光インターフェース規格...
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光インターフェース規格光インターフェース規格光インターフェース規格光インターフェース規格の最新動向の最新動向の最新動向の最新動向
日本インダストリアルイメージング協会
カメラインタ フェイス専門委員会カメラインターフェイス専門委員会
光伝送メディア分科会 主査
福井 博
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JIIA-proposal for Optical IF 20.Feb 2015
福井 博
2015年2月
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JIIA-proposal for Optical IF 20.Feb 2015
CCDCCD--CAMCAM vsvs CMOSCMOS--CAMCAMCCDCCD--CAMCAM vs vs CMOSCMOS--CAMCAM
CCD-CAMフレ ム
CMOS-CAMフレ ム
画素数フレームレート
伝送速度
VGA 120fps 0.37Gbps
画素数フレームレート
伝送速度
VGA 600fps 1.86Gbpsp p
UXGA 40fps 0.8Gbps
p p
UXGA 340fps 6.8Gbps
5M 20fps 1.0Gbps 4M 180fps 7.2Gbps
圧倒的に高速圧倒的に高速
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圧倒的に高速圧倒的に高速
何故何故 CMOSCMOSは高速?は高速?何故、何故、CMOSCMOSは高速?は高速?
CCD
順次転送
SONY5MCCDSONY
5MCCD順次転送
一般的に, 出力部は1か所出力部出力部
CMOS
出力部出力部
スイッチ選択によるランダムアクセス
出力部が複数あり 同時出力出力部が複数あり、同時出力
出力部出力部
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新世代新世代CMOSCMOSの時代の時代新世代新世代CMOSCMOSの時代の時代
感度、SNは、CCD同等
低い駆動電圧と低消費電力
圧倒的に速いフレ ムレ ト圧倒的に速いフレ ムレ ト圧倒的に速いフレームレート圧倒的に速いフレームレート
CCDCCDからからCMOSCMOSへへCopyright © 2010 Japan Industrial Imaging Association. All rights reserved.
5JIIA 26.Oct.2010Copyright © 2015 Japan Industrial Imaging Association. All rights reserved. JIIA-proposal for Optical IF 20.Feb 2015
CCCC からからC SC S
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多様化する多様化するMVMVシステムシステムIFIFInterface 通信速度
(bps)実効速度(bps)
ケーブル本数 最大長 規格制定
多様化する多様化するMVMVシステムシステムIFIF
USB3 Vision 5G 3G 1(2STP) 3m 2012年
Camera Link HS(C×4) 17.5G 14G 1(8STP) 15m 2012年
CoaXPress (×1) 1.25~6.25G 1.0~5.0G 1(同軸) 30m(6.25G) 2012年
Deca (10Tap) 7.1G 6.8G3
10m 2011年
CameraLink
3(2PoCL)(11STP)
Full (8Tap) 7.1G 5.4G
10m 2000年Medium (6Tap) 4.4G 4.1G
2Base (3Tap) 2.4G 2.0G 2(1PoCL)
PoCL-Lite 1.2G 850M 1 10m 2011年
Gig-E 1.0G 800~900M 2(Cat5e) 100m 2006年
IEEE1394.b 800M 700M 2 4.5m 2002年
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Analog ≈400M ≈400M 1 20m 1970年
多様化する多様化するMVMVシステムシステムIFIF多様化する多様化するMVMVシステムシステムIFIF
モニタリング中心の市場は、モニタリング中心の市場は、TVTVフォーマットフォーマット
SDSD((NTSC,PALNTSC,PAL))SS ((N SC,N SC, ))
HDHD 4KHD4KHD 8KHD8KHDHD,HD,4KHD,4KHD,8KHD8KHD
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多様化する多様化するMVMVシステムシステムIFIFモニタリング性能中心に一部画像データも扱う
多様化する多様化するMVMVシステムシステムIFIF
放送系 ネットワーク系
今後期待されるマーケット今後期待されるマーケットHD-CAM GigE-CAM
IP-CAM
通称 縦横画素数 IF 伝送速度 イーサネット 2Mクラス画像の伝送速度
HD 1280×720 HD-SDI 1.485Gbps
フルHD (2K)フルハイビジョ
ン1920×1080 3G-SDI 2.97Gbps
10BASE-T 1fps以下
100BASE-TX 4~5fps
1000BASE T 40 50fン
4K QFHD( ウルトラHD) 3840×2160 6G-SDI
(BMD) 5.94Gbps
8K ウルトラHD(ス パ HD) 7680×4320
1000BASE-T 40~50fps
10GBASE-T 400~500fps
40GBASE-T IEEEで審議中
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(スーパーHD)
100GBASE-T IEEEで審議中
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光インターフェースの利点光インターフェースの利点光インタ フェ スの利点光インタ フェ スの利点
1 高速伝送1.高速伝送
2.長距離伝送
3.電磁波ノイズの影響を受けない3.電磁波ノイズの影響を受けない
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更に高速化が進む更に高速化が進むMVMVカメラカメラ--IFIF更に高速化が進む更に高速化が進むMVMVカメラカメラ--IFIFメタルメタル IFIF
USB3/CXPメタルメタル--IFIF
5G5Gからから10G10Gへへ
限界
S 3 1/C 2 0/C SUSB3.1/CXPver2.0/CLHS
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光ファイバー光ファイバーデータ速度
理論上は 100Tb
光ファイバ光ファイバ
シングルモード マルチモード理論上は 100Tbps現状、 1~10Tbps
Core Clad Cover Core Clad Cover
125μm9.2μm 125μm50μm5μμ μμ
Core Clad Cover Core Clad Cover
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長距離伝送 中距離、低コスト
光コネクター光コネクター
LCLCコネクタコネクタ
光コネクタ光コネクタ
LCLCコネクターコネクター
LCLCアダプターアダプター
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電気電気⇔⇔光変換光変換光通信光通信
電気電気⇔⇔光変換光変換
送信側 受信側
光通信光通信フォトダイオード
送信側 受信側E to O conversion
VCSELSerialiser PD De-Serialiser
Dataconversion
光フ イバ
O to E conversion
光ファイバー
Vertical Cavity Surface Emitting LASERLASER垂直共振器面発光レ ザ
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(垂直共振器面発光レーザー)
電気電気⇔⇔光変換モジュール光変換モジュール電気電気⇔⇔光変換モジュ ル光変換モジュ ル
1GigabitE 10GigabitE
GBIC SFP+(2006~)66×32×10mm
SFP (2006 )57×14×10mm
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20142014年年11月より月よりJIIAJIIAホストで規格化検討開始ホストで規格化検討開始
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光伝送メディア光伝送メディア光伝送メディア光伝送メディア
1. TypeⅠMax24芯 MT(MPO)MT(MPO)--型コネクター型コネクター( )( )
2 TypeⅡ2.TypeⅡ超小型 SFPSFP--型モジュール型モジュール
(O/E E/O 変換部内蔵)(O/E, E/O 変換部内蔵)3.TypeⅢ
Active Optical multi Cable Active Optical multi Cable (O/E, E/O 変換部内蔵)
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目標伝送速度目標伝送速度目標伝送速度目標伝送速度
帯域 & ケーブル構成帯域 & ケ ブル構成
Down(Camera->FG):Optical fiber:1~4 fibers(T.B.D)7fibersData speed:Data speed:
(3.125G, 6.25G, 10.3125G) (T.B.D) 12.5G
Up(FG -> Camera):Optical fiber:1fiberOptical fiber:1fiberData speed:3.125G
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TypeType ⅠⅠType Type ⅠⅠOptical Connector MF11B
UnderUnderDevelopmentDevelopment
8 12 248,12,24 Fiber
R f di iReference dimensions
■Spec.■Spec.
Applicable fiber :GI Fiber(50/125)
Insertion Loss :0.75dB Max.
D bilit 5000 ti
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Durability :5000 times
Lock style :Bayonet Lock
TypeType ⅠⅠRef.:MF11B(24 pos.) is an optical connector which is standardized in ARIB STD-B58
ARIB(Association of Radio Industries and Businesses)
Type Type ⅠⅠ
ARIB STD-B58
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URL⇒http://www.arib.or.jp/tyosakenkyu/kikaku_hoso/hoso_kikaku_number.html
Evaluation for Type Evaluation for Type ⅠⅠf ypf ypSystem configuration for the testSystem configuration for the test
ANRITSUBERT Wave MP2100APulse Pattern Generator andBit Error Tester
Co-axial cable Optical Fiber Optical Fiber
DeviceBoard
EOTX
D+
D-MF11B-MTReceptacle
MF11B-MTPlug
6 25Gbps PRBS 7
D+
D-6.25Gbps PRBS 7and3.125Gbps PRBS7
MF11B-MTPlug
DeviceBoard
OERX
MF11B-MTReceptacle
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3.125Gbps PRBS7
Evaluation for Type Evaluation for Type ⅠⅠf ypf ypBlock diagrams of Device Board Block diagrams of Device Board
Device Board EO TX
D+Co-axial cable SMA BF4 ReceptacleBF4 TX Plug
Optical Fiber
D-
LaserDriver
Laser*note1
Optical FiberBF4 Plug
Power
Device Board OE RX
Optical Fiber
O
D+Co-axial cable
SMA BF4 Receptacle BF4 RX PlugBF4 Receptacle
HIROSE ELECTRIC. Co., LTDHIROSE ELECTRIC. Co., LTD
D-
TIA/LA*note 2
PhotoDiode
P
note1 :VCSEL , Vertical Cavity Surface Emitting Laserwavelength 850nm
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Power gnote2 : TIA/LA,
Trans Impedance Amp and Limiting Amp
Evaluation for Type Evaluation for Type ⅠⅠf ypf ypAppearance of MF11B-MT Plug connector
Receptacle connector
Ref. Fiber Fan out and receptacle
① ⑫M ti i h l
MF11B-MTReceptacle
F⑬ 24
Mating pin or holeFan-out
Opticalconnectors
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Pin assign of fiber
Evaluation for Type Evaluation for Type ⅠⅠf ypf ypTest signal & Results of BER
Bit rate 3.125 and6.25Gbps
Target of BER 10¯¹²
Data pattern PRBS-7 Error cont/data count
0/3E+12 (3.125 and6.25Gbps)
Measurement result of 3.125G bps Measurement result of 6.25G bps
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TypeType ⅡⅡType Type ⅡⅡ
UnderUnderDevelopmentDevelopment
IncludingIncludingE/O,O/E converterE/O,O/E converter
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TypeType ⅢⅢType Type ⅢⅢ
U dU dUnderUnderDevelopmentDevelopment
IncludingIncludingIncludingIncludingE/O,O/E converterE/O,O/E converter
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TypeType ⅢⅢType Type ⅢⅢActive optical cable 電源ラインも敷設可能
Power(+12V)Connector Connector
Tx RxDATA
CAMCAM FGFG
Tx Rx
Rx TxCAM-CONTROL
MCU MCU
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+3.3V +3.3VCable
Current situation for Type Current situation for Type ⅢⅢf ypf yp
HDR コネクター の伝送帯域は?HDR コネクタ の伝送帯域は?
SDR/HDRconnectorconnector
Circuit board? Gbps
E/O光コード
+
FiberE/O+
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Results of Test 1Results of Test 1ff
減衰量は、減衰量は、6Gbps 1.5dB down6Gbps 1.5dB down減衰量は、減衰量は、6Gbps 1.5dB down 6Gbps 1.5dB down
IN OUTIN OU
PPG HDR(Plug)
HDR(Receptacle)
DCA
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Next step of Type Next step of Type ⅢⅢp f ypp f yp
カメラリ ク ネクタ によるカメラリンクHDRコネクターによる6.25Gbps伝送は、問題なくできることを確認
次のステップは、10Gbps AOCへの挑戦 .
USB3のType-Cコネクタなどが候補
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光伝送メディア光伝送メディア
1 TypeⅠ
光伝送メディア光伝送メディア
1. TypeⅠ高画素、高速カメラに
2 T peⅡ2.TypeⅡ小型カメラに
3.TypeⅢ超小型カメラシステムに
CXP,CLHS ,USB3,MIPICXP,CLHS ,USB3,MIPI--CSICSI--22CXP,CLHS ,USB3,MIPICXP,CLHS ,USB3,MIPI CSICSI 22など様々な高速信号規格に対応など様々な高速信号規格に対応
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Time lineTime lineJIIA _OTM_Draft
20152015201420144/E 10 12
201620163/M 6/E 8/E
Evaluation for Type Ⅰ
DRAFT10/8Evaluation for Type Ⅱ
Voting
DRAFTFSF
(Yokohama)
10/8
FSF4/27
Final check
Voting
GoalGoalFSF
(London)FSF
(Chicago)
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ご静聴ありがとうございました
日本インダストリアルイメージング協会
カメラインターフェイス専門委員会カメラインターフェイス専門委員会
光伝送メディア分科会
福井 博
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