を記録する。

物理的な状態を変化させて記録を行っているため、書き換え可能回数は数千回から数万回と、磁気ディスクなどに比べると少ない。

CD-ROMやDVD-ROMなどの光ディスクと同様の方法で読み取ることが可能なため、これらの光ディスクと互換性のあるドライブを簡単に作れるというメリットがある。

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