CN1745503A - 通用串行总线连接器转换设备 - Google Patents

Abstract

用于经由基于USB规范的USB电缆将具有USB插头的USB设备连接到外部设备的USB连接器转换设备。该USB连接器转换设备连接到作为与外部设备(100)的数据I/O接口的具有第一USB(通用串行总线)插头(21)的USB设备(20)。该USB连接器转换设备(10)具有连接到第一USB插头(21)的第一USB插孔，以及连接到与外部设备连接的USB电缆(30)的第二USB插头(32)的第二USB插孔。第一USB插孔和第二USB插孔电连接。

Description

通用串行总线连接器转换设备

技术领域

本发明涉及一种使用USB(通用串行总线)作为接口的USB装备，并尤其涉及一种用于转换USB装备中的USB连接器的形状的USB连接器转换设备。

这个申请要求于2003年1月29日提交的日本专利申请2003-020998和于2003年9月25日提交的日本专利申请2003-334014的优先权，这些申请的全部通过引用包含在此。

背景技术

USB作为与PC(个人计算机)外部外围装备的接口而广泛普及。提出并且实际上使用了各种USB设备，作为使用USB作为接口的USB装备。

在这些USB设备当中，提供有作为与PC的接口的USB的记录介质在该记录介质处具有文件系统，以便具有由该文件系统执行数据管理的能力，并且具有优秀的便携性。根据这个事实，可以预期这样的记录介质将作为新的介质而广泛普及。提供有作为与PC的接口的USB的这样的记录介质通过USB执行向和从PC的数据发送/接收。

同时，在日本专利申请公开第2000-182025号出版物中提出了：在诸如PC的适合于处理人员信息的装置中，适合于执行指纹核对(collation)以由此执行用户认证以允许该装置的使用的指纹核对装置。

使得这个指纹核对装置具有这样的结构，其中用于读取指纹信息的传感器单元和用于核对已经由传感器单元读取的指纹信息的核对处理单元分离，以便通过预定接口线连接这两个单元，由此实现在远离PC的位置通过指纹核对进行的用户认证处理。鉴于上述，提出了这样一种方法，其中使得上述记录介质具有根据生物信息的认证处理功能，以便使用这样的认证处理功能用于PC的用户认证，以由此在PC使用中使用该记录介质作为安全设备。

通常，使用USB作为接口的USB设备通过USB电缆连接到用作主机装备的PC。通过主机装备的控制，从主机装备提供电源，或者在该USB设备和主机装备之间执行数据通信。

为了允许上述记录介质等成为具有优秀便携性的介质，那些记录介质具有这样的结构以便它们可以直接地连接到PC所具有的USB插孔而不用USB电缆的介入。即，记录介质具有这样的结构，其提供有适合于PC所具有的USB插孔的USB插头作为USB连接器。

然而，取决于PC的(机器)类型和/或安置(提供)具有USB插孔的PC主体的位置等，存在很难利用PC所具有的USB插孔的情况。例如，在塔式桌面PC中，在USB插孔位于PC主体的背面的情况下，和/或用户放置(安置)PC的环境中存在限制以致USB插孔被安排在USB设备不能连接的位置处的情况下，除非使用USB电缆，否则就不能使用提供有USB插头的USB设备。

此外，要求被使得具有例如指纹核对处理功能作为根据生物信息的认证处理功能的记录介质，相对于已经直接连接到PC的对应记录介质的指纹传感器放置手指。因此，存在由于手指的按下而损坏PC的USB连接器的问题，存在因为取决于PC的(机器)类型而使USB插孔的位置不同，所以可能存在不可能把手指放置到指纹传感器上的PC结构的问题，以及存在即使在可以放置手指的情况下，也不可能执行准确的核对处理的问题。

为了避免这样的问题，要求允许自由地改变USB设备的使用位置以如上所述通过USB电缆执行与PC的连接。

然而，因为在USB标准中USB电缆的两端都具有插头形状，所以不可能通过USB电缆连接具有USB插头的USB设备和PC。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种新颖的USB连接器转换设备，其可以解决上述现有技术所具有的问题。

本发明另一个目的是提供一种USB连接器转换设备，其允许在具有USB插头的USB装备中，通过USB电缆连接到外部装备。

根据本发明的USB连接器转换设备针对这样的USB连接器转换设备，其适合于连接到用作向和从外部单元的数据输入/输出接口的具有第一USB(通用串行总线)插头的USB装备，该设备包含第一USB插孔，与该第一USB插头相连；以及第二USB插孔，与连接到外部单元的USB电缆所具有的第二USB插头相连，其中第一USB插孔和第二USB插孔是电连接的。

根据本发明的另一个USB转换设备是适合于连接到便携式记录介质的USB连接器转换设备，该便携式记录介质包括用作向和从外部单元的数据输入/输出接口的第一USB(通用串行总线)插头，用于由预定文件系统执行数据管理以便存储数据的存储部件，以及用于根据生物信息执行认证处理的生物认证处理部件，该USB连接器转换设备包含：第一USB插孔，与第一USB插头相连；以及第二USB插孔，与连接到外部单元的USB电缆所具有的第二USB插头相连，其中所述第一USB插孔和第二USB插孔电连接。

根据本发明的USB连接器转换设备允许外部单元和USB装备通过USB电缆连接，由此使得可能将通过由标准确定的标准USB电缆很难连接到外部单元的具有第一USB插头的USB装备容易地连接到外部单元。

此外，根据本发明的USB连接器转换设备适合于在携带USB设备时将USB设备的第一USB插头连接到第一USB插孔中，由此可能保护暴露的第一USB插头。

此外，根据本发明的USB连接器转换设备具有与每个记录介质所具有的第一USB插头相连的第一USB插孔，以及与连接到外部单元的USB电缆所具有的第二USB插头相连的第二USB插孔，因此可能在由每个记录介质的生物认证处理部件执行生物认证的过程中，通过USB电缆连接外部单元和每个记录介质。因此，在由每个记录介质的生物认证处理部件进行认证处理的时候，在任意的位置安排该记录介质变得容易。因此，可以执行准确的生物认证处理。此外，使用了USB电缆，由此可能防止外部单元的USB接口的损坏，这种损坏在对应介质直接连接到外部单元以执行生物认证处理的情况下发生。

通过以下参考附图给出的实施例描述，本发明的更进一步的目的和由本发明获得的实际优点将变为更为明显。

附图说明

图1为示出其中记录介质直接连接到PC的状态的透视图。

图2为用于说明记录介质结构的视图。

图3为用于说明仅仅具有存储功能的记录介质的结构的视图。

图4为用于说明具有加载存储卡功能的记录介质的结构的视图。

图5为示出其中根据本发明的USB连接器转换设备用于通过USB电缆连接记录介质和PC的状态的透视图。

图6为示出USB电缆的侧视图。

图7A为示出根据本发明的USB连接器转换设备的俯视图，而且图7B为它的侧视图。

图8A为示出USB连接器转换设备所具有的符合(对应于)A类型插头的USB插孔的外观的透视图，而且图8B为示出USB插孔的插头插入孔的正视图。

图9A为示出USB连接器转换设备所具有的符合B类型插头的USB插孔的外观的透视图，而且图9B是它的正视图。

图10A为示出USB连接器转换设备所具有的符合迷你A类型插头的USB插孔的外观的透视图，而且图10B为示出USB插孔的插头插入孔的正视图。

图11A为示出USB连接器转换设备所具有的符合迷你B类型插头的USB插孔的外观的透视图，而且图11B为示出USB插孔的插头插入孔的正视图。

图12A为示出USB连接器转换设备所具有的符合迷你A类型插头和迷你B类型插头的USB插孔的外观的透视图，而且图12B为示出USB插孔的插头插入孔的正视图。

图13A为在根据本发明的USB连接器转换设备处提供稳定工作台的情况下的俯视图，图13B为在USB连接器转换设备处提供第一稳定工作台的情况下的侧视图，而且图13C为在USB连接器转换设备处提供第二稳定工作台的情况下的侧视图。

具体实施方式

现在将参考附图详细地描述根据本发明的USB连接器转换设备。

首先，在说明根据本发明的USB连接器转换设备之前，将说明适合于连接该连接器转换设备的USB设备。

作为USB设备，已经提到了例如图1所示的记录介质20。

如图1所示，可以通过把记录介质20所具有的USB插头21插入到PC(个人计算机)100所具有的USB插孔101来使用记录介质20。在记录介质20用作数据存储器的情况下，记录介质20以这种方式直接连接到PC100中。

在记录介质20的上表面，如图1所示提供了用于检测手指的指纹信息的指纹读取传感器23。因此，如稍后描述的那样，允许将记录介质20用作指纹核对处理单元。

将参考图2说明记录介质20的结构。

该记录介质20包含USB插头21、USB控制器22、指纹读取传感器23、用于指纹核对的LSI(大规模集成电路)24、闪速存储器25、用于程序的RAM/ROM(随机存取存储器/只读存储器)26、以及CPU(中央处理器)27。

USB控制器22、指纹核对LSI 24、闪速存储器25、程序RAM/ROM26、以及CPU27分别通过总线28连接。

USB插头21是用于连接到主机端装备的插头，其通常被称作A类型插头(或者A系列插头)。USB插头21还可以是由USB On-The-Go(OTG)规定的迷你A类型插头，USB OTG是由USB-IF(通用串行总线实施者论坛)制定的用于直接连接USB设备的标准。迷你A类型插头具有小于A类型插头的形状，并且是用于以与上述相同的方式连接到主机端装备的插头。

USB控制器22基于USB协议，控制通过USB插头21执行的PC100和记录介质20之间的数据传输。

指纹读取传感器23是用于读取安放或者放在指纹读取传感器23上的手指的指纹中的山脉和山谷，即指纹的凸起和凹入(不平)部分的传感器。

例如，指纹读取传感器23通过静电容量系统检测指纹的不平部分以生成二维图像。在静电容量系统的指纹读取传感器23处，以与指纹不平部分的间距(pitch)相比、足够精细的80微米间距排列电极。指纹读取传感器23检测指纹的不平部分以及存储(积累)在电极之间的电荷量(静电容量)。因为在指纹的凹入部分检测的静电容量为低，而在指纹的凸起部分的静电容量为高，所以根据该静电容量差别而生成表示指纹的凹入和凸起(不平)部分的二维图像。

应当注意的是，指纹读取传感器23不限于如上所述的静电容量系统的指纹读取传感器，而也可以是光学系统、压敏系统和/或热敏系统的指纹读取传感器。还可以采用能够检测指示指纹凹入和凸起(不平)部分的二维图像的任何检测系统中的指纹读取传感器。

在指纹核对处理的时候，指纹核对LSI24用来读出其中仅仅已经提取了事先已经存储在闪速存储器25中的指纹图像的特征部分的模板数据，以在已经由指纹读取传感器23检测的指纹图像和已经读出的模板数据之间执行比较核对。向CPU27通知在指纹核对LSI24处的比较核对所获得的结果。

在闪速存储器25中，存储有模板数据，其是用作在指纹核对处理中使用的参考的指纹信息。在执行使用记录介质20的指纹核对处理的情况下，要求用户事先在闪速存储器25中登记用户自己的指纹信息。要存储到闪速存储器25中的指纹信息是其中已经提取了指纹图像特征部分的模板数据。

此外，闪速存储器25还可以用作数据存储器。闪速存储器25连接到PC100以便闪速存储器25起到PC100的可移去介质的作用。在闪速存储器25用作数据存储器的情况下，由已经从程序RAM/ROM26读出到CPU27的文件系统执行数据文件的管理。

此外，记录介质20所具有的闪速存储器25可以包含存储器区域，以便可以根据基于由指纹读取传感器23和指纹核对LSI24执行的指纹核对处理的指纹核对结果，而执行存储数据的读出操作。

CPU27执行存储在程序RAM/ROM26中的固件，以便监管地控制记录介质20的操作。例如，基于固件，CPU27执行指纹核对处理，或者允许记录介质20起到数据存储器的作用。

此外，作为适合于连接该连接器转换设备的USB设备，除了上述记录介质20之外，还存在图3所示的记录介质40，其中排除了记录介质20的指纹核对处理功能，以允许它仅仅具有存储器功能，以便提供更简单的结构。

图3所示的记录介质40包含USB接口41、USB控制器42、闪速存储器43、用于程序的RAM/ROM44、以及CPU45。

USB控制器42、闪速存储器43、程序RAM/ROM44和CPU45分别通过总线46连接。

要注意的是，因为除了指纹核对处理功能之外，记录介质40中的USB接口41、USB控制器42、闪速存储器43、程序RAM/ROM44和CPU45分别具有与上述记录介质20的USB接口21、USB控制器22、闪速存储器25、程序RAM/ROM26和CPU27相同的功能，所以这里将省略它们的说明。

此外，作为适合于连接该连接器转换设备的USB设备，除了上面已经描述的记录介质20和记录介质40之外，还存在如图4所示构造的记录介质50，其中，例如连接了称作记忆棒(注册商标)的存储卡，以具有执行向和从所连接的存储卡的数据发送/接收的能力。

图4所示的记录介质50包含USB接口51、USB控制器52、闪速存储器53、用于程序的RAM/ROM54、CPU55、存储卡槽56、存储卡接口57、和存储控制器LSI58。

USB控制器52、闪速存储器53、程序RAM/ROM54、CPU55、和存储控制器LSI58分别通过总线59连接。

存储卡(未显示)装到记录介质50的存储卡槽56中。存储卡以类似于记录介质50的方式包含闪速存储器，因此具有执行向和从外部装备的数据发送/接收的能力。因为存储卡的连接接口是不同于USB的专用接口，所以有可能执行仅仅向和从具有专门用于该存储卡的接口的外部装备的数据发送/接收。

当将存储卡装入存储卡槽56时，存储卡用来通过存储卡接口57执行向和从记录介质50的数据发送/接收。由存储控制器LSI58控制存储卡的数据发送/接收。

以如上所述的方式，在用作USB设备的记录介质50处提供存储卡槽56、存储卡接口57和存储控制器LSI58，以便可以执行在接口不同于USB的存储卡和具有USB接口的外部装备之间的数据发送/接收。

要注意的是，因为除了指纹核对处理功能之外，记录介质50中的USB接口51、USB控制器52、闪速存储器53、程序RAM/ROM54和CPU55分别具有与上述记录介质20的USB接口21、USB控制器22、闪速存储器25、程序RAM/ROM26和CPU27相同的功能，所以这里将省略它们的说明。

以如上所述的方式，适合于连接该连接器转换设备的USB设备不局限于上述记录介质20，可以采用诸如作为示例示出的记录介质40和/或记录介质50的任何具有USB插头的USB设备。

例如，如果在具有图像拾取部件的便携式(可移动)照相机设备处提供了USB插头，则可以使用该连接器转换设备。因此，有可能通过连接器转换设备和USB电缆执行向和从用作外部单元的PC等的图像数据的发送/接收。

在以下描述中，为了方便说明，将通过使用记录介质20作为USB设备来说明USB连接器转换设备。

接着，将说明已经应用了本发明的USB连接器转换设备。如图5所示，在上述记录介质20用作指纹核对处理单元的情况下，记录介质20通过USB连接器转换设备10和USB电缆30连接到PC100。

如图6所示，USB电缆30的两端是彼此具有不同形状的插头，其中一个插头被称作A类型插头(或者A系列插头)，而另一个插头被称作B类型插头(B系列插头)。在USB电缆30中，使得一个插头是A类型插头31而使得另一个插头是B类型插头32。虽然未示出，但是A类型插头31的端子形状为长方形，而B类型插头32的端子形状为梯形。A类型插头31连接到PC100的USB插孔101。

通常，在装备与作为接口的USB连接的情况下，可以通过主机装备的控制执行数据传输，和/或电力供应。因此，需要清楚地区分诸如PC的主机装备和USB设备。

因此，为了清楚地区分主机装备和USB设备以便主机装备和/或USB设备不彼此连接，给予主机装备的连接和给予USB设备的连接器的形状是彼此截然不同的。因为这个，所以如上所述，连接主机装备和USB设备的USB电缆的两端的连接器形状(插头形状)是彼此不同的。

USB电缆30的A类型插头31连接到PC100的USB插孔101。另一方面，因为USB电缆30的B类型插头32不能连接到记录介质20的USB插头21，所以B类型插头32通过USB连接器转换设备10进行连接。

如图7A所示，在记录介质20的USB插头21是A类型插头的情况下，USB连接器转换设备10具有与这样的插头所连接的USB插孔11，以及与USB电缆30的B类型插头32所连接的USB插孔12。

图7B是USB连接器转换设备10的侧视图。如图7B所示，USB连接器转换设备10所具有的USB插孔11和USB插孔12安装在印制电路板13上并且彼此电连接。

如图8A所示，USB插孔11是用于连接A类型插头的情况下的USB插头21的连接器。图8B中示出了USB插孔11的插头插入孔的正视图。

如图9A所示，USB插孔12是用于连接USB电缆30的B类型插头32的连接器。图9B中示出了USB插孔12的插头插入孔的正视图。

以上述方式，使得USB连接器转换设备10具有这样的结构，其包含可与A类型插头相连的USB插孔11以及可与B类型插头相连的USB插孔12。在记录介质20的USB插头21是A类型插头的情况下，USB插头21连接到USB插孔11，由此使得通过USB电缆30连接记录介质20和PC100成为可能。

在记录介质20用作指纹核对处理单元的情况下，通过使用USB连接器转换设备10使得记录介质20和PC100通过USB电缆连接，由此用户可以自由地把记录介质20移动到他容易将手指放置到指纹读取传感器23上的位置。因此，可以执行可靠的指纹核对，而且可以防止因为记录介质20直接连接到PC100的USB插孔101的事实而产生的USB插孔101的损坏。

虽然如上所述USB连接器转换设备10具有可与A类型插头相连的USB插孔11和可与B类型插头相连的USB插孔12，但是本发明不局限于USB的插头类型，即使用于与主机装备连接的符合USB标准的USB电缆的插头类型和/或USB设备所具有的USB插头的插头类型是任何类型，也可以应用本发明。

例如，如上所述，可以存在其中作为USB设备的记录介质20的USB插头21是A类型插头的情况，或者可以存在这样的USB插头21是迷你A类型插头的情况。因此，USB连接器转换设备10还可以是这样的结构，其包含可与图10A的透视图所示的迷你A类型插头相连的USB插孔61，而不是USB插孔11。图10B示出了USB插孔61的插头插入孔。

此外，不必要求在与用作外部单元的PC100的连接中使用的USB电缆是在其两端提供了A类型插头31和B类型插头32的USB电缆30。例如，可以使用在它的两端分别包含A类型插头和迷你B类型插头的USB电缆、在它的两端分别包含迷你A类型插头和B类型插头的USB电缆、以及在它的两端分别包含迷你A类型插头和迷你B类型插头的USB电缆等。

类似于迷你A类型插头，迷你B类型插头是由USB On-The-Go(OTG)规定的插头，USB OTG是由USB-IF(通用串行总线实施者论坛)制定的用于直接连接USB设备的标准。迷你B类型插头具有小于B类型插头的形状。通过使用迷你B类型插头，可以使USB设备小型化。

在迷你B类型插头用于USB电缆的情况下，也可以采用这样的结构，其包含可与图11A的透视图所示的迷你B类型插头相连的USB插孔62，而不是与其对应的USB连接器转换设备10中的USB插孔12。图11B中示出了USB插孔62的插头插入孔的正视图。

可以根据记录介质20的USB插头21的插头类型和用于与PC100连接的USB电缆的插头类型，而改变USB连接器转换设备10所具有的USB插孔11、12、61、62的组合。

例如，在记录介质20的USB插头21是A类型插头而USB电缆具有迷你B类型插头的情况下，USB连接器转换设备10适合于包含对应于A类型插头的USB插孔11和对应于迷你B类型插头的USB插孔62。

此外，在记录介质20的USB插头21是迷你A类型插头而USB电缆具有B类型插头的情况下，USB连接器转换设备10适合于包含对应于迷你A类型插头的USB插孔61和对应于B类型的USB插孔12。

此外，在记录介质20的USB插头21是迷你A类型插头而USB电缆具有迷你B类型插头的情况下，USB插头21可以包含可与上述USB ON-The-Go(OTG)规定的迷你A插头类型和迷你B插头类型相连的图12A中的透视图所示的USB插孔63。图12B中示出了USB插孔63的插头插入孔的正视图。

可以连接到迷你A插头类型和迷你B插头类型的USB插孔63是在这样的情况下使用的连接器，在该情况中使得基本上与主机装备明确不同地分类(定位)的USB设备具有主机装备的功能等。以这种方式具有主机装备和外围装备功能的USB设备被称作双重角色设备。

在起这样的双重角色设备作用的USB设备彼此连接的情况下，例如，在具有USB插孔的打印机和用作迷你A类型插头的USB插头之间的连接中，使得该USB连接器转换设备10包含USB插孔63，由此允许通过USB电缆的连接。

同时，因为记录介质20所具有的USB插头21是公型的连接器，所以从记录介质20中伸出USB插头21。然而，USB连接器转换设备10被装入记录介质20中，由此也使得保护USB插头21成为可能。即，USB连接器转换设备10在携带具有高便携性的记录介质20方面也起到保护帽的作用。

此外，如图13A、13B、13C所示，在USB连接器转换设备10的底面提供了稳定工作台14，由此使得在记录介质20处执行指纹核对处理中稳定地放置手指成为可能。

在USB连接器转换设备10连接到记录介质20以便把手指安放(放置)在指纹读取传感器23上的情况下，在USB连接器转换设备10处提供的稳定工作台14具有这样的尺寸，以便支持与指纹读取传感器23相对的表面。

图13B和13C是示出稳定工作台14的形状变化的USB连接器转换设备10的侧视图。

图13B示出了其中稳定工作台14被构造为平板的情况，其中当USB连接器转换设备10连接到记录介质20时，在它的上表面排列指纹读取传感器23。

图13C示出了稳定工作台14具有被使得具有小角度的形状，其中当USB连接器转换设备10连接到记录介质20时，因为以沿用户方向倾斜上述角度的状态排列指纹读取传感器23，所以可以使手指的放置更加方便和稳定。

应当注意到，虽然使得作为适合于连接作为用于实现本发明的最佳方式而示出的USB连接器转换设备10的USB设备的示例而示出的记录介质20具有指纹核对处理功能的结构，但是记录介质不局限于这样的记录介质20，而且记录介质可以具有根据除了指纹之外的生物信息的认证处理功能。

应当注意的是，虽然已经根据在附图中图示并在上面描述中详细描述的本发明的某些优选实施例而描述了本发明，但是本领域的普通技术人员应当理解，本发明不局限于这些实施例，在不背离由所附权利要求阐述的本发明的范围和精神的情况下，可以进行各种修改、替换构造或者等同。

产业上的可利用性

如上所述，根据本发明的USB连接器转换设备允许外部单元和USB装备通过USB电缆连接，由此使得可能将通过由标准确定的标准USB电缆很难连接到外部单元的具有第一USB插头的USB装备容易地连接到外部单元。此外，可以在记录介质的生物认证处理部件进行认证处理的时候，执行准确的生物认证处理。

Claims (4)

1、一种USB连接器转换设备，其连接到用作向和从外部单元的数据输入/输出接口的具有第一USB(通用串行总线)插头的USB装备；

该USB连接器转换设备包含：

第一USB插孔，与第一USB插头相连；以及

第二USB插孔，与连接到外部单元的USB电缆所具有的第二USB插头相连，

其中所述第一USB插孔和第二USB插孔电连接。

2、如权利要求1所述的USB连接器转换设备，

其中具有与第一USB插孔相连的第一USB插头的USB装备是便携式记录介质，其包括存储部件，用于由预定文件系统执行数据管理以存储数据。

3、一种USB连接器转换设备，适合于连接到便携式记录介质，该便携式记录介质包括用作向和从外部单元的数据输入/输出接口的第一USB(通用串行总线)插头，用于由预定文件系统执行数据管理以便存储数据的存储部件，以及用于根据生物信息执行认证处理的生物认证处理部件，

该USB连接器转换设备包含：

第一USB插孔，与第一USB插头相连；以及

第二USB插孔，与连接到外部单元的USB电缆所具有的第二USB插头相连，

其中所述第一USB插孔和第二USB插孔电连接。

4、如权利要求3所述的USB连接器转换设备，

其中在对记录介质所具有的生物认证处理部件进行修改以便使得指纹信息成为该生物信息，而且记录介质包括允许将用户的手指安放或者放置在其上以获取指纹信息的指纹传感器的情况下，

该USB连接器转换设备包含稳定组件，用于当USB连接器转换设备连接到记录介质以在指纹传感器上安放或者放置手指时，稳定该记录介质。

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