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

JIIA-proposal for Optical IF 20.Feb 2015

福井博

2015年2月

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

UXGA 340fps 6.8Gbps

5M 20fps 1.0Gbps 4M 180fps 7.2Gbps

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？

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

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

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

CCCC からからC SC S

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

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

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

（スーパーHD）

100GBASE-T IEEEで審議中

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

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

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

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

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

(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

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

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)

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

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

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

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

D-MF11B-MTReceptacle

MF11B-MTPlug

6 25Gbps PRBS 7

D-6.25Gbps PRBS 7and3.125Gbps PRBS7

MF11B-MTPlug

DeviceBoard

MF11B-MTReceptacle

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

LaserDriver

Laser*note1

Optical FiberBF4 Plug

Device Board OE RX

Optical Fiber

D+Co-axial cable

SMA BF4 Receptacle BF4 RX PlugBF4 Receptacle

HIROSE ELECTRIC. Co., LTDHIROSE ELECTRIC. Co., LTD

TIA/LA*note 2

PhotoDiode

note1 :VCSEL , Vertical Cavity Surface Emitting Laserwavelength 850nm

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

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

TypeType ⅡⅡType Type ⅡⅡ

UnderUnderDevelopmentDevelopment

IncludingIncludingE/O,O/E converterE/O,O/E converter

TypeType ⅢⅢType Type ⅢⅢ

U dU dUnderUnderDevelopmentDevelopment

IncludingIncludingIncludingIncludingE/O,O/E converterE/O,O/E converter

TypeType ⅢⅢType Type ⅢⅢActive optical cable 電源ラインも敷設可能

Power(+12V)Connector Connector

Tx RxDATA

CAMCAM FGFG

Rx TxCAM-CONTROL

MCU MCU

+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＋

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）

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

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

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）

FSF4/27

Final check

Voting

GoalGoalFSF

（London）FSF

（Chicago）

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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