JP4381410B2 - 低い高さのusbインタフェース接続デバイスおよびそのメモリ記憶装置 - Google Patents

低い高さのusbインタフェース接続デバイスおよびそのメモリ記憶装置 Download PDF

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Description

本発明は、低い高さのUSBインタフェース接続デバイスおよびそのメモリ記憶装置に関する。
現在、多くの種類のメモリカードが電子生産品に利用でき、同じ型の生産品が異なる設計から作られたとしても、それぞれの生産品のメモリカードは互いに異なっている。そうであるけれども、種々のメモリカードは、メモリカードのディジタルデータがデータ処理のためにコンピュータに送信されることができるという共通の特徴を有している。
メモリカードのデータを読むことができるために、データがコンピュータにより処理されることができる前に、フラッシュカード、SDカード、MMCなどのような、異なるメモリカードに適合する種々のカードリーダが用意されている。しかし、その構成はユーザを不便にしている。もちろん、ある型のカードリーダは、より多くのメモリカードの仕様を提供できるが、高価格で、ユーザに大きな財政的な負担を与えている。
そのため、カードリーダを用いて、改善し、縮小することができ、また、より多くの施設で、また、通常の操作の実践により使用されるように、現存するシステムハードウェアを持つコンピュータインタフェースと互換性があるメモリカードを、コンピュータ周辺回路の1つとしてどのようにして作るかは、我々が深く考えるに値する課題である。
USBインタフェースは、多くのコンピュータ周辺インタフェースの中で、コンピュータとカードリーダの間のデータ伝送に、最も広く適用されているため、本発明の目的は、USBインタフェースカードリーダの機能を持つメモリカードを提供することである。すなわち、メモリカードは、USBインタフェースカードリーダを必要とすることなく、信号の変更およびコンピュータとの接続を実行するために、USBスロットソケットに挿入されることができる。
前述の目的を達成するために、初めに、薄い厚みのコネクタが開示されており、コネクタは、USBコネクタに対する工業標準には合っていないけれど、USBスロットソケットに対して、互換性があり、また、挿入されることができる。利用できる種々のメモリカードは、それぞれ、非常に薄い厚みを提供しているため、標準のUSBインタフェースコネクタは、あまりにも高い厚みを提供するため、メモリカードと積層されることができない。こうした理由で、本発明において、標準のUSBコネクタが修正されている。
本発明は、以下の説明および付随する図を参照して、より十分に理解されることができる。
図1を参照すると、本発明の原理を詳細に説明するために、伝統的なUSBインタフェースコネクタが最初に説明されている。コネクタ端のプラグが左端に、ホスト端のスロットソケットが右端にあることが図1において見ることができる。この図において、参照番号104Aおよび104Bは、電気信号をシールドする、プラグのケーシングとスロットソケットのケーシングとして示されている。
図2を参照すると、本発明によるUSBの低い高さのコネクタ100は、金属端子101、2つの突出片(jut pieces)102およびコネクタ部103を備えている。金属端子101は、数、距離およびサイズにかかわらずに、標準のUSBインタフェースコネクタの金属シートと同じである、複数の金属シートで構成されている。コネクタ部103は、コネクタ部103の両側面で、それぞれ突出片102が固定して取り付けられているか、または、それぞれ突出片102を一体にして延びている点で、標準のUSBインタフェースコネクタと異なっている。コネクタ部103は、コネクタ部103が信号を伝送するためにスロットソケットに挿入されるように、標準のUSBインタフェーススロットソケットの内部空間の高さと同じ厚み(図1で「h」)を備えている。それぞれの突出片102は、コネクタ部103がスロットソケットに逆に挿入されることによりもたらされる不正確な信号接続を防ぐために使用されるため、全体のコネクタが標準のUSBコネクタの高さよりずっと低い高さを有している。その上、コネクタ部103は、標準のUSBコネクタのように、標準のUSBコネクタインタフェースに挿入されている間に、かみ合い力を強化するために、外部凹所(図2で102A)を提供でき、コネクタ100は、閉回路の状態が得られるように、直接はんだ付けすることによりプリント回路基板201と結合される。
図1と比較すると、図2において、コネクタ100の厚みが大きく減ぜられるように、本発明のコネクタ100が図1に示されるケーシング104Aを提供していないことが見てとられる。もともと、ケーシング104Aは、USBケーブルから生ずる信号遅延効果をシールドおよび低減するために備わっている。コネクタ100はメモリカード上に配置されているため、伝統的なUSBケーブルは必要ではなく、シールド信号を絶縁する機能を有しているケーシングは本発明のコネクタ部103から取り除かれることができる。したがって、USBインタフェースコネクタは、平らにされ、USBインタフェース生産品は、カード形状の型の傾向で開発されることができる。さらなる説明は、以下で述べられるであろう。
図3を参照すると、本発明において開示されている2重インタフェースメモリカードデバイスにおける回路のブロック図が説明されている。メモリカードが2つのディジタルデータ伝送インタフェース、アプリケーションシステムインタフェースおよびUSBインタフェースを有していることが見てとられる。データがシステムコネクタ150を介して、適用された(applied)システムからメモリカードへ伝送された後、データは内部メモリ160に保存される。メモリカードが適用されたシステムから取り出されると、以前に設計されたUSBの低い高さのコネクタ100が、コンピュータの主ユニットのUSBインタフェースと接続するために使用されることができる。すなわち、メモリカードがコンピュータのUSBスロットソケットに挿入されるとすぐ、USB導線ワイヤおよびUSBインタフェースカードリーダを介することなく、データがコンピュータ主ユニットに伝送されることができる。その場合、2重インタフェースコントローラ140は、関連する適用されたシステムインタフェースをUSBインタフェースに変える機能を提供している。
図4を参照すると、本発明による、2重インタフェースメモリカードの通常例の1つが実際に説明されている。カバーガード71を取り付けられたメモリカード70は、適用されたシステムにおいて使用されることができる通常のメモリカードと同じサイズを提供している。メモリカード70がシステムから取り出された場合、露出されたコネクタ72は、カバーガード71が取り外されている限り、USBインタフェーススロットソケットに挿入されることができる。使用中、このことが非常に都合が良い。
したがって、上述の低い高さのコネクタは、メモリカードに対して、直接にまたはその逆に、USB信号を導き、かつ、データを書き込むのに使用される。こうして、2つの異なるインタフェ−スコネクタを持つメモリカードが完成する。その間、読み込み専用スイッチ73と信号光源75は、データセキュリティのために、メモリカードの外の部分に配置されている。スイッチ73が読み込み専用モードに切り換えられる時、データをメモリカードに書き込むことを不可能にするように、メモリカードのみがデータ読み込みの機能のみを提供する。スイッチ73が正常モードに切り換えられると、メモリカードは読み込みおよび書き込み機能により、正常に使用されることができ、信号光源75はUSBデバイスの動作状態を示すために使用される。
さらに全体システムを、また、削除されているアプリケーションシステムインタフェースを単純化するために、USBインタフェースシステムは、変更できないままにされることができ、低い高さのコネクタは、図5に示されている、きわめて薄いUSBインタフェースメモリカードとして作られることができる。図5に示されているUSBインタフェースメモリカードは、現在の、標準のUSBインタフェースコネクタと対照的に、より軽く、より薄く、より短く、また、より小さなサイズを備えていることが見てとれる。これは、伝統的なUSBインタフェースメモリデバイスが、本発明において開示されている技術により形を平らにされることができることを意味しており、その結果、それは革新的な生産品設計で有り得る。
再び、図2を参照すると、信号は、プリント回路基板201の金属導電パッドにはんだ付けされている端子101により、コネクタ100の金属端子101を通過後、メモリ記憶装置に入ってもよい。回路上のはんだ接合部は、データの高速度伝送に影響を与える伝送線のインピーダンス変化を生ずるかもしれないことは良く知られている。従って、どのようにしてはんだ接合部を取り除くかが、本発明の別の目的である。はんだ接合部を除去する方法は、コネクタを用いる代わりに、主ユニットのUSB端子を介して、メモリ記憶装置のプリント回路基板の金属導電片に接触している信号により、行われることができる。これは、製作者により容認されている、いわゆる、金の指(golden finger)という設計概念である。すなわち、高速度伝送を実行する間、メモリ記憶装置の電子的特性を向上するために、回路接続に対してコネクタの代わりに直接接触が使用されている。
図6を参照すると、コネクタ無しの設計の原理がさらに説明されている。USB接触端を持つUSBコネクタ110無しの平面電極接触が、図6に示されており、ベース113とフールプルーフ突起片112と結合させられているプリント回路基板202が、ケーシング114と一体にされ、プリント回路基板202の2つの向かい合う側面に配置された後に、コネクタ110の全体の高さが主ユニットのUSBスロットソケット内に収容されることができる。プリント回路基板202上に置かれた金属接続片111は、図2に示されている金属端子101を置きかえるために利用されている。そのため、上述のコネクタが組み立てられると、コネクタは、図2に示されているコネクタと同じ機能を提供するため、平面電極接点110は、伝統的なUSBコネクタの代わりに使用され、回路上のはんだ接合部から生じる欠陥が完全に除去されることができる。さらに、生産操業中に生産品の設定を行う工程が実質的に単純化されることができる。その上、ベース113はまた、標準のUSBコネクタのように、標準のUSBインタフェースに挿入されている間に、かみ合う力を強化するために、外部凹所(図13で112A)を提供できる。
図7を参照すると、本発明によるUSBメモリカードシステムのシステムブロック図が説明されている。システム500は、USB金接点501を持つプリント回路板、USBコントローラ502およびメモリ要素アレイ503を備えている。上述したように、記憶装置の信号は、閉ループを形成するために、コネクタおよびはんだ接合部をもはや通らないで、ホストコネクタのUSB金属端子と接続する。
図8を参照すると、本発明において開示されている、USBインタフェース平面電極接点を持つ、USBインタフェースデータ記憶装置が説明されている。図8に示されているメモリ記憶装置の厚みは、大きく減ぜられ、それにより、使いやすさが増すことにより可搬性が効果的に向上させられている。USBコネクタ300A無しの平面電極接点は、図6に示されているのと同じ設計原理により形成されている。信号光源114Aは、記憶装置の動作状態を示すために、メモリカード上に配置されている。読み込み専用スイッチ202Cは、データが偶然に隠されたり、消去されることがないようにされ、データに対するセキュリティが効果的に向上させられるようにするために備わっている。
上述した方法から、新たなUSB記憶装置がさらに開示されており、新たなUSBメモリ記憶装置は、通常のUSBコネクタにおいて使用されるよりもずっと低い高さを提供するのみならず、余分のはんだ接合部を減ずるためのコネクタを必要としない。
さらに、本発明において開示されているUSBインタフェース平面電極接点は、標準のUSBコネクタ部の高さを低くするために、現在使用されている種々のメモリ記憶装置に搭載されることができるため、2つの異なるインタフェースコネクタを持つ新規の記憶装置の開発を可能にしている。2つの異なるインタフェースコネクタを持つ新規の記憶装置は、以下に、さらに説明されるであろう。図9を参照すると、メモリスティックカード、SDカードなどのような上述のUSBインタフェースコネクタを持ち、また、アプリケーションシステムを持つメモリ記憶装置に対するシステムブロック図が示されている。その中で、システム500Aは、上述のUSB平面電極接点504、通常のアプリケーションシステムに対するコネクタ505、データをUSB信号とアプリケーションインタフェース信号に変える2重インタフェース信号スイッチを持つコントローラ506およびメモリアレイのグループ507を備えている。
図9において説明されているブロック図の実際の設計を説明するために、メモリスティックカードがシステム設計に対する例として考えられ、フレームワークが適切に手配される限りは、以下において開示される設計方法が他のメモリ記憶装置に適用されることができる。図10を参照すると、USB信号を読み込み、書き込みを行うために備えられているUSB信号接触端300があり、異なるメモリカードに依存する異なる仕様を備えているメモリスティックカード(アプリケーションシステム)のインタフェース端400があることが、メモリスティックカードの断面図から見てとれる。すなわち、メモリ記憶装置は、2つの異なるインタフェース端、USBインタフェース端とアプリケーションインタフェース端を有することができ、その中で、USBインタフェース端は、ホスト端信号に接続されているインタフェースおよびデバイスとアプリケーションシステムの間で信号を接続する、MMC、SD…などのようなアプリケーションインタフェース端として働いている。
図10に示されているメモリ記憶装置がメモリスティックのアプリケーションシステムにおいてその仕事を実行し終わって、システムから取り出される時、別の端のUSBインタフェースコネクタ300は、USBインタフェースを介してコンピュータにデータを送ることができる。USBインタフェースコネクタ300は、カードリーダを介してデータ伝送を実行する必要がないように、ホストUSBスロットソケットに挿入されることができる。その表面上のプリント回路基板202は回路要素202Aを持っており、ケーシング114と113Aはプリント回路板202を囲んでいる。金接点111、111Aはプリント回路板202上に配置され、USB接点導体とメモリスティックカードの接点導体を形成している。
本発明は、現存するメモリカードに適用できるようにするために、図2のUSBコネクタの高さを低減する方法を開示しており、さらに、回路上のはんだ接合部の数を減らし、高速度信号伝送下において適度の磁気抵抗により回路の性能を向上させるために、コネクタを除去する方法を開示していることが、上述の説明から要約されている。
図11を参照すると、メモリ記憶装置、たとえば、メモリスティックカードが、プリント回路基板202と2つのケーシング114と113Aを提供していることが、解体された斜視図から見てとることができる。USBインタフェースコネクタは、本発明のメモリ記憶装置にはもはや含まれていなくて、上述の実施形態がそうであるように、メモリ記憶装置の動作状態を示すために、信号光源114Aがケーシング114に固定して取り付けられていることが、図9のブロック図と解体された斜視図から学ぶことができる。さらに、読み込み専用スイッチ202Bは、読み込み専用スイッチ202Bが適切なモードに切り換えられている場合に、データが書き込まれたり、隠されたり、または、削除されたりすることを防ぐために、メモリ記憶装置上に配置されている。図12と13を参照すると、2つの異なるインタフェース接点300、400が備わっており、インタフェース接点300は、メモリカードが低い高さの特徴を維持することを可能にするように、本発明において開示されている設計方法に従ってメモリカード上に配置されているUSBインタフェース接点であることが、メモリ記憶装置の平面図と底面図から学ばれることが出来る。さらに、カバーガードがUSB接点の部分を保護するために付加されることができる。図14は、コネクタに対して、取り外し可能か、または、しっかりと取り付けられてもよい、移動可能なカバーガード301を示している。
上述したように、アプリケーションシステム端のインタフェースが除去され、USBインタフェースが変更されないままにされている時、USBインタフェースのみを持つメモリ記憶装置が形成されることができる。通常のUSBインタフェースを持つメモリ記憶装置と比較すると、本発明によるメモリ記憶装置は、容易に持ち運ぶことができるように、ずっと薄く、軽く、短く、そして、サイズが小さい。そのため、本発明が、新規で、創造的で、かつ、進んだ発明ではないとは言えない。
本発明において開示されている平面電極接点USB接続デバイスは、コネクタを提供していないし、特に実践(practice)において可搬性を満足しなければならないため、インタフェースコントローラの動作状態とシステムにより表示されている動作状態の間の時間差を考えることが必要である。すなわち、システムにより表示されている動作状態と実際のデバイスの動作状態の間の時間差を生成することが可能である。このことは、取り外し可能な可搬デバイスの設計に対して厳密に確認されなければならない点である。そうでなければ、個々の異なるシステム設計のために、ユーザを誤りに導く可能性が非常に高く、その結果、デバイスは、その仕事を完了する前に誤って取り外され、デバイス内のデータが損傷を受けることになる。
しかし、標準のUSBインタフェース信号は、解決策を提供するのに十分でないため、上述の問題を完全に解決するために、本発明において、新たなインタフェース信号が設計されている。図15を参照すると、インタフェース信号フレームワーク508(図6の回路板202に対応している)は、動作電圧を提供する電源(VBUS)、D+とD−信号を含む信号グループ、標準のUSBインタフェース信号グループを構成するグラウンド信号(電源GND)を備えている。本発明と通常のUSBインタフェース信号の差は、さらに、装置動作信号グループが提供されていることである。動作信号グループは、装置の動作状態を示す動作信号を提供しており、D+とD−信号は、標準のUSBインタフェースの仕様に合うデータ信号である。装置動作信号グループは、必要な回路により、装置端が装置端のコントローラに接続されることにより供給される。
その中で、電源(VBUS)は、電源が、異なる仕様の動作電圧を提供することが可能であるように、5ボルト、3.3ボルト、2.5ボルト、1.8ボルトを提供することができる。装置動作信号グループは、動作信号W/Rおよび電源提供信号Pを含んでいる。デバイスが、USBメモリカードのようにメモリ記憶装置として設計されている場合、動作信号W/Rは、任意のデータがインタフェース上を伝送されているかどうか(読み込み/書き込み)を示している。デバイスがUSBネットワークカードのように入力/出力装置である場合、動作信号W/Rは、任意のデータがインタフェース上を伝送されているかどうか(アップロード/ダウンロード)を示している。
図16を参照すると、インタフェース信号フレームワークを持つ回路図が説明されている。W/R動作信号は、インタフェースコントローラ509により供給され、データがUSBインタフェース上を伝送されるとすぐ、デバイスの外の部分に配置されているLEDのような信号光源がW/R信号を介してトリガされることができる。そのため、ユーザは、デバイスが誤ってシステムから外されることを防ぐために、外部信号光源114Cを通してインタフェースコントローラの実際の動作状態を確認できる。
デバイスが、標準のUSBインタフェーススロットソケットに対して使用される時、標準のUSBインタフェースはW/R信号を提供しないため、デバイス自身がデータ信号光源を有していなければならない。一方、W/R信号は、デバイス内に配置されている信号光源114Aをトリガすることができる。同じように、電源供給信号Pは駆動されるための同じ原理を提供する。再び、図16を参照すると、USBインタフェースが挿入されるとすぐに、インタフェースコントローラ509は、ホスト上に配置されている信号光源114Dをトリガするために、電源提供信号Pを提供することができる。信号光源114Dは、デバイスが電気消費動作の状態にあるか、または、電気消費警告の状態にあるかを示すために使用される。
本発明は、その好ましい実施形態を参照して説明されてきたが、付随する請求項において記載されている、本発明の精神から逸脱することなく修正または変更が容易にされてもよいことが理解されるべきである。
通常(従来)のUSBコネクタ(左側)と挿入されたソケット(右側)を説明する斜視図である。 本発明による低い高さのUSBコネクタの斜視図である。 本発明による低い高さのUSBコネクタを持つ2重インタフェースメモリカードのブロック図である。 本発明による低い高さのUSBコネクタを持つ2重インタフェースメモリカードの実施形態を説明する斜視図である。 本発明の低い高さのUSBコネクタを持つUSBインタフェースメモリカードの実施形態を説明する斜視図である。 本発明による、USBコネクタ無しの平面電極接点の分解された斜視図および組み立てられた斜視図である。 本発明による、USBインタフェースメモリカードのUSBコネクタ無しの平面電極接点のシステムブロック図である。 本発明による、USBインタフェースメモリカードのUSBコネクタ無しの平面電極接点の斜視図である。 本発明による、USBコネクタ無しの平面電極接点を持つ2重インタフェースメモリカードのシステムブロック図である。 本発明による、USBコネクタ無しの平面電極接点を持つ2重インタフェースメモリカードの横断面図である。 本発明の2重インタフェースメモリカードの分解した斜視図である。 本発明の2重インタフェースメモリカードの平面図である。 本発明の2重インタフェースメモリカードの底面図である。 カバーガードがメモリカードに取り付けられていることを説明する、本発明の2重インタフェースメモリカードの斜視図である。 本発明による、インタフェース信号のフレームワークを説明する略図である。 インタフェース信号のフレームワークに基づく回路図である。
符号の説明
100 USB低い高さのコネクタ
101 金属端子
102 2つの突起片
102A、112A 外部凹所
103 コネクタ部
104A 、113A、114 ケーシング
201、202 プリント回路基板
202A 回路部品
140 2重インタフェースコントローラ
150 システムコネクタ
160 内部メモリ
70 メモリカード
71 カバーガード
72 露出コネクタ
73、202B、202C 読み取り専用スイッチ
75、114A 信号光源
110、300A USBコネクタ
111、111A 金属接続片
112 フールプルーフ突起片
113 ベース
500、500A システム
501 USB金接点
502 USBコントローラ
503 メモリ部品アレイ
504 USB平面電極接点
505 コネクタ
506 コントローラ
507 メモリアレイのグループ
300 USBインタフェースコネクタ
400 インタフェース端
301 移動可能カバーガード
508 インタフェース信号フレームワーク
509 インタフェースコントローラ
VBUS 電源
P 電源供給信号
W/R 動作信号
GND グラウンド信号
h 標準のUSBインタフェーススロットソケットの内部空間の高さ
114C、114D 外部信号光源
114B 電源信号光源

Claims (6)

  1. USBインターフェースコネクタ(100)と、
    メモリーカード接点であるアプリケーションインターフェースコネクタ(150)と、
    データ保存のためのメモリアレイ(160)と、
    データをUSB信号とアプリケーションインターフェース信号とに変える2重インターフェースコントローラ(140)と、からなる2重インターフェースデバイスであって、
    前記USBインターフェースコネクタ(100)が、金属端子(101)及びコネクタ部(103)からなり、その厚みが標準のUSBインターフェーススロットソケットの内部空間と同じ高さ(h)であり、
    2重インターフェースデバイスが厚み(h)の平らなカード状の形状であることを特徴とする、2重インターフェースデバイス。
  2. 前記USBインターフェースコネクタ(100)が2つの突起片(102)を有することを特徴とする請求項1に記載の2重インターフェースデバイス。
  3. USB接触端(504)と、
    メモリーカード接点であるアプリケーションインターフェースコネクタ(505)と、
    データ保存のためのメモリアレイ(507)と、
    データをUSB信号とアプリケーションインターフェース信号とに変える2重インターフェースコントローラ(506)と、からなる2重インターフェースデバイスであって、
    前記USB接触端(504)が、ベース(113)及び突起片(112)と結合しケーシング(114)と一体にされたプリント回路基盤(202)からなり、当該USB接触端(504)の厚みが標準のUSBインターフェーススロットソケットの内部空間と同じ高さ(h)であり、
    前記ベース(113)はかみ合い力強化のための外部凹所(112A)を有し、
    2重インターフェースデバイスが厚み(h)の平らなカード状の形状であることを特徴とする、2重インターフェースデバイス。
  4. 読み込み専用スイッチを有することを特徴とする請求項1、2、又は3のいずれか1項に記載の2重インターフェースデバイス。
  5. 動作状態を示すための信号光源を有することを特徴とする請求項1、2、又は3のいずれか1項に記載の2重インターフェースデバイス。
  6. 取り外し可能なカバーガードを有することを特徴とする請求項1,2,又は3のいずれか1項に記載の2重インターフェースデバイス。
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