JP4654364B2 - データ配信システム及びデータ配信方法 - Google Patents

Description

この出願の発明は、複数のクライアント装置が光ファイバーによりデータサーバと接続されたシステムにおいて、複数の光スイッチを用いて、短時間で大容量の画像を含むデータをクライアント装置側が取得することができるデータ配信システム及びデータ配信方法に関するものである。

サーバからクライアント装置（パーソナルコンピュータ：ＰＣ）にデータを光ファイバーにより送信する場合、従来ではパケット送信方式により送信を行っていた。そのため、画像データのような大容量データをパケット送信方式で送信すると、伝送光ファイバー線路の渋滞を招き、クライアント装置が全データを取得し終えるのに非常に長い時間がかかっていた。

特に、最近では、例えば病院においては、ＭＲＩやＸ線ＣＴなどのデータを検査室のＰＣやデータ収集装置から大容量の画像データを医師のデスク上のＰＣに送信して、医師がそのデータを元に診断を行うことも頻繁に行われてきている。このような大容量データを光ファイバー線路経由で送受信する傾向は、病院のみならず、中規模の事業所や、オフィスなどにおいても、今後ますます増加してくることが予見される。

しかしながら、上記のようなパケット伝送方式では、大容量のデータを高速に送受信することには限界があり、その改善が求められていた。

この出願の発明は、このような実情に鑑みてなされたもので、病院や、中規模の事業所や、オフィスなどの比較的小規模な範囲において構築されたネットワークにおいて、データサーバとクライアント装置との間で画像データのような大容量のデータを伝送光ファイバー線路の渋滞を招くことなくスムーズに送受信することができるデータ配信システム及びデータ配信方法を提供することを課題とする。

この出願の発明は、上記課題を解決するものとして、第１には、複数のクライアント装置が、第１の光ファイバーによりインターネットと接続されるとともに、第２の光ファイバーによりデータを信号光として送受信するデータサーバとバス接続され、各クライアント装置は、オペレータのデータ配信を要求するための操作を受け、それぞれクライアント光スイッチを有するとともに、クライアント光スイッチへの制御光を発生するレーザ光源を備えたクライアント接続装置に接続され、各クライアント装置は、オペレータのデータ配信を要求するための自身が接続されるクライアント接続装置に接続指令を送出可能になっており、クライアント光スイッチは、それぞれ制御光に対し吸収性を示し信号光に対して透過性を示す波長帯域を持つ光吸収膜を有し、この光吸収膜が制御光を吸収した領域及びその周辺領域に起こる温度上昇に起因して可逆的に生ずる屈折率の分布に基づいた熱レンズを用いることによって、制御光が照射されず熱レンズが形成されない場合は信号光を通常の開き角度で出射する状態と、制御光が照射されて熱レンズが形成された場合は信号光を通常より大きい角度で出射する状態とを、制御光の照射の有無に対応させて実現させる熱レンズ形成素子、及び、熱レンズ形成素子より出射した信号光のうち、通常の開き角度で出射した信号光はそのまま通過させ、通常の開き角度より大きい開き角度で出射した信号光は光路を変更させる信号光光路変更部材より構成され、いずれかのクライアント装置が、オペレータのデータ配信を要求するための操作を受け、自身のクライアント接続装置に接続すべき旨の接続指令を送出すると、自身のクライアント光スイッチには、クライアント接続装置から制御光が照射され、スイッチ切替が行われ、データ取得要求が第２の光ファイバーを通してデータサーバに送られ、データサーバはこのデータ取得要求にしたがいそのクライアント装置に要求されたデータを第２の光ファイバーを通して送信し、そのクライアント装置は送信されてきたデータを受け取り、自身のデータ記憶装置にデータサーバからの送信データを格納させることを特徴とするデータ配信システムを提供する。

また、第２には、上記第１の発明において、信号光光路変更部材が穴付ミラーであり、通常の開き角度のときは信号光を穴より通過させ、通常の開き角度より大きな開き角度のときは穴付ミラーのミラー部により信号光の光路の方向を変更させることを特徴とするデータ配信システムを提供する。

また、第３には、複数のクライアント装置を、第１の光ファイバーによりインターネットと接続するとともに、第２の光ファイバーによりデータを信号光として送受信するデータサーバとバス接続し、各クライアント装置に、それぞれクライアント光スイッチを設けるとともに、各クライアント装置を、それぞれ光スイッチへの制御光を発生するレーザ光源（ＬＤ）を備えたクライアント接続装置に接続し、クライアント光スイッチとして、それぞれ制御光に対し吸収性を示し信号光に対して透過性を示す波長帯域を持つ光吸収膜を有し、この光吸収膜が制御光を吸収した領域及びその周辺領域に起こる温度上昇に起因して可逆的に生ずる屈折率の分布に基づいた熱レンズを用いることによって、制御光が照射されず熱レンズが形成されない場合は信号光を通常の開き角度で出射する状態と、制御光が照射されて熱レンズが形成された場合は信号光を通常より大きい角度で出射する状態とを、制御光の照射の有無に対応させて実現させる熱レンズ形成素子、及び、熱レンズ形成素子より出射した信号光のうち、通常の開き角度で出射した信号光はそのまま通過させ、通常の開き角度より大きい開き角度で出射した信号光は光路を変更させる信号光光路変更部材より構成された光スイッチを用い、オペレータのデータ配信を要求するための操作を受け、データ取得要求を希望するクライアント装置から自身のクライアント接続装置への接続すべき旨の接続指令の送出により、そのクライアント接続装置が制御光を自身のクライアント光スイッチに照射することにより、スイッチ切替を行い、データ取得要求が第２の光ファイバーを通してデータサーバに送られ、データサーバはこのデータ取得要求にしたがいそのクライアント装置に要求されたデータを第２の光ファイバーを通して送信し、そのクライアント装置は送信されてきたデータを受け取り、自身のデータ記憶装置にデータサーバからの送信データを格納させることを特徴とするデータ配信方法を提供する。

さらに、第４には、上記第３の発明において、信号光光路変更部材として穴付ミラーを用い、通常の開き角度のときは信号光を穴より通過させ、通常の開き角度より大きな開き角度のときは穴付ミラーのミラー部により信号光の光路の方向を変更させることを特徴とするデータ配信方法を提供する。

この出願の発明によれば、パケット送信方式を用いることなく、クライアント装置側が要求したデータの量に応じてその全データが転送される時間の間だけ、送信要求したクライアント装置のクライアント光スイッチの制御光はオンとすることにより、データサーバからの光信号は送信要求したクライアント装置に送信されるため、伝送光ファイバー線路が渋滞することなく、クライアント装置は大容量のデータを短時間で取得することが可能となる。

この出願の発明は、同一敷地内にある病院や、中規模の事業所や、オフィスなどに好ましく適用することができる。また、クライアント装置は数台から数十台程度まで接続可能である。

この出願の発明は上記のとおりの特徴をもつものであるが、以下にその実施の形態について説明する。

図１は、この出願の発明の一実施形態に係るデータ配信システムの構成を模式的に示した図であり、図２は、この実施形態のデータ配信システムで用いる光スイッチの構成を模式的に示す図である。

データサーバ（１）は、画像（静止画像、動画像）データを含む各種データを記憶するデータ記憶装置を有し、クライアント装置（２）と光ファイバー（３）によりネットワークを構築し、データの送受信を行うサーバであり、ＰＣ上で仮想ドライブとして扱われるものである。データサーバ（１）は、例えば３００Ｍバイト／秒のシリアルＡＴＡを備えたハードディスク装置（ＨＤＤ）とすることができるが、記憶装置の種類、転送速度は任意に選択することができる。また、ここではクライアント装置（２）として便宜上（２−１）〜（２−４）の４台が記載されているが、もちろんその台数は任意の数とすることができる。また、クライアント装置（２）として、ＭＲＩやＸ線ＣＴのデータ収集装置などを接続してもよい。データサーバ（１）は、光信号を電気信号に、電気信号を光信号に変換する光−電気（Ｏ−Ｅ）変換器（４）を備えている。

クライアント装置（２−１）〜（２−４）としては、例えばデータ記憶装置としてＨＤＤを備えたＰＣを利用することができる。各クライアント装置（２−１）〜（２−４）は、データ記憶装置としてＨＤＤを備えているが、その他の各種記憶装置を用いることができる。また、各クライアント装置（２−１）〜（２−４）は、それぞれ光信号を電気信号に、電気信号を光信号に変換する光−電気（Ｏ−Ｅ）変換器（５−１）〜（５−４）を有し、クライアント接続装置（６−１）〜（６−４）に接続されている。このクライアント接続装置（６−１）〜（６−４）は、クライアント装置（２−１）〜（２−４）が有するクライアント光スイッチ（７−１）〜（７−４）への制御光を発生するレーザ光源（ＬＤ）をそれぞれ備えている。クライアント装置（２−１）〜（２−４）同士は光ファイバー（８）によってもネットワークを構築しており、インターネット（９）と接続可能となっている。そのため、各クライアント装置（２−１）〜（２−４）はクライアント接続装置（６−１）〜（６−４）、ハブ（１０−１）、（１０−２）、（１０−３）、ＦＡＰ［Floor Access Point］（１１）を介してインターネット（９）に接続されている。

また、各クライアント装置（２−１）〜（２−４）は、クライアント光スイッチ（７−１）〜（７−４）をオンオフ制御するための接続指令をクライアント接続装置（６−１）〜（６−４）に送出するようになっている。クライアント接続装置（６−１）〜（６−４）のいずれかに接続すべき旨の指令（「オン」とする信号）が出されると、そのレーザ光源から制御光が自身のクライアント光スイッチ（（７−１）〜（７−４）のいずれか）に照射される。接続停止指令が出されると制御光の照射が停止する。

ここで、クライアント光スイッチ（７−１）〜（７−４）について図２を参照して詳述する。以下、クライアント光スイッチ（７−１）〜（７−４）を光スイッチとも称する。

光スイッチは、データサーバ（１）からクライアントサーバ（２−１）〜（２−４）にデータを送信する場合、データサーバ（１）からのデータを信号光として取り込む。また、各クライアント接続装置（６−１）〜（６−４）のレーザ光源より制御光を取り込む。光スイッチは、レンズ（１５）、熱レンズ形成素子（１６）、レンズ（１７）、フィルター（１８）、穴付ミラー（１９）、レンズ（２０）を備えている。

レンズ（１５）は、信号光と制御光を同軸で重なり合わせて取り込んだ平行光を焦点が熱レンズ形成素子（１６）内となるように収束させる。熱レンズ形成素子（１６）は、制御光に対し吸収性を示し信号光に対して透過性を示す波長帯域を持つ光吸収膜（１６Ｆ）を有し、この光吸収膜（１６Ｆ）は制御光を吸収した領域及びその周辺領域に起こる温度上昇に起因して可逆的に生ずる屈折率の分布に基づいた熱レンズ（ＴＬ）を形成する。すなわち、熱レンズ形成素子（１６）は、信号光のみが入射した場合には通常の開き角度で信号光を出射し、信号光と制御光が同時に入射した場合には熱レンズ（ＴＬ）を形成し、通常の開き角度より大きな開き角度で信号光と制御光を出射する。レンズ（１７）は出射した信号光あるいは信号光と制御光を平行光にする。フィルター（１８）は制御光をカットし、信号光は通過させる。穴付ミラー（１９）は通常の開き角度の信号光はその穴を通過させ、通常の開き角度より大きな開き角度の信号光はミラー部分で反射させ、リングビームとなり、その光路を変える。穴付ミラー（１９）の下流側のミラー（２０）は、穴付ミラー（１９）の穴を通過した信号光を収束させる。

クライアント光スイッチ（７−１）〜（７−４）においては、制御光が入射したときがオン状態（リングビーム状態）となり、入射しないときがオフ状態（穴を通過する状態）となる。

熱レンズ形成素子（１６）の光吸収膜（１６Ｆ）としては、例えば波長１５５０μｍの信号光に対しては透過性を示し、波長６５０ｎｍの制御光に対しては吸収性を示す波長帯域を持つ色素を用いることができる。このような波長帯域を持つ色素としては、溶剤可溶性のフタロシアニン色素を好適に用いることができ、更に具体的には、例えば、銅（II)２，９，１６，２３−テトラ−ｔｅｒｔ−ブチル−２９Ｈ，３１Ｈ−フタロシアニン（Copper(II)2,9,16,23-tetra-tert-butyl-29H,31H-phthalocyanine)を使用することができる。もちろん、特定の波長の信号光に対して透過性を示し、別の特定の波長の制御光に対して吸収性を示すものであれば、任意の波長の組み合わせのものが使用可能である。

各クライアント装置（２−１）〜（２−４）のインターネット（９）との接続は、通常行われている方法と同様にすることができる。

次に、この出願の発明に係る実施形態の光交換機システムの動作について説明する。ここでは、クライアント装置（２−２）がデータサーバ（１）からデータの取得を希望する場合を例に述べる。

クライアント装置（２−２）から接続すべき旨の接続指令が出されると、クライアント接続装置（６−２）に送られ、接続装置（６−２）より制御光がクライアント光スイッチ（７−２）に照射され、クライアント光スイッチ（７−２）がオンとなる。このとき信号光はリングビームとなり、光路がクライアント装置（６−２）側に変更される。このとき、クライアント装置（２−１）、（２−３）、（２−４）のクライアント光スイッチ（７−１）、（７−３）、（７−４）はオフとなる。オフとなったクライアント光スイッチはデータをそのまま通過させ、データ取得要求があったクライアント装置（２−２）にのみデータが連続して送られる。データサーバ（１）からは光ファイバー（３）上に３００Ｍバイト／秒の転送速度でデータが連続的に送出され、クライアント装置（２−２）は、データ量に応じて、３００Ｍバイト／秒で計算される転送時間の間、クライアント光スイッチ（７−２）において制御光によりリングビーム側に切り替わり、データを取り込むことができる。データの取り込みが終わると、クライアント装置（２−２）から接続停止指令がクライアント接続装置（６−２）に送られ、クライアント接続装置（６−２）は制御光の照射を停止する。これにより、クライアント光スイッチ（７−２）がオフ（信号光が穴を通過する状態）となり、クライアント装置（２−２）ではそのＨＤＤ内にデータの記憶を完了させる。

以上のようにして、上記実施形態のデータ配信システムでは、従来の電話のクロスバー交換機のように、取得要求のあったクライアント装置にのみデータが連続して送出される。したがって、光ファイバー線路の渋滞を招くことなく、高速にデータを送受信することが可能となる。

クライアント装置（２−１）〜（２−４）や、ＭＲＩ、Ｘ線ＣＴなどのデータ収集装置からデータサーバ（１）へのデータの転送も行うことができる。

以上、この出願の発明に係るデータ配信システムを一実施形態により説明してきたが、この出願の発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形、変更が可能である。

例えば、上記では、ＭＲＩ、Ｘ線ＣＴなどのデータ収集装置をクライアント装置（２）と等価なものとして接続したが、この出願の発明によれば、必ずしもその接続を行わなくてもよく、また、それに代えてべつのタイプのデータ収集装置を接続してもよい。

また、上記実施形態では、信号光光路変更部材として穴付ミラーを用いたが、これに限定されず、穴部分が透明材料となっているもの等、信号光光路の変更ができるものであれば、適宜の種類の部材が使用できる。

この出願の発明の一実施形態に係るデータ配信システムの構成を模式的に示した図である。 上記データ配信システムで用いる光スイッチの説明図である。

符号の説明

１ データサーバ
２−１〜２−４ クライアントサーバ
３、８ 光ファイバー
４、５−１〜５−４ 光−電気変換器
６−１〜６−４ クライアント接続装置
７−１〜７−４ クライアント光スイッチ
９ インターネット
１０−１、１０−２、１０−３ ハブ
１５、１７、２０ レンズ
１６ 熱レンズ形成素子
１６Ｆ 光吸収膜
１８ フィルター
１９ 穴付ミラー

Claims (4)

1. 複数のクライアント装置が、第１の光ファイバーによりインターネットと接続されるとともに、第２の光ファイバーによりデータを信号光として送受信するデータサーバとバス接続され、
   各クライアント装置は、オペレータのデータ配信を要求するための操作を受け、それぞれクライアント光スイッチを有するとともに、クライアント光スイッチへの制御光を発生するレーザ光源を備えたクライアント接続装置に接続され、
   各クライアント装置は、オペレータのデータ配信を要求するための自身が接続されるクライアント接続装置に接続指令を送出可能になっており、
   クライアント光スイッチは、それぞれ制御光に対し吸収性を示し信号光に対して透過性を示す波長帯域を持つ光吸収膜を有し、この光吸収膜が制御光を吸収した領域及びその周辺領域に起こる温度上昇に起因して可逆的に生ずる屈折率の分布に基づいた熱レンズを用いることによって、制御光が照射されず熱レンズが形成されない場合は信号光を通常の開き角度で出射する状態と、制御光が照射されて熱レンズが形成された場合は信号光を通常より大きい角度で出射する状態とを、制御光の照射の有無に対応させて実現させる熱レンズ形成素子、及び、熱レンズ形成素子より出射した信号光のうち、通常の開き角度で出射した信号光はそのまま通過させ、通常の開き角度より大きい開き角度で出射した信号光は光路を変更させる信号光光路変更部材より構成され、
   いずれかのクライアント装置が、オペレータのデータ配信を要求するための操作を受け、自身のクライアント接続装置に接続すべき旨の接続指令を送出すると、自身のクライアント光スイッチには、クライアント接続装置から制御光が照射され、スイッチ切替が行われ、データ取得要求が第２の光ファイバーを通してデータサーバに送られ、データサーバはこのデータ取得要求にしたがいそのクライアント装置に要求されたデータを第２の光ファイバーを通して送信し、そのクライアント装置は送信されてきたデータを受け取り、自身のデータ記憶装置にデータサーバからの送信データを格納させることを特徴とするデータ配信システム。
2. 信号光光路変更部材が穴付ミラーであり、通常の開き角度のときは信号光を穴より通過させ、通常の開き角度より大きな開き角度のときは穴付ミラーのミラー部により信号光の光路の方向を変更させることを特徴とする請求項１に記載のデータ配信システム。
3. 複数のクライアント装置を、第１の光ファイバーによりインターネットと接続するとともに、第２の光ファイバーによりデータを信号光として送受信するデータサーバとバス接続し、
   各クライアント装置に、それぞれクライアント光スイッチを設けるとともに、各クライアント装置を、それぞれ光スイッチへの制御光を発生するレーザ光源（ＬＤ）を備えたクライアント接続装置に接続し、
   クライアント光スイッチとして、それぞれ制御光に対し吸収性を示し信号光に対して透過性を示す波長帯域を持つ光吸収膜を有し、この光吸収膜が制御光を吸収した領域及びその周辺領域に起こる温度上昇に起因して可逆的に生ずる屈折率の分布に基づいた熱レンズを用いることによって、制御光が照射されず熱レンズが形成されない場合は信号光を通常の開き角度で出射する状態と、制御光が照射されて熱レンズが形成された場合は信号光を通常より大きい角度で出射する状態とを、制御光の照射の有無に対応させて実現させる熱レンズ形成素子、及び、熱レンズ形成素子より出射した信号光のうち、通常の開き角度で出射した信号光はそのまま通過させ、通常の開き角度より大きい開き角度で出射した信号光は光路を変更させる信号光光路変更部材より構成された光スイッチを用い、
   オペレータのデータ配信を要求するための操作を受け、データ取得要求を希望するクライアント装置から自身のクライアント接続装置への接続すべき旨の接続指令の送出により、そのクライアント接続装置が制御光を自身のクライアント光スイッチに照射することにより、スイッチ切替を行い、データ取得要求が第２の光ファイバーを通してデータサーバに送られ、データサーバはこのデータ取得要求にしたがいそのクライアント装置に要求されたデータを第２の光ファイバーを通して送信し、そのクライアント装置は送信されてきたデータを受け取り、自身のデータ記憶装置にデータサーバからの送信データを格納させることを特徴とするデータ配信方法。
4. 信号光光路変更部材として穴付ミラーを用い、通常の開き角度のときは信号光を穴より通過させ、通常の開き角度より大きな開き角度のときは穴付ミラーのミラー部により信号光の光路の方向を変更させることを特徴とする請求項３に記載のデータ配信方法。

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