FE EXAM

光ディスク(CD / DVD / Blu-ray)

レーザ光でピットを読み書きする記憶媒体(CD・DVD・Blu-ray)

DIAGRAM
レーザ光ピット(凹)

① レーザでピットとランドを読む原理

レーザ光源+ 受光センサディスク記録面(拡大断面)ランドピットランドピットランドピットランド照射反射読み取りの原理・レーザを当て、反射光の強さの変化を読む・ランド(平面)→ 強く反射して戻る・ピット(凹み)→ 反射が弱まる/散る反射の強弱の切り替わりを 0 と 1 に対応させる

② 世代別の容量とレーザ波長

CD記憶容量(片面1層)650MBレーザ波長780nm赤外DVD記憶容量(片面1層)4.7GBレーザ波長650nmBlu-ray記憶容量(片面1層)25GBレーザ波長405nm青紫

レーザ波長が短いほど小さなピットを読めるため、記録密度が上がり容量が増えます。

解説

📌
光ディスクとは

レーザで読み書きする円盤レーザで読取

光ディスクとは、レーザ光(=一方向にまっすぐ進む細い光)を当てて、データを読み書きする円盤型の記憶媒体のことです。代表的なものにCD・DVD・Blu-rayがあり、音楽・映画・ソフトウェアの配布などに広く使われてきました。

HDDが磁気を、SSDが電気を使うのに対し、光ディスクは「光(レーザ)」を使うのが最大の特徴です。ディスクを回転させながらレーザを当て、表面の凹凸を光の反射で読み取ります。

身近な例で考えると、鏡に懐中電灯を当てる場面に似ています。平らな鏡面ならまっすぐ強く反射し、デコボコの面なら光が散って弱くなります。光ディスクはこの「反射の強い・弱い」を利用してデータを読み取っているのです。

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読み書きの原理

ピット(凹)とランド(平)ピットランド

光ディスクの表面には、「ピット」と「ランド」という2種類の領域が、らせん状の溝に沿って並んでいます。
ピット:表面に作られた小さな凹み(くぼみ)。レーザを当てると反射が弱まる
ランド:ピットとピットの間の平らな部分。レーザを強く反射する

読み取りの流れはこうです。
・① ディスクを回転させながらレーザを照射する
・② 受光センサが反射光の強さを測る
・③ ピット↔ランドの「反射の強弱が切り替わる位置」を 0 と 1 のビット列に変換する

書き込みできるタイプ(CD-R など)では、レーザの熱で記録層の状態を変化させてピットに相当する部分を作ります。なお、ピットが小さいほどたくさんのデータを詰め込めるため、より細いレーザ(=波長の短い光)を使う世代ほど大容量になります。これが次のカードで見る世代差につながります。

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世代別の容量

光ディスクは世代を追うごとにレーザの波長が短くなり、それに伴って記憶容量が増えてきました。波長とは光の波の間隔のことで、短いほど細いレーザになり、小さなピットを読み分けられます。

世代記憶容量(片面1層)レーザ波長光の色
CD約650MB780nm赤外
DVD約4.7GB650nm
Blu-ray約25GB405nm青紫

3世代の関係を整理すると次のようになります。
CD:波長780nmの赤外レーザ。約650MBで音楽CD1枚ぶん
DVD:波長650nmの赤レーザ。約4.7GBでCDの約7倍。映画1本に対応
Blu-ray:波長405nmの青紫レーザ。約25GBで高画質の映像も収まる

身近な例で考えると、細いペン先ほど小さな文字をたくさん書けるのと同じです。波長が短い=レーザが細いほど、ディスクの同じ面積により多くのピットを刻めるため、容量が大きくなります。「青紫レーザ=Blu-ray=大容量」という対応をセットで覚えておくと整理しやすいでしょう。

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