高速カメラ・시스템 배팅ーフェース

시스템 배팅ケーション高速カメラ・시스템 배팅ーフェース

시스템 배팅

VBOC（Video By One Cable/Connector/for Camera）시스템 배팅ーフェース

VBOCはカメラリンクやSDI、CoaXPressを置き換える接続方式として提案されているギガビット시스템 배팅ーフェース方式です。DCバランス信号ではないカメラリンク信号と比べて安定的な長距離伝送が可能であり、同軸ケーブルを前提としたSDIやCoaXPressよりも拡張性が高く、システムコストを抑えることが出来ます。下記センサカメラ構成イメージでは5mm×5mmの시스템 배팅CV241AのみでMIPI®CSI-2信号をVBOC信号へ変換し、4Gbps相当の出力イメージをCat.7 LANケーブルで10m以上安定的に伝送することが出来ます。またFPGAと比較すると専用ICである시스템 배팅CV241Aは消費電力が低く抑えられるため、LANケーブルからの電力供給が可能であり、加えて発熱が少ないためイメージセンサの性能低下も抑えられます。

시스템 배팅
VBOC出力センサ시스템 배팅構成イメージ
시스템 배팅


시스템 배팅CV241AのGPIOではTRIG/STRB信号やRESET信号といった制御信号を取り扱うことができますが、VBOCデバイス間通信による制御信号の伝搬において遅延時間にバラつきが生じるため注意が必要です。TRIG信号など遅延時間バラつきが許容できない場合は別途安価なCPLD等が必要となる場合がありますが、この場合でも시스템 배팅リンク Full ConfigurationにおけるFPGAとSDR26コネクタ×2個構成と比べるとVBOC構成では5mm×5mmのデバイス2個と小型の産業用LANコネクタ（ヒロセ電機 IXシリーズ Bタイプ）1個で構成できるため部品の専有面積が大幅に削減されます。

上図の構成イメージではLANケーブルの仕様を前提としてヒロセ電機製IXコネクタを使用していますが、시스템 배팅リンクで使用されているコネクタ・ケーブルの使用を前提とした場合、VBOCでは下記が特徴が挙げられます。

VBOCにおけるSDR/MDRコネクタ・ケーブル使用時の特徴

　　　　・差動8対で25Gbps
　　　　・既設시스템 배팅リンクケーブルをそのまま流用可能
　　　　・フレームグラバ側は시스템 배팅リンクレシーバICをTHCVレシーバICに置き換えるのみ

VBOC信号リピータ、シグナルコンディショナ、スイッチ

VBOC信号のリピータとして시스템 배팅CV2911A/B、2:1／1:2スイッチとして시스템 배팅CV2712がラ시스템 배팅ナップされています。リピータ製品にはシグナルコンディショナとしてのイコライザが搭載されており、ケーブルの延長や細径ケーブルでの安定した伝送を可能にします。
下図は20mケーブルを通過したことにより減衰した2.23GbpsのVBOC信号をシグナルコンディショナである시스템 배팅CV2911で補正した例です。


シグナルコンディショナ”시스템 배팅CV2911B”による2.23Gbps@20m波形補正

この例ではトランスミッタに搭載された6dBのプリエンファシスに加え、시스템 배팅CV2911Bのイコライザ（2pass）を通過させることにより、-25dB以上のケーブルによる減衰を補正し、レシーバの受信に必要十分なアイ開口を得ています。

시스템 배팅リンクにおけるリピーターデバイスはケーブル中継器としての用途が一般的でしたが、VBOCのリピータデバイスは4.5mm×2.5mmと非常に小型のため、中継器としての用途に加えて、部品実装面積が限られるフレームグラバ入力部にイコライザとして搭載することが出来ます。この場合、後段のTHCVレシーバにもイコライザ機能が搭載されているため、시스템 배팅CV2911Bと시스템 배팅CVレシーバ双方でイコライザによる波形等価処理が行われます。これにより上図よりも高速な信号や長いケーブルに対応することが可能になります。


フレームグラバ入力部へのシグナルコンディショナ搭載による3.4Gbps＠20m伝送

下図はVBOC시스템 배팅 セレクタ・リピータの例です。시스템 배팅CV2712は2:1、1:2のスイッチ機能、入力部にイコライザ、出力部に振幅選択機能を搭載しておりシグナルコンディショナ付きスイッチとして機能します。시스템 배팅CV2712の外形は5mm×5mmと非常に小型であり、加えてVBOCは省配線のため、시스템 배팅リンクに比べ小型のセレクタ・リピータ基板を作製することが出来ます。


イコライザ搭載スイッチ”시스템 배팅CV2712”による시스템 배팅 セレクタ・リピータ基板例

デイジーチェーン接続

Web検査など測定対象物を複数の시스템 배팅で撮像する場合、デイジーチェーン接続にすることで시스템 배팅間の接続を短いケーブルで接続し、시스템 배팅とフレームグラバ間の接続ケーブルを1本にすることが出来ます。

下図の例ではVBOCリドライバ”THCV2911B”を搭載したカメラが、前段カメラの画像を後段カメラ若しくはフレームグラバへ出力します。見掛け上1本のケーブルで接続されますが、各カメラ映像はカメラリンクケーブル内で各々別のツイストペア線に割り振られているため、一般的なデイジーチェーン接続のように各カメラでのラ시스템 배팅バッファやフレームバッファを使用した同期機能を必要としません。


VBOC시스템 배팅のデイジーチェーン接続

CAM1からCAM4のトリガ信号が各々CC1からCC4に割り当てられています。それぞれの시스템 배팅用トリガ信号以外はCPLDでリピートして次段の시스템 배팅へ伝搬します。フレームグラバからトリガ信号が出力されてから各시스템 배팅がトリガ信号を受け取るまでの時間差はCPLD遅延時間＋ケーブル遅延時間となり、CAM1とCAM4でのトリガ入力時間差はおおよそ数十ns程度になってしまいますが、これはCPLDの代わりにLVDSバッファを配置することで数nsecに抑えることが出来ます。

画像信号の伝送遅延差に関しては、同軸ケーブルなどの同一線路を用いたデイジーチェーン接続の場合、先ず各시스템 배팅内で前段시스템 배팅からの入力画像をバッファリングしてから時分割方式でで各시스템 배팅の画像を送るためフレームグラバにおける各시스템 배팅画像入力に大きな遅延時間差が生じます。加えて4시스템 배팅分の画像を伝送するのに必要なビットレートでの伝送となり、ケーブルに対して高い性能が要求されます。

対してVBOCデイジーチェーン方式の場合、各시스템 배팅画像の遅延時間差はTHCV2911の遅延時間約150ps＋ケーブル遅延量で決まり、フレームグラバ受信時のCAM1とCAM4の画像信号遅延時間差は数nsecに納まります。また電気的には各시스템 배팅画像が異なるツイストペア線で伝送されるため伝送ビットレートが1시스템 배팅分の帯域に抑えられ、ケーブルに対する性能要求が比較的低く抑えられます。

またVBOCデイジーチェーン시스템 배팅では시스템 배팅間は非同期のため、必ずしも同じ시스템 배팅である必要はありません。시스템 배팅を入れ替えた場合でもユーザが各시스템 배팅の順序設定を変えることなく、フレームグラバ入力端子では近い方から順にCAM1/2/3/4としてVA0,VA1,VB0,VB1に割り振られます。

※上記で示されるシステムイメージやケーブル長は目安であり、お客様環境下での機能・性能を保証するものではありません。ご使用に際しては、お客様環境下にて十分にご検討・ご評価の上でご使用ください。