JP4961999B2

JP4961999B2 - 電子機器

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Publication number: JP4961999B2
Application number: JP2006347361A
Authority: JP
Inventors: 武司河野
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2006-12-25
Filing date: 2006-12-25
Publication date: 2012-06-27
Anticipated expiration: 2026-12-25
Also published as: US20120030485A1; US8539266B2; US20080150512A1; US20120254638A1; JP2008158840A

Description

本発明は、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）をインターフェイスとする電子機器に関する。

パソコン（Personal Computer）やその周辺機器を接続するインターフェイスとしてＵＳＢが知られている。ＵＳＢで接続された機器は、ホスト役を担うホスト機器とホスト機器以外のデバイス機器とに分けられる。ＵＳＢ接続された機器は、通常、ホスト機器からデバイス機器へ電力が供給されるが、デバイス機器からホスト機器へ電力を供給する技術も知られている（特許文献１参照）。

特開２００５−２５４０５号公報

従来の技術では、ホスト機器へ電力を供給するデバイス機器は、接続された機器によってＩＤ端子の電圧が所定レベルへ低下されるとＶＢＵＳ端子へ電力を供給する。このため、電力供給を必要としない機器が接続された場合であっても、ＩＤ端子の電圧が所定レベルへ低下していれば電力を供給してしまうおそれがあった。

請求項１に記載の電子機器は、ＵＳＢ接続部を有する電子機器であって、前記ＵＳＢ接続部の識別用端子の電圧を検出する電圧検出部と、前記ＵＳＢ接続部の給電用端子に電池からの電力を供給可能とするか否かを切り替える第１切替部と、前記第１切替部の制御用端子と前記識別用端子との間に配置され、前記電圧検出部により検出された前記識別用端子の電圧に応じて前記第１切替部による切り替えを許可するか否かを制御する第２切替部とを備え、前記第１切替部による切り替えが前記第２切替部により許可されている場合、前記識別用端子を介して前記電子機器に入力された切替制御信号が前記第２切替部を介して前記第１切替部の前記制御用端子に入力されたときは、前記第１切替部は、前記電池からの電力を前記給電用端子に供給可能とし、前記切替制御信号が前記切替部を介して前記第１切替部の前記制御用端子に入力されないときは、前記第１切替部は、前記電池からの電力を前記給電用端子に供給可能とせず、前記第１切替部による切り替えが前記第２切替部により許可されていない場合、前記切替制御信号の前記第１切替部への入力は前記第２切替部により遮断され、前記第１切替部は、前記電池からの電力を前記給電用端子に供給可能としないことを特徴とする。

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は、本発明の一実施の形態によるインターフェイスシステムを説明する図である。図１において、インターフェイスシステムはＵＳＢ接続部を有する電子機器で構成される。本実施形態では、ＵＳＢデバイス１０およびＵＳＢホスト５０をケーブルを介さずに直接接続し、ＵＳＢデバイス１０からＵＳＢホスト５０へ電力を供給（給電）する。

ＵＳＢデバイス１０は、たとえば電子カメラで構成し、ＵＳＢホスト５０は、たとえば無線ＬＡＮモジュールで構成する。無線ＬＡＮモジュール５０を電子カメラ１０に直接接続することにより、電子カメラ１０内に蓄積された画像データをパソコンなどを介さずにネットワーク上のサーバなどへ転送することが可能となる。

ＵＳＢ（Universal Serial Bus）は、電源用のＶＢＵＳラインと、プラス側データ用のＤ＋ラインと、マイナス側データ用のＤ−ラインと、基準電位用のＧＮＤラインと、デュアルロールデバイスにおいて「ホスト機器」または「デバイス機器」の判別に用いられるＩＤラインとによって構成されている。デュアルロールデバイスは、ＵＳＢ−ＯＴＧ(USB On-the-Go)規格に準拠する機器であり、ＩＤラインから検出される電圧レベルによって「ホスト機器」としても「デバイス機器」としても動作する機器をいう。

ＵＳＢ接続された機器間の電力供給はＶＢＵＳラインを通して行われる。また、ＵＳＢ接続された機器間の通信は、Ｄ＋ラインおよびＤ−ラインによる一対のデータラインを介したシリアル通信で行われる。

図１のＵＳＢデバイス１０は、制御部１２と、デバイスコントローラ１３と、電界効果トランジスタ（以降ＦＥＴと呼ぶ）１４と、抵抗器１５および２０と、ダイオード１６および１９と、アナログスイッチ１７および１８と、コネクタＲＣ１１とを含み、電池１１が装填される。なお、ＵＳＢデバイス１０においてカメラの撮影処理に必要なブロック（撮像光学系、撮像素子、画像処理部、メモリ、操作部材および記録媒体など）については説明を省略する。

電池１１は、制御部１２、デバイスコントローラ１３をはじめとするＵＳＢデバイス１０の各ブロックへ電力を供給する。制御部１２はマイクロコンピュータを含み、ＵＳＢデバイス１０（本例では電子カメラ）内の各ブロックの動作を制御する。デバイスコントローラ１３は、制御部１２からの指示を受けてＵＳＢデバイス１０が「デバイス機器」として動作するための制御を行う。ＵＳＢホスト５０とのデータ通信は後述するホストコントローラ５１によって制御される。ＵＳＢデバイス１０からＵＳＢホスト５０へデータを送信する場合でも、ＵＳＢホスト５０がバスの使用権をＵＳＢデバイス１０に与えなければ、当該データの送信ができないように構成されている。

アナログスイッチ１８は、制御部１２からの切替制御信号に応じてオン／オフが制御される。具体的には、切替制御信号の論理レベルがＨの場合にオンし、切替制御信号の論理レベルがＬの場合にオフする。

ＦＥＴ１４は、アナログスイッチ１８の切替状態と、ＩＤラインの電圧レベルとによってオン／オフが制御される。具体的には、アナログスイッチ１８がオン時であって、かつＩＤラインの電圧が所定電圧以下の場合にオンする。反対に、アナログスイッチ１８がオフ、またはアナログスイッチ１８がオン時であってもＩＤラインの電圧が所定電圧より高い場合にはオフする。ＦＥＴ１４がオンすると、電池１１の電力がＦＥＴ１４およびダイオード１６を介してコネクタＲＣ１１のＶＢＵＳ端子へ供給される。ＦＥＴ１４の代わりに、他のアナログスイッチやリレーなどの切替部材を用いてもよい。ダイオード１６は、逆流電流防止用に配設されている、抵抗器１５は、ＦＥＴ１４のゲート端子を所定電位にするために配設されている。

アナログスイッチ１７は、制御部１２からの切替制御信号に応じてオン／オフが制御される。具体的には、切替制御信号の論理レベルがＨの場合にオンし、切替制御信号の論理レベルがＬの場合にオフする。

制御部１２は、アナログスイッチ１７がオン時に限り、検出ポートＰ_ＩＤによりＩＤラインの電圧レベルを検出可能に構成される。アナログスイッチ１７がオンすると、ＩＤラインが抵抗器２０を介して電源ライン（電池１１の正極側）と接続（いわゆるプルアップ）されるので、コネクタＲＣ１１に何も接続されていない状態におけるＩＤラインの電圧レベルが所定電圧より高い電圧値になる。これにより、ＵＳＢデバイス１０に他の機器が接続され、当該他の機器でＩＤラインがＧＮＤラインと接続されているような場合には、制御部１２に入力されるＩＤラインの電圧が変化するので、制御部１２はＩＤラインの電圧レベルの低下を検出することができる。

一方、アナログスイッチ１７がオフされた場合には、ＩＤラインが抵抗器２０を介して電源ラインに接続されないため、コネクタＲＣ１１に何も接続されていない状態におけるＩＤラインの電圧レベルが不定になる。この場合は制御部１２がＩＤラインの電圧レベルの低下を検出できない。なお、抵抗器２０はプルアップ用の抵抗器であり、ダイオード１９はＩＤラインの逆流電流防止用に配設されている。

コネクタＲＣ１１は、ミニＢタイプレセプタクル（Mini-Bレセプタクル）で構成される。ミニＢタイプレセプタクルは、「デバイス機器」専用のコネクタである。コネクタＲＣ１１には、「ホスト機器」または「ＵＳＢケーブル」が有するミニＢタイププラグ（Mini-Bプラグ）が嵌合する。コネクタＲＣ１１は、ＶＢＵＳラインに対応するＶＢＵＳ端子、Ｄ＋ラインに対応するＤ＋端子、Ｄ−ラインに対応するＤ−端子、ＧＮＤラインに対応するＧＮＤ端子、ＩＤラインに対応するＩＤ端子をそれぞれ含む。

ＵＳＢホスト５０は、制御部５２と、ホストコントローラ５１と、コネクタＰＬ２１とを含む。なお、ＵＳＢホスト５０において無線通信処理に必要なブロックは図示を省略している。ＵＳＢホスト５０は電源を有しておらず、ＵＳＢデバイス１０から供給される電力を受電してホストコントローラ５１および制御部５２へ供給する。

制御部５２はマイクロコンピュータを含み、ＵＳＢホスト５０（本例では無線ＬＡＮモジュール）内の各ブロックの動作を制御する。ホストコントローラ５１は、制御部５２からの指示を受けてＵＳＢホスト５０が「ホスト機器」として動作するための制御を行う。ホストコントローラ５１の制御により、バスで起こる処理はすべてＵＳＢホスト５０から開始される。

コネクタＰＬ２１は、ミニＢタイププラグ（Mini-Bプラグ）で構成される。ミニＢタイププラグは、「ホスト機器」専用のコネクタである。コネクタＰＬ２１には、「デバイス機器」が有するミニＢタイプレセプタクル（Mini-Bレセプタクル）が嵌合する。コネクタＰＬ２１は、ＶＢＵＳラインに対応するＶＢＵＳ端子、Ｄ＋ラインに対応するＤ＋端子、Ｄ−ラインに対応するＤ−端子、ＧＮＤラインに対応するＧＮＤ端子、ＩＤラインに対応するＩＤ端子をそれぞれ含む。なお、ＧＮＤ端子およびＩＤ端子間は、ＵＳＢホスト５０内で接続されている。

上述したＵＳＢデバイス１０およびＵＳＢホスト５０は、以下の手順で使用される。
＜手順１＞ＵＳＢデバイス１０およびＵＳＢホスト５０が、コネクタＲＣ１１およびコネクタＰＬ２１によって接続される。
＜手順２＞ＵＳＢデバイス１０は、たとえば操作部材を用いたメニュー操作によって無線ＬＡＮモジュールの使用が許可される。ＵＳＢデバイス１０の制御部１２は、無線ＬＡＮモジュールの使用が許可されると、(a)アナログスイッチ１７へ出力する切替制御信号の論理レベルをＨレベルにし、アナログスイッチ１７をオンに切替える。アナログスイッチ１７のオンにより、制御部１２はＩＤラインの電圧レベルの低下を検出可能になる（許可される）。

ＵＳＢデバイス１０の制御部１２は、ＩＤラインの電圧レベルの低下を検出すると、(b)アナログスイッチ１８へ出力する切替制御信号の論理レベルをＨレベルにし、アナログスイッチ１８をオンに切替える。アナログスイッチ１８のオンにより、ＦＥＴ１４のオンが許可される。これにより、ＦＥＴ１４のゲート端子に電圧レベルが低下したＩＤラインが接続されてＦＥＴ１４がオンするので、電池１１の電力がＶＢＵＳラインを通してＵＳＢデバイス１０からＵＳＢホスト５０へ供給される。

ＵＳＢデバイス１０の制御部１２は、無線ＬＡＮモジュールの使用が許可されない場合は、アナログスイッチ１７へ出力する切替制御信号の論理レベルをＬレベルにし、アナログスイッチ１７をオフに切替える。制御部１２はさらに、ＩＤラインの電圧レベルの電圧低下を検出していない場合はアナログスイッチ１８へ出力する切替制御信号の論理レベルをＬレベルにし、アナログスイッチ１８をオフに切替える。

以上説明した実施形態によれば、以下の作用効果が得られる。
（１）ＵＳＢ（Universal Serial Bus）を介してＵＳＢデバイス１０およびＵＳＢホスト５０間が接続されている状態で、検出したＩＤラインの電圧に応じてＵＳＢデバイス１０からＵＳＢホスト５０へＶＢＵＳラインを通して電力を供給する場合において、制御部１２がＩＤラインの電圧レベルの変化を検出することを許可する／許可しないを切替えるアナログスイッチ１７を設けた。これにより、上記検出を許可しない場合には、想定外の機器がＵＳＢデバイス１０に接続されてＩＤラインの電圧が低下したとしても、当該電圧低下を検知しないようにフェイルセーフの構成とすることができる。

（２）アナログスイッチ１７がオン時はＩＤラインを電源（電池１１）に抵抗器２０を介してプルアップ接続し、アナログスイッチ１７がオフ時は上記プルアップ接続をしない。これにより、上記検出を許可しない場合にはＩＤラインの電圧レベルをＨレベルでもＬレベルでもないハイインピーダンス状態にすることができる。

（３）ＵＳＢ（Universal Serial Bus）を介してＵＳＢデバイス１０およびＵＳＢホスト５０間が接続されている状態で、検出したＩＤラインの電圧に応じてＵＳＢデバイス１０からＵＳＢホスト５０へＶＢＵＳラインを通して電力を供給する場合において、電源（電池１１）およびＶＢＵＳラインを結ぶ電力ラインをオン／オフするＦＥＴ１４と、ＦＥＴ１４のオン／オフ切替えを許可する／許可しないを切替えるアナログスイッチ１８とを設けた。これにより、上記切替えを許可しない場合には、ＩＤラインの電圧が低下したとしてもＦＥＴ１４がオンしないようにフェイルセーフの構成とすることができる。
（４）アナログスイッチ１８がオン時にＦＥＴ１４のゲート端子とＦＥＴ１４に対する切替制御信号とを接続し、アナログスイッチ１８がオフ時は上記切替制御信号の接続をしない。これにより、上記ＦＥＴ１４の切替えを許可しない場合は、いかなる切替制御信号が発生しようとも確実にＦＥＴ１４のオン（ＶＢＵＳラインからの電力供給）を止めることができる。

（５）アナログスイッチ１７を先にオンさせてからアナログスイッチ１８をオンさせるようにしたので、ＩＤラインの電圧低下を検出していないにもかかわらずＦＥＴ１４がオンしてしまうという事態を避けることができる。

（６）アナログスイッチ１８のオフ時は必ずＦＥＴ１４がオフする構成としたので、ＵＳＢデバイス１０からＵＳＢホスト５０へ電力を供給させたくない場合には確実に当該供給を止めることができる。

（７）ＵＳＢデバイス１０は、デュアルロールデバイスとして構成することなく、すなわち、ＵＳＢ−ＯＴＧ(USB On-the-Go)規格に対応させたコントローラやソフトウェアを搭載することなく、ＵＳＢデバイス１０からＵＳＢホスト５０へ電力を供給することできる。これにより、安価なインターフェイスシステムを実現できる。

（変形例１）
図２は、図１の場合と異なるＵＳＢホスト６０が接続される場合を説明する図である。図である。図２において、ＵＳＢデバイス１０はＵＳＢホスト６０とＵＳＢケーブル６５を介して接続される。図２の例では、ＵＳＢホスト６０は「デバイス機器」に向けて電力を供給（給電）する機能を有する。

ＵＳＢデバイス１０は、図１の場合と同様なので説明を省略する。なお、図２においては、カメラの撮影処理に必要なブロックについての図示を省略している。ＵＳＢケーブル６５は、方向性を有するケーブルである。ＵＳＢケーブル６５の一端に設けられるコネクタＰＬ４２は、ミニＢタイププラグ（Mini-Bプラグ）で構成される。ミニＢタイププラグは、「デバイス機器」側用のコネクタである。コネクタＰＬ４２には、「デバイス機器」が有するミニＢタイプレセプタクル（Mini-Bレセプタクル）が嵌合する。

ＵＳＢケーブル６５の他端に設けられるコネクタＰＬ４１は、Ａタイププラグ（Aプラグ）で構成される。Ａタイププラグは、「ホスト機器」側用のコネクタである。コネクタＰＬ４１には、「ホスト機器」が有するＡタイプレセプタクル（Aレセプタクル）が嵌合する。ＵＳＢケーブル６５の両端のコネクタ形状が異なることで、「ホスト機器」同士、「デバイス機器」同士が誤って接続されることが防止される。

コネクタＰＬ４１は、いわゆるフルサイズコネクタであり、端子数は４である。コネクタＰＬ４２は、上述したミニタイプコネクタであり、端子数は５である。コネクタＰＬ４１にはＩＤ端子が含まれていないため、ＵＳＢケーブル６５においてＩＤ端子に接続される配線はなく、コネクタＰＬ４２に含まれるＩＤ端子はオープン（無接続）にされている。

ＵＳＢホスト６０は、制御部６２と、ホストコントローラ６１と、コネクタＲＣ３１（Ａタイプレセプタクル）を有し、電池６３が装填される。なお、ＵＳＢホスト６０において無線通信処理に必要なブロックは図示を省略している。ＵＳＢホスト６０は、電池６３から供給される電力をホストコントローラ６１および制御部６２へ供給する。

制御部６２はマイクロコンピュータを含み、ＵＳＢホスト６０（本例では無線ＬＡＮモジュール）内の各ブロックの動作を制御する。ホストコントローラ６１は、制御部６２からの指示を受けてＵＳＢホスト６０が「ホスト機器」として動作するための制御を行う。ホストコントローラ６１の制御により、バスで起こる処理はすべてＵＳＢホスト６０から開始される。

コネクタＲＣ３１は、Ａタイプレセプタクル（Aレセプタクル）で構成される。Ａタイプレセプタクルは、「ホスト機器」専用のコネクタである。コネクタＲＣ３１には、ＵＳＢケーブル６５が有するコネクタＰＬ４１（Ａプラグ）が嵌合する。コネクタＲＣ３１は、ＶＢＵＳラインに対応するＶＢＵＳ端子、Ｄ＋ラインに対応するＤ＋端子、Ｄ−ラインに対応するＤ−端子、ＧＮＤラインに対応するＧＮＤ端子をそれぞれ含む。

図２の構成によれば、ＵＳＢデバイス１０は、「ホスト機器」からＶＢＵＳラインを介して電力が供給されなくても自らの電源（電池１１）によって動作できる。制御部１２は、初期状態として少なくともアナログスイッチ１８をオフさせておけばＦＥＴ１４がオンしないので、ＶＢＵＳラインを通してＵＳＢデバイス１０からＵＳＢホスト６０へ電力供給をしない。これにより、ＶＢＵＳラインを通してＵＳＢホスト６０からＵＳＢデバイス１０へ供給される電源とＵＳＢデバイス１０側の電源とが干渉することを防止できる。

（変形例２）
アナログスイッチ１７およびアナログスイッチ１８は、いずれか一方または両方をメカニカルスイッチで構成してもよい。この場合には、ユーザがＵＳＢデバイス１０に無線ＬＡＮモジュールの使用を許可する場合は、メカニカルスイッチがオン操作される。反対に、ＵＳＢデバイス１０に無線ＬＡＮモジュールの使用を許可しない場合にはメカニカルスイッチがオフ操作される。

（変形例３）
ＦＥＴ１４のゲート端子へ入力する切替制御信号は、ＩＤ端子を通してＵＳＢデバイス１０の外部から入力される信号を用いる代わりに、制御部１２が発するように構成してもよい。この場合の制御部１２は、ＵＳＢデバイス１０の外部から入力されるＩＤラインの電圧レベルの低下を検出すると、ＦＥＴ１４のゲート端子へ入力させるための切替制御信号としてＬレベルの信号を出力する。制御部１２はまた、ＩＤラインの電圧レベルの低下を検出しない場合は、ＦＥＴ１４の切替制御信号としてＨレベルの信号を出力する。

（変形例４）
スイッチ１７およびスイッチ１８を両方備える例を説明したが、スイッチ１７およびスイッチ１８のうち、いずれか一方のみを有する構成にしてもよい。

（変形例５）
ＵＳＢデバイス１０からＵＳＢホスト５０へ電力供給する例を説明したが、検出したＩＤラインの電圧に応じてＵＳＢホスト５０がＵＳＢデバイス１０へＶＢＵＳラインを通して電力を供給する場合にも本発明を適用してよい。

以上の説明では、ＵＳＢデバイス１０として電子カメラを例にあげて説明したが、携帯電話機やＰＤＡなどの携帯型電子機器として構成してもよい。

上述した説明では、ＵＳＢホスト５０として無線ＬＡＮモジュールを例にあげて説明したが、チューナーやＧＰＳ受信部などのモジュールとして構成してもよい。

以上の説明はあくまで一例であり、上記の実施形態の構成に何ら限定されるものではない。

本発明の一実施形態によるインターフェイスシステムを説明する図である。異なるＵＳＢホストが接続される場合を説明する図である。

符号の説明

１０…ＵＳＢデバイス
１１…電池
１２、５２、６２…制御部
１３…デバイスコントローラ
１４…ＦＥＴ
１５、２０…抵抗器
１７、１８…アナログスイッチ
５０、６０…ＵＳＢホスト
５１、６１…ホストコントローラ

Claims

ＵＳＢ接続部を有する電子機器であって、
前記ＵＳＢ接続部の識別用端子の電圧を検出する電圧検出部と、
前記ＵＳＢ接続部の給電用端子に電池からの電力を供給可能とするか否かを切り替える第１切替部と、
前記第１切替部の制御用端子と前記識別用端子との間に配置され、前記電圧検出部により検出された前記識別用端子の電圧に応じて前記第１切替部による切り替えを許可するか否かを制御する第２切替部とを備え、
前記第１切替部による切り替えが前記第２切替部により許可されている場合、前記識別用端子を介して前記電子機器に入力された切替制御信号が前記第２切替部を介して前記第１切替部の前記制御用端子に入力されたときは、前記第１切替部は、前記電池からの電力を前記給電用端子に供給可能とし、前記切替制御信号が前記切替部を介して前記第１切替部の前記制御用端子に入力されないときは、前記第１切替部は、前記電池からの電力を前記給電用端子に供給可能とせず、
前記第１切替部による切り替えが前記第２切替部により許可されていない場合、前記切替制御信号の前記第１切替部への入力は前記第２切替部により遮断され、前記第１切替部は、前記電池からの電力を前記給電用端子に供給可能としないこと
を特徴とする電子機器。
請求項１に記載の電子機器において、
前記切替制御信号は、前記識別用端子の電圧レベルに応じた信号であること
を特徴とする電子機器。
請求項２に記載の電子機器において、
前記第１切替部による切り替えが前記第２切替部により許可されている場合、前記識別用端子の電圧が所定電圧以下のときは、前記第１切替部は、前記電池からの電力を前記給電用端子に供給可能とし、前記識別用端子の電圧が前記所定電圧よりも高いときは、前記第１切替部は、前記電池からの電力を前記給電用端子に供給可能としないこと
を特徴とする電子機器。
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電子機器において、
前記電圧検出部による前記識別用端子の電圧検出を可能とするか否かを制御する第３切替部を更に備えること
を特徴とする電子機器。
請求項４に記載の電子機器において、
前記第３切替部は、ユーザ操作に応じて、前記電圧検出部による前記識別用端子の電圧検出を可能するか否かを切り替えること
を特徴とする電子機器。