光ディスク

光ディスク（ひかりディスク、英:Optical disc）とは、樹脂等で作られた厚さ数ミリ程度の円盤の表面に、微細な凹凸を形成する等の方法により、情報を記録するための記録媒体（ディスクメディア）である。光学ディスクとも呼ばれる。また光ディスクの情報を読み書きするための装置は光学ドライブと呼ばれる。
ディスクの凹凸はディスクが物理的に破損または劣化しなければ消えることはなく、磁気ディスクのように磁気によるデータ損失の影響はなく、耐久面は磁気ディスクより優れている。こうした特性からリムーバブルメディアとして、音楽や映像（動画）作品あるいはパーソナルコンピュータやゲーム機用のソフトウェア供給媒体として幅広く利用されている。
しかし2000年代末期からブロードバンドインターネットを利用した配信（ダウンロード・ストリーミング）などが台頭、さらに光ディスクより小型化が可能なフラッシュメモリの低価格化によって、それを搭載したスマートフォン・タブレット端末・軽量ノートパソコンが普及したことにより、利用は減少傾向にある。
最初に市場に登場した光ディスクは、1960年代から研究が進められ1980年に発売されたレーザーディスクである。レーザーディスクにはビデオ信号をアナログデータのまま記録されていて、デジタルデータを記録する後発の光ディスクとは性質が異なる。
光ディスクはディスクメディアとして、取り扱いの便利さ、大量生産の容易さ、製造コストの安さなど優れており、幅広い分野において従来の媒体を置き換える形で普及してきた。レコード→CD、カセットテープ→MD、ゲーム機のROMカセット→CD-ROM、VHS→DVD・Blu-ray Discなどがその例である。
その後第3世代（Blu-ray Disc対HD DVD）の光ディスクが市場に登場する際は、ライセンス収入などをめぐって大手メーカー同士で激しい規格争いが生じた（両メディアに対応する再生機種もあった）。
しかし光ディスクの特性により、1990年代から2000年代にかけて記録メディアを席巻した光ディスクは退潮傾向にある。
光ディスクには、保護層・記録層・反射層などそれぞれ役割の異なる複数の層がある。記録層にはトラックが存在し、そこにピットと呼ばれる微細なくぼみが形成される。ピットの作り方は光ディスクの種類によって異なり、読み取り専用ディスクではプレス加工によって凹面を作る一方、記録型ディスクの場合は有機色素を熱と光で変化させる、相変化記録技術によって光の反射率を変えることで擬似的にピットを再現している。
光ディスクはトラックの長さ（トラック長）を長くすることで記録密度を高めることができる。トラック長を長くするにはディスクを物理的に大きくする方法がある。ディスクの大きさを変えない場合はトラックとトラックの間隔（トラックピッチ）を狭めることでもトラック長を長くできる。CDなどの第1世代のディスク、DVDなどの第2世代のディスクおよびBlu-ray Discなどの第3世代のディスクは大半が直径8cmおよび12cmであり、トラックピッチを狭め、ピットのサイズを小さくすることで記録密度は高められてきた。そのうえ、DVD以降の世代では記録層を多層化することで記録面積も増やしてきた。
半導体レーザーの光をディスクに照射すると、レーザー光は保護層を貫通し、記録・反射層に到達する。記録・反射層において反射する光は、ピットの影響を受けて変化する。光ディスクドライブのピックアップには、反射光を計測するための光センサーが備え付けられており、反射光の強度によって、情報（「0」または「1」）を読み取る仕組みである。その際、トラックピッチがより狭く、ピットがより小さいほど、レーザー光の焦点も小さくなければデータを読み取ることができない。そのため、光の波長が短い半導体レーザーが開発されてきた。具体的にはコンパクトディスクのトラックピッチは1.600nmであるため、780nmの赤色レーザーで間に合うが、DVDのトラックピッチは740nmであるため、650nmの赤色レーザーが使用され、Blu-ray Discのトラックピッチは320nmであるため、405nmの青紫色レーザーを使用している。
なおBlu-ray Discの場合は短波長のレーザーを採用するだけでは、ピットを読み取れないため、レンズ開口数を向上させることで読み取りを実現させている。
ディスクは円盤状が主流である。1980年代後半から1990年代前半にはキャッシュカードと同程度の幅85.6mm、高さ54.0mm、厚さ0.8mmのWrite Once Read Many方式の光学カードが存在し実用化検討が行われていたが実用化には至らなかった。一方で円盤状のディスクをカットすることで名刺型にしたCD-Rが存在する。
材料として保護層や基盤にポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、エポキシ樹脂、環状オレフィン樹脂、ポリ乳酸などが、反射層には銀やアルミニウムなどが主に用いられている。
音楽用CDが出回り始めた当時は半永久的に保存が可能とされていた事もあったが、光ディスクの寿命は製造時の材質や品質にも左右される。外的要素（直射日光（紫外線）、高い温度、強い湿気など）により、蒸着した反射面や接着剤が劣化することで10年程度で寿命を迎えるディスクもあるが、10年以上、中には50年以上の耐久性を備えた製品もある。CD-Rなどの有機色素を利用した記録用メディアはその有機色素が紫外線の影響を受けやすいので、保存方法にもよるが前述の寿命より若干縮む傾向にある。
光ディスクは使用する素材を見直すことで寿命を飛躍的に高めることができる。100年以上の耐久性があるM-DISCや、基板をガラス製にしたガラスCD、記録・反射層に使用されている金属箔に金を使ったゴールドディスクなどがその代表例である。金銀反射膜の採用は生産コストの問題もあってあまり一般的ではないが、記録媒体としてCD-RやDVD-RやBD-Rが一般化したことでその信頼性が問われるようになったため、金銀反射膜を採用して寿命が延びたことを宣伝文句とし差別化を図る商品も登場している。
また外的要因以外にも、ディスクの裏面だけでなく表面も傷つけないなど保存方法に気を付けることで寿命を延ばすことができる。
この一方、石英を用いたディスクの場合保存期間は3億年と見込まれており、事実上、永久保存が可能となる。
光ディスクには、生産工場であらかじめ情報が書き込まれているもの（いわゆるプレス版、市販の音楽CDやDVD-VideoやBD-Videoなど）と、ユーザーが任意に情報を記録できるもの（記録型メディア）の大きく分けて2種類が存在する。ディスクドライブに関しては、現在ではUSBで接続するタイプのものと、デスクトップ用PC向けにSATA端子で接続するものの二パターンが主に流通している。
光ディスクは数多くの規格が存在し、また規格の登場時期や特性により以下のような世代分けができる。
1980年代から1990年代にかけて登場し、記録・再生に赤外線半導体レーザーを使用する。12cmディスクの場合で最大700MB程度の容量がある。
1990年代から2000年代にかけて登場し、記録・再生に赤色半導体レーザーを使用する。片面1層の12cmディスクの場合で最大4.7GB程度の容量がある。MPEG2によって映像をデジタル化する技術が発達したために誕生し、映像記録用途でNTSCをそのまま記録するレベルに到達した。
2000年代から2010年代にかけて登場し、記録・再生に青紫色半導体レーザーを使用する。片面1層の12cmディスクの場合で最大25GB程度の容量がある。映像記録用途では、HDTV画質に適する（UHD BDは4Kをサポート）。
第3世代でも使用された青紫色半導体レーザーを用いた大容量ディスク（アーカイバルディスク（英語版））は製品化されたが、ホログラム（光ディスクの記録面の多層化などではなく、立体的に記憶することにより記憶容量を増やす試み）や多次元化などの革新的技術による大容量化を模索した光ディスクは開発段階であり、いくつかは動画記録と再生に成功しているが、商用化には至っていない。
光ディスクには、生産工場であらかじめ情報が書き込まれたもの（読み込み専用のいわゆるプレス版）とユーザーが任意に情報を書き込むことができる記録型ディスクに大別できる（記録型ディスクもまた二種に大別することができる）。レーザー光の反射により記録された情報を読みこむ点ではどちらも共通してはいるが、その仕組みや構造は細部で異なる。
生産時において記録・反射層の薄い金属箔にピットと呼ばれる無数の小さい凹みを設け、このピットの並ぶパターンにより情報を記録したものである。ユーザーが任意に情報を消去したり改変したりすることはできないが、読み取りは可能である。著作権者による映像や音楽作品などの供給媒体として利用されている。CDでは市販のCD-ROMや音楽CD、DVDでは市販のDVD-ROMやDVD-Video、BDではBD-ROMやBD-Video、その他HD DVD-ROMなどがこれに当たる。
CDやDVDは、元来は読み込み専用メディアとして開発されたものである（記録型のCD-RやCD-RWなどは後から追加導入された）。BDやHD DVDは規格策定当初から記録型メディアを視野に入れて開発されたメディアであるが、このタイプが存在する。
記録型メディアには大きく分けてライトワンス（WORM）とリライタブルの2種類が存在する。
ライトワンスは一度しか書き込みができずその書き込んだ情報は消去も改変も不可（空き容量がある限りは追記が可能）なメディアで、人為的ミスや誤動作による情報の消去や改変といった事故は起こらない。ゆえに、長期に渡り改変予定のない情報を保存する用途に向く。CD-R、DDCD-R、DVD-R、DVD+R、BD-R、HD DVD-R、UDO WORMがこれに当たる。
ライトワンス型のメディアは金属箔に有機色素が塗布されており、これをレーザー照射によって化学変化させることで情報を記録している。
リライタブルは複数回に渡って書き込みができ、書き込んだ情報の消去も改変もできるメディアで、書き換え可能回数（メディアの規格や個体差、保管方法、使用方法によって上下する）を上回らない限りは再利用が効くので、ライトワンスメディアに書き込む前の試し書きや情報の一時保管メディアとしての利用など短期的に情報を記録しておく用途に向く。CD-RW、DDCD-RW、PD、DVD-RW、DVD-RAM、DVD+RW、MVDISC、BD-RE、HD DVD-RW、HD DVD-RAM、Professional Disc、UDO RWがこれに当たる。
リライタブル型メディアはアモルファス材を使っており、レーザー照射でアモルファス材を結晶化させることで情報を記録している（結晶化をレーザー照射で解くことにより、記録された情報は消去される）。この技術は相変化記録技術と言われる。
MOディスクをはじめとする光磁気ディスクは光を使って読み出す部分は光ディスクと共通だが、磁気を使って記録する点で異なる。音楽用途で使われるミニディスク（MD）は光磁気タイプの録音用ディスクが主に流通していたが、盤面の一部若しくは全部が再生専用の光ディスクとなっているものも存在する。
光ディスクはMO・PD・DVD-RAM・BD-RE Ver. 1.0などデータメディアの一部を除いてキャディ（カートリッジ）に収納されておらず、傷・指紋・ホコリを避けるためにケース（パッケージ）に入れて保管する必要がある。ケースは大半がプラスチック製で、本のように見開き型の形状となっている。
ジュエルケース・スリムケース・トールケースはサンワサプライ・エレコム・バッファローコクヨサプライなどのサプライ品メーカーからケース単体が家電量販店などで市販されているが、それ以外のケースは大半が市販されておらず小ロットでの入手は困難である。
廃棄の際はデータの扱いにも注意を要する。特にライトワンス規格の場合は消去不可なので、メディアが読み込める限りデータが残ってしまう。
記録されたデータを消去して廃棄する方法には以下の方法が適切である。
以下の方法でデータを消去することも不可能ではないが、極めて危険なので適切とは言えない。