JP2013152625A - 電子機器 - Google Patents

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Abstract

【課題】USBやIEEE1394などのようなシリアル通信規格は、大容量のデータを高速に通信できる一方で、信号線が少ない。そのため、プロトコルが複雑になってしまい、一つ一つのデータ単位で見ると送信タイミングがばらついてしまうという問題に対して、インターフェースの信号線を有効活用し、正確なタイミングの送受信を可能にした電子機器を提供する。
【解決手段】接続された他の機器が特定の条件を満たすと判別された場合、VBUS線を介して同期信号を出力するとともに、データ線を介して時刻情報を出力することで高精度の時刻合わせを実現する。
【選択図】図3

Description

本発明は、複数の機器間でタイミングを同期する技術に関するものである。
近年、USBインターフェースやIEEE1394など、少ない信号線を使い、様々な電子機器間で高速にデータをやり取りするシリアル通信規格が普及している。しかし、このようなシリアル通信規格は、信号線が少ないため、様々な機能を実現する上で、一つの信号線にいろいろな意味や機能を持たせるような使い方が提案されている。
例えば特許文献1には、USBインターフェースにおいて、電源供給線であるVBUSの電位を検出して機器に接続されたか否かを検出し、もしどちらかの機器で認識されなかったとしても、もう一度接続し直すということが開示されている。特許文献2は、同じくVBUSの電位を検出して機器を第1のモードの動作から第2のモードの動作に切り替えるということが開示されている。
特開2001−177543号公報 特開2002−175134号公報
しかしながら、USBやIEEE1394などのようなシリアル通信規格は、大容量のデータを高速に通信できる一方で、信号線が少ない。そのため、プロトコルが複雑になってしまい、一つ一つのデータ単位で見ると送信タイミングがばらついてしまうという問題が生じてしまう。上述の特許文献では、一つの信号線にいろいろな意味や機能を持たせているものの、送信タイミングのばらつきについては考慮されていない。
上記目的を達成するために、本発明に係る電子機器は、VBUS線とデータ線とを有するインターフェースを介して外部機器と接続が可能な電子機器であって、前記VBUS線を介して検出信号を出力する検出信号出力手段と、前記検出信号出力手段による検出信号を検出した他の機器と、前記データ線を介して通信することにより、前記他の機器が特定の条件を満たすか否かを判別する判別手段と、前記判別手段により前記特定の条件を満たすと判別された場合、前記VBUS線を介して同期信号を出力する同期信号出力手段と、
前記判別手段により前記特定の条件を満たすと判別された場合、前記データ線を介して時刻情報を出力する時刻情報出力手段とを有することを特徴とする。
本発明によれば、インターフェースの限られた線を有効活用し、正確なタイミングの送受信を可能にした電子機器を提供することができる。
第1の実施形態における撮像システムの全体を表すブロック図。 第1の実施形態におけるシーケンスを示したフローチャート。 第1の実施形態における時刻同期のタイミングチャート。 時刻同期設定時のGUI例。 第1の実施形態におけるシーケンスを示したフローチャート。 第1の実施形態における時刻同期のタイミングチャート。 第2の実施形態における撮像システムの全体を表すブロック図。 第2の実施形態におけるシーケンスを示したフローチャート。 第1の実施形態におけるVBUSマスク回路の構成を示す回路図。 第1の実施形態におけるVBUSマスク回路の動作を示すタイミングチャート。 第3の実施形態における時刻同期の種類を決めることを示すフローチャート。 第3の実施形態における時刻同期のタイミングチャート。 第3の実施形態における時刻同期のタイミングチャート。
以下に、本発明の一例として、デジタルカメラとGPSアクセサリ間で通信を行うシステムについて説明する。このシステムでは、GPSから取得した正確な時刻情報と、同期信号の一例であるタイムパルス(1秒間に1パルスの波形を出力する信号)とを用いて、デジタルカメラ内部のRTCに正確に時刻を設定する例を説明する。
<第1の実施形態>
図1は、本実施形態における撮像システムの構成を示した図である。撮像システムは、電子機器の一例であるデジタルカメラ100と、同じく電子機器の一例であり、デジタルカメラ100と着脱可能なGPSアクセサリ150からなる。
デジタルカメラ100は、システムを起動させるための電源スイッチ106、撮像素子、レンズ等からなる撮像部104、撮影準備開始用のスイッチSW1とレリーズスイッチ用のSW2を備えたシャッターボタン105を備える。また、撮像部104からの画像データの表示や、ボタンやダイヤル等から構成されている操作部107、画像データ等を記録する記録媒体109、メニュー表示などを表示を行う表示装置110を備える。さらにCPU111、外部機器との接続のためのUSBコネクタ112、計時手段であるRTC113、USBコネクタからのVBUS接続を検出する検出回路114等を備えている。
デジタルカメラ100とGPSアクセサリ150とはそれぞれのUSBコネクタ112および151を介して通信できるようになっている。
GPSアクセサリ150には、システムを起動させるための電源スイッチ152、電力供給は電池153から電源回路154を介してCPU155に電力が送られることでGPSアクセサリ全体に電力を供給する。また、デジタルカメラと接続したときにデジタルカメラが特定の機器であるかを判別するための判別回路156、時刻同期の際にVBUS線125を5Vからタイムパルス信号に切り替えるスイッチ回路157を備える。さらに衛星から時刻情報、位置情報などを取得することができるGPS装置158とアンテナ159、衛星から取得した情報等を記録する記録媒体160が備えられている。両機器のUSBインターフェースにはVBUS線125、D+126、D−127、GND128を含んだUSBケーブル121が接続される。本実施形態では、このUSBケーブルを介してデジタルカメラ100のRTC113をGPSアクセサリ150が取得した時刻に合わせる処理を行う。一般的にGPSから取得される時刻は高精度であるため、GPSアクセサリ150が取得した時刻をRTC113に反映させることで、RTC113の精度を高めることが可能になる。
なお、デジタルカメラ100及びGPSアクセサリ150の制御は、1つのハードウェアで行ってもよいし、複数のハードウェアが処理を分担しながら、各機器における処理を実行する手段として機能してもよい。
図2(A)、図2(B)は、図1におけるデジタルカメラ100とGPSアクセサリ150との間で実行される処理シーケンスを示したフローチャートである。図2(A)はシーケンスの前半を、図2Bは後半を示している。また図2(A)、図2(B)において左側のフローはデジタルカメラ100側のフローを、右側のフローはGPSアクセサリ150のフローを示している。なお、以下の処理はデジタルカメラ100のCPU111及びGPSアクセサリ150のCPU155が、プログラムや入力信号に従い、それぞれの機器の各部を制御することにより実現される。なお、本明細書の他のフローチャートについても同様である。
図2において、デジタルカメラ100とGPSアクセサリ150がUSBケーブル121によって接続され、ステップSA200、SB200でデジタルカメラ100とGPSアクセサリ150の電源をONにする。このステップはユーザ操作に基づき行われてもよい。また、デジタルカメラ100とGPSアクセサリ150の接続は、ユーザ操作によってデジタルカメラ100とGPSアクセサリ150の電源をONにしてからでもよい。GPSアクセサリの電源がONにされると、GPSアクセサリ150はGPS装置158を用いて測位を開始する。
次に、ステップSB201で、GPSアクセサリ150が5VをUSBケーブル121のVBUS線125から出力する。この処理は、検出信号出力手段による処理の一例である。ステップSA201でデジタルカメラ100がその5Vを検出したら、ステップSA202でデジタルカメラ100がUSBケーブル121のデータ線D+126をプルアップする。GPSアクセサリ150はステップSB202でそれを検出する。
ステップSB203でUSBの初期化通信が開始され、ステップSB204でGPSアクセサリ150は、時刻同期に対応しているかを判別部156がデジタルカメラ100に問い合わせる。デジタルカメラ100はステップSA203で初期化通信が開始されたかを判断し、ステップSA204に移る。
ステップSA204で、デジタルカメラ100は自機が時刻同期モードに未対応なら、ステップSA205でGPSアクセサリ150に未対応を通知し、デジタルカメラ100はステップSA217に移り、ステップSA217で撮影待機状態になる。一方、GPSアクセサリ150はステップSB205からステップSB215に移りフローは終了する。
ステップSA204でデジタルカメラ100が時刻同期モードに対応しているなら、デジタルカメラ100はステップSA206で時刻同期モードに対応していることを通知する。
ステップSB206でGPSデータを捕捉したと判断した場合、GPSアクセサリ150はGPSデータを捕捉したことをデジタルカメラ100に通知する。ステップSA207で捕捉通知を受信したデジタルカメラ100は、ステップSA208で、デジタルカメラ100は自機が時刻同期モードに設定されているか、及び撮影が行われていないかを判断する。上記条件を満たせばステップSA209に移る。なお、撮影が行われていないことを条件にしたのは、撮影中に時刻同期を行うことで撮影画像に時刻同期の影響が及ぶことを防止するためである。例えば連写中に時刻同期を行うと、連写画像の前半は時刻同期前の時刻が付与され、後半は時刻同期後の時刻が付与されることになる。このような場合、各連写画像に連続した撮影日時が付与されない可能性がある。かかる事態を防止するために、ステップSA208では、撮影が行われていないかを判断することとしている。
ステップSA209、ステップSB208、ステップSB209、ステップSA210でデジタルカメラ100とGPSアクセサリ150とで、お互いが時刻同期モードでの通信に入るような準備をするためのネゴシエーションを行う。ネゴシエーションが完了するとステップSA211およびSB211の時刻同期モードでの通信を開始する。
ステップSA211およびSB211からの時刻同期モードでの通信に入ると、ステップSA212で、デジタルカメラ100はVBUSによるUSB接続検出をマスクする。一方、GPSアクセサリ150がVBUS線125に出力している5VをOFFにする(ステップSB211)。これは、後述するVBUS線を用いてタイムパルス信号を受信するための準備である。本処理を行うことで、VBUS線に重畳されたタイムパルス信号によって検出回路114が誤動作するのを防ぐことができる。
次に、ステップSB212でGPSアクセサリ150は、VBUS線125からGPS装置158が受信したタイムパルス信号を出力する。この処理は、同期信号出力手段による処理の一例である。そしてUSBのデータ線からはGPS装置158が受信した時刻情報を出力する。この処理は、時刻情報出力手段による処理の一例である。
その後、デジタルカメラ100はステップSA213で、GPSアクセサリ150からタイムパルス信号と時刻情報を受信する。ステップSA214で、デジタルカメラ100はGPSアクセサリ150から受け取った時刻情報に1秒をプラスし、次のタイムパルスのエッジに同期させて時刻設定を行う。
図3はこのときのタイミングチャートを示した図である。GPSアクセサリ150は、GPS装置158が受信したデータ(図3(a))をそのままデジタルカメラ100に送信し(図3(b))、デジタルカメラ100側で、時刻情報を次のタイムパルスに合わせて時刻の設定を行うこととした(図3(c))。
このとき、デジタルカメラ100は受信した時刻情報を次のパルスに同期させるように遅らせているので、実際の時間から1秒遅れることになってしまう。そのため、設定時刻に1秒をプラスして時刻の設定を行う。
また、この際必ずしも次のタイムパルスで同期させなくてもよく、同期させたいときにタイムパルスと同期させ、時刻情報は遅らせた分だけ時間を調節して時刻設定を行うことも可能である。
ステップSA216で、デジタルカメラ100は時刻同期が完了して終了したことをGPSアクセサリ150に通知する。ステップSA216でデジタルカメラ100は撮影待機状態に移り(ステップSA217)フローは終了する。
GPSアクセサリ150はステップSB213で時刻同期終了通知を受信したら、ステップSB214でGPSアクセサリ150はVBUS線125に再度5Vを出力させる。そしてステップSB215の通常状態に入り、フローは終了する。
なお、上述している時刻同期モードの設定方法の例としては、例えばデジタルカメラ100の操作部107などで図4(a)の画面から、手動時刻同期を選択すると、任意のタイミングで時刻同期を行えるように設定できるようにしてもよい。また、図4(a)の画面から、自動時刻同期を選択すると、(b)に示すように予め時間を決め、その時間が経つと時刻同期を行うように設定できるようにしてもよい。
以上が、本実施形態における時刻同期の概要である。ここで、ステップSB211におけるVBUS検出のマスク処理について詳細に説明する。図9は検出回路114におけるVBUS検出をマスクするための回路構成を示した回路図であり901はAND回路、902はOR回路である。
USBコネクタ112にて接続されたVBUS信号と、制御機能を備えるCPU111より出力されるVBUS_MASK信号をAND回路901で論理積を取ったものをVBUS検出信号VBUS_DETとして使用する。そしてVBUS信号とVBUS_MASK信号をOR回路902で論理和を取ったものをタイムパルス信号として使用する。ここでVBUS信号に重畳されるタイムパルス信号は負論理であるので、VBUS_MASK信号が論理“1”となっているとVBUS_DET信号にはタイムパルス信号が現れない。このようにUSB接続検出部には安定した検出信号が供給されることによって誤動作を防ぐことができる。
図10は図9の回路の動作を示したタイミングチャートである。図10に示すように、時刻設定モードでの通信の間は、VBUS_MASK信号が“1”となる。
以上述べたように、VBUS線125を5Vを出力させるために使用するか、時刻同期のためのタイムパルス信号を出力する線として使用するかを切り替えることで、USB通信でもより正確な時刻同期を行うことが可能になる。
なお、本実施形態ではデジタルカメラ100を採用したが、例えばカメラ付きの携帯電話や、いわゆるタブレット端末、各種の画像ビューアなどを採用してもよい。また、GPSアクセサリ150に代えて、GPSや基地局、サーバなどから正確な時刻を取得可能な携帯電話や、いわゆるタブレット端末、パーソナルコンピュータなどを用いてもよい。
<変形例>
以下、第1の実施形態の変形例を説明する。図5は図2のステップSA214をGPSアクセサリ150側で行う場合のフローチャートである。図5のステップSB512では、USBケーブル121のVBUS線125からGPS装置158が受信したタイムパルス信号をそのまま出力する。そしてデータ線からはGPSアクセサリ150側で時刻情報に1秒をプラスして、次のタイムパルスのエッジに同期させて出力させる。そして、ステップSA514でデジタルカメラ100は、受けとった時刻情報をそのままタイムパルスに同期させて時刻の設定を行う。
図6はそのときのタイミングチャートを示した図である。また、この際必ずしも次のタイムパルスで同期させなくてもよく、遅らせた分だけ時刻をプラスしてVBUS線125に出力すればよい。
また、時刻同期モードに入ったときに、他に優先すべきことがある場合には、そのモードから抜け出すようにしてもよい。例えば、デジタルカメラ100のSW1やSW2が押されたタイミング、複数のカメラ間で時刻を同期させる指示を出した場合、途中でUSBケーブル121が抜かれた場合に時刻同期モードから抜けてもよい。さらに、キャンセルボタンを設けておいて(GUIや専用のキャンセルボタンを設けても良い)そのボタンが押された場合、電源が供給されなくなった場合に時刻同期モードから抜けてもよい。
<第2の実施形態>
本実施形態では、デジタルカメラ100にGPS装置158が内蔵されている場合について説明する。なお、本実施形態は第1の実施形態と共通する部分が多いため、共通部分については説明を省略し、本実施形態に特有の部分を中心に説明する。
図7は本実施形態における撮像システムの構成例である。デジタルカメラ100には、衛星から時刻情報、位置情報などを取得することができるGPS装置158、アンテナ159がCPU111に接続されている。また、電池102から電源回路103を介してCPU111やGPS装置158へ電力が供給される。なお、CPU111とGPS装置158は内部でVBUS線、データ線、GND線で接続されている。
図8(A)、図8(B)は図7における基本的な処理シーケンスを示したフローチャートである。基本的な流れは、図2(A)、図2(B)と同様だが、ステップSA800、SB800でデジタルカメラ100とGPSアクセサリ150の電源がONにされ、本ルーチンはスタートする。ステップSA800からステップSA803までは第1の実施形態と同様である。ただし、カメラは時刻同期モードに対応していることがわかっているため、ステップSB804に進み、GPSデータを捕捉したかを判断するステップに移る。それ以降は第1の実施形態と同様である。
なお、上述している時刻同期モードの設定方法の例としては、第1の実施形態と同様に、デジタルカメラ100の操作部107などで図4(a)の画面から、手動時刻同期を選択すると、任意のタイミングで時刻同期を行えるように設定できるようにしてもよい。また、図4(a)の画面から、自動時刻同期を選択すると、図4(b)に示すように予め時間を決め、その時間が経つと時刻同期を行うように設定できるようにしてもよい。
このようにGPS装置158をデジタルカメラ100に内蔵した場合でもVBUS線を5Vを出力させるために使用するか、時刻同期のためのタイムパルス信号を出力する線として使用するかを切り替えることで、より正確な時刻同期を行うことが可能になる。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、例えば第1の実施形態の変形例を本実施形態に適用するなど、種々の変形及び変更が可能である。
<第3の実施形態>
本実施形態では、接続インターフェースや、接続されたカメラの機種を確認し、その結果によって時刻同期の方法を切りかえる。なお、本実施形態は第1の実施形態と共通する部分が多いため、共通部分については説明を省略し、本実施形態に特有の部分を中心に説明する。
図11は、本実施形態での処理を示すフローチャートである。図12、図13は各時刻同期のタイミングチャートである。
まず、SB1100でUSBインターフェースで接続されたかどうかを判断し、その結果がどちらでも、カメラ機種を要求する(SB1101 or SB1102)。SA1101でデジタルカメラ100は自分の機種情報を送信する。その機種情報をもとに特定の機種かどうかを判断する。USBインターフェースで接続され、尚且つ特定の機種である場合は、第1の実施形態の方法で時刻同期を行う。
USBインターフェースで接続され、尚且つ特定の機種でない場合は、図12のタイミングチャートのように時刻同期を行う。第1の実施形態とは違い、タイムパルス信号はGPSアクセサリ150から送らない。GPS装置158が受信したデータをGPSアクセサリ150で、時刻情報を次のタイムパルスに合わせてデジタルカメラ側に送信し、デジタルカメラは送信されてきた時刻情報をそのままデジタルカメラの時刻に設定する。このとき、次のパルスに同期させるように遅らせているので、実際の時間から1秒遅れることになってしまう。そのため、予めGPS側で時刻に1秒プラスして送信してもよいし、デジタルカメラ側で1秒プラスして設定してもよい。送信する際、必ずしも次のタイムパルスで同期させなくてもよく、同期させたいときにタイムパルスと同期させ、時刻情報は遅らせた分だけ時間を調節して時刻設定を行えばよい。また、インターフェースでの通信遅延を考慮し、タイムパルスと同期させず、少し前や少し後に送信してもよい。
USBインターフェース以外のインターフェースで接続され、尚且つ特定の機種である場合は、図13のタイミングチャートのように時刻同期を行う。この場合、まずデジタルカメラ100から時刻情報を要求する。GPSアクセサリ150は時刻情報を送信し、その後、時刻を設定するタイミング信号を送り、デジタルカメラ100はそのタイミングに合わせて、時刻を設定する。
USBインターフェース以外のインターフェースで接続され、尚且つ特定の機種でない場合は、図12と同様のタイミングチャートで時刻同期を行う。この場合、タイムパルス信号はGPSアクセサリ150から送らない。まずデジタルカメラ100から時刻情報を要求し、GPS装置158が受信したデータをGPSアクセサリ150で、時刻情報を次のタイムパルスに合わせてデジタルカメラ側に送信する。デジタルカメラは送信されてきた時刻情報をそのままデジタルカメラの時刻に設定する。このとき、次のパルスに同期させるように遅らせているので、実際の時間から1秒遅れることになってしまう。そのため、予めGPS側で時刻に1秒プラスして送信してもよいし、デジタルカメラ側で1秒プラスして設定してもよい。送信する際、必ずしも次のタイムパルスで同期させなくてもよく、同期させたいときにタイムパルスと同期させ、時刻情報は遅らせた分だけ時間を調節して時刻設定を行えばよい。また、インターフェースでの通信遅延を考慮し、タイムパルスと同期させず、少し前や少し後に送信してもよい。
<他の実施形態>
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア(プログラム)を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU等)がプログラムを読み出して実行する処理である。

Claims (11)

  1. VBUS線とデータ線とを有するインターフェースを介して外部機器と接続が可能な電子機器であって、
    前記VBUS線を介して検出信号を出力する検出信号出力手段と、
    前記検出信号出力手段による検出信号を検出した他の機器と、前記データ線を介して通信することにより、前記他の機器が特定の条件を満たすか否かを判別する判別手段と、
    前記判別手段により前記特定の条件を満たすと判別された場合、前記VBUS線を介して同期信号を出力する同期信号出力手段と、
    前記判別手段により前記特定の条件を満たすと判別された場合、前記データ線を介して時刻情報を出力する時刻情報出力手段とを有する電子機器。
  2. 前記判別手段により前記特定の条件を満たすと判別される前は、前記検出信号出力手段が前記VBUS線を介して検出信号を出力し、前記特定の条件を満たすと判別された後は、前記検出信号出力手段による検出信号に代えて、前記同期信号出力手段が前記VBUS線を介して同期信号を出力することを特徴とする請求項1に記載の電子機器。
  3. 前記電子機器は、前記他の機器と着脱可能であることを特徴とする請求項1または2に記載の電子機器。
  4. 前記電子機器は、前記他の機器に内蔵されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電子機器。
  5. 前記電子機器は、GPS装置をさらに有し、
    前記時刻情報は前記GPS装置を介して取得することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の電子機器。
  6. 前記インターフェースは、USBに基づくものである請求項1乃至5のいずれか1項に記載の電子機器。
  7. 前記時刻情報出力手段は、前記時刻情報を前記同期信号出力手段により出力される同期信号のエッジと同期できるように時刻を調節して出力することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の電子機器。
  8. VBUS線とデータ線とを有するインターフェースを介して外部機器と接続が可能な電子機器であって、
    計時手段と、
    前記VBUS線を介して他の機器から出力された検出信号を検出し、前記他の機器が接続されていることを検出する検出手段と、
    前記検出手段により接続を検出した他の機器と、前記データ線を介して通信することにより、自機が特定の条件を満たすことを通知する通知手段と、
    前記通知手段による通知の後、前記VBUS線を介して前記他の機器から出力された同期信号を受信するとともに、前記データ線を介して前記他の機器から出力された時刻情報を受信する受信手段と、
    前記受信手段により受信された同期信号と時刻情報とに基づき、前記計時手段の値を設定する設定手段とを有する電子機器。
  9. 前記VBUS線を介して同期信号を受信する場合、前記検出信号をマスクする回路をさらに有することを特徴とする請求項8に記載の電子機器。
  10. 前記他の機器と前記インターフェースと異なる他のインターフェースによって接続された場合、前記受信手段は前記同期信号を受信せず、前記時刻情報を受信し、
    前記設定手段は前記時刻情報に基づき前記計時手段の値を設定することを特徴とする請求項8または9に記載の電子機器。
  11. 前記設定手段は、接続された機器に応じて前記計時手段の値を設定する方法を切り換えることを特徴とする請求項8または9に記載のに記載の電子機器。
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