JP5034466B2 - デバイス機器、ホスト機器およびインターフェースシステム - Google Patents

Description

本発明は、デバイス機器、ホスト機器およびインターフェースシステムに関する。

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、ＵＳＢに含まれる給電用ラインを介して電力を供給する。このため、当該デバイス機器に電力供給機能を有するホスト機器が接続された場合、給電用ラインに両機器の電源が接続されて干渉するおそれがあった。

請求項１に記載のデバイス機器は、データ通信を制御するホスト機器と接続可能なデバイス機器であって、前記デバイス機器に前記ホスト機器を接続するためのＵＳＢ接続手段と、前記ＵＳＢ接続手段に含まれる電源用端子とは別の端子であって、デュアルロールデバイスにおいてホスト及びデバイスのいずれであるかの判別用としてＵＳＢ規格で定められたＩＤ端子を介して、電源からの電力を前記ホスト機器へ供給する供給手段と、前記電源用端子の電圧に基づいて前記ホスト機器が接続されたか否かを判定する判定手段とを備えることを特徴とする。
請求項５に記載のホスト機器は、デバイス機器と接続可能であり、データ通信を制御するホスト機器であって、前記ホスト機器に前記デバイス機器を接続するためのＵＳＢ接続手段と、前記ＵＳＢ接続手段に含まれる電源用端子とは別の端子であって、デュアルロールデバイスにおいてホスト及びデバイスのいずれであるかの判別用としてＵＳＢ規格で定められたＩＤ端子を介して、前記デバイス機器から供給される電力を受給する受給手段と、前記ＩＤ端子と前記電源用端子とを前記ホスト機器内で接続し、前記ＩＤ端子の電圧を所定電圧で前記電源用端子に与えることで前記デバイス機器が前記ホスト機器に接続されたことを示す接続手段とを備えることを特徴とする。
請求項８に記載のインターフェースシステムは、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のデバイス機器と、請求項５から請求項７のいずれか一項に記載のホスト機器とを有することを特徴とする。

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。
（第一の実施形態）
図１は、本発明の第一の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。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。

通常、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、トランジスタ１４と、抵抗器１５と、ダイオード１６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。

トランジスタ１４は、制御部１２からの指示によってオン／オフが制御される。トランジスタ１４がオンすると、電池１１の電力がトランジスタ１４およびダイオード１６を介してコネクタＲＣ１１のＩＤ端子へ供給される。トランジスタ１４の代わりに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、トランジスタ１４のベース端子を所定電位にするために配設されている。

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、ＶＢＵＳ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、トランジスタ１４のベース端子をＬレベルにしてトランジスタ１４をオンさせる。これにより、電池１１の電力がＩＤ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、トランジスタ１４のベース端子をＨレベルにしてトランジスタ１４をオフさせる。この場合のＵＳＢデバイス１０は、電池１１の電力をＵＳＢホスト５０へ供給しない。

以上説明した第一の実施形態によれば、以下の作用効果が得られる。
（１）ＵＳＢデバイス１０からＵＳＢホスト５０に対する電力供給のオン／オフを切替自在に構成したので、電力を供給させたくない場合には当該供給を止めることができる。

（２）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。

（３）ＵＳＢデバイス１０は、ＵＳＢ−ＯＴＧに準拠したＵＳＢケーブルがコネクタＲＣ１１に接続されたとしても、ＩＤ端子から出力する電力が当該ＵＳＢケーブルで短絡されることがない。ＵＳＢ−ＯＴＧに準拠した通常のＵＳＢケーブルは、「デバイス機器」側用のMini-BプラグのＩＤ端子がオープン（未接続）であり、「ホスト機器」側用のMini-AプラグのＩＤ端子がＧＮＤ端子とショート（接続）されている。したがって、ＵＳＢデバイス１０のコネクタＲＣ１１（Mini-Bレセプタクル）にＵＳＢ−ＯＴＧに準拠したＵＳＢケーブルのMini-Bプラグが接続されても、コネクタＲＣ１１のＩＤ端子を通して出力する電源がＵＳＢケーブルによって短絡されることがなく、安全である。

図２は、他の接続例を説明する図である。図２において、ＵＳＢデバイス１０およびＵＳＢホスト６０が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。なお、ＶＢＵＳ端子は、ＵＳＢホスト６０内で電源ライン（電池６３の正極側）と接続されている。

図２の構成によれば、ＵＳＢデバイス１０側は、ＶＢＵＳ端子の電圧をチェックすれば、ＵＳＢデバイス１０にＵＳＢホスト６０が接続されたか否かを判定することができる。また、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てもされなくても、自らの電源（電池１１）によって動作できる。

（第二の実施形態）
図３は、第二の実施形態によるＵＳＢホスト７０を例示する図である。ＵＳＢホスト７０は、制御部７２と、ホストコントローラ７１と、電圧変換部７３と、コネクタＰＬ２１を有する。なお、ＵＳＢホスト７０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７０は、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７１および制御部７２へ供給する。

制御部７２はマイクロコンピュータを含み、ＵＳＢホスト７０（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７１は、制御部７２からの指示を受けてＵＳＢホスト７０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７１の制御により、バスで起こる処理はすべてＵＳＢホスト７０から開始される。

コネクタＰＬ２１（Mini-Bプラグ）は図１において説明した同符号のコネクタと同様なので説明を省略する。電圧変換部７３は、コネクタＰＬ２１のＩＤ端子を介して受電した電圧（たとえばＤＣ１２Ｖ）を所定電圧（たとえばＤＣ５Ｖ）に変換し、変換後の電圧をコネクタＰＬ２１のＶＢＵＳ端子へ供給する。電圧変換部７３は、たとえば電圧レギュレータ、トランス、ＤＣ／ＤＣ変換器などで構成することができる。

以上説明した第二の実施形態によれば、ＵＳＢホスト７０に電圧変換部７３を設け、ＵＳＢデバイス１０から受電した電圧を電圧変換し、変換後の電圧をＵＳＢデバイス１０のＶＢＵＳ端子へ供給するようにしたので、ＵＳＢデバイス１０およびＵＳＢホスト７０間で使用する電圧が異なる場合にも、本発明を適用させることができる。

（変形例１）
電圧変換部７３が電圧を降圧する例を説明したが、電圧を昇圧する場合に用いてもよい。

（変形例２）
ホストコントローラ７１（または制御部７２）へ供給する電圧を変換するための電圧変換部を設けてもよい。

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。

以上の説明では、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。

本発明の第一の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。 ＵＳＢデバイスへ電力を供給するホスト機器が接続される場合を説明する図である。 第二の実施形態によるＵＳＢホストを例示する図である。

符号の説明

１０…ＵＳＢデバイス
１１…電池
１２、５２、６２、７２…制御部
１３…デバイスコントローラ
１４…トランジスタ
５０、６０、７０…ＵＳＢホスト
５１、６１、７１…ホストコントローラ
７３…電圧変換部

Claims (8)

1. データ通信を制御するホスト機器と接続可能なデバイス機器であって、
   前記デバイス機器に前記ホスト機器を接続するためのＵＳＢ接続手段と、
   前記ＵＳＢ接続手段に含まれる電源用端子とは別の端子であって、デュアルロールデバイスにおいてホスト及びデバイスのいずれであるかの判別用としてＵＳＢ規格で定められたＩＤ端子を介して、電源からの電力を前記ホスト機器へ供給する供給手段と、
   前記電源用端子の電圧に基づいて前記ホスト機器が接続されたか否かを判定する判定手段とを備えること
   を特徴とするデバイス機器。
2. 請求項１に記載のデバイス機器において、
   前記デバイス機器の動作を制御する制御手段を更に備え、
   前記制御手段は、前記電源からの電力が前記供給手段により供給されている状態で、前記電源からの電力を前記ＩＤ端子を介して前記ホスト機器へ供給するか否かを制御すること
   を特徴とするデバイス機器。
3. 請求項２に記載のデバイス機器において、
   前記ＵＳＢ接続手段により接続された前記ホスト機器を使用するか否かをユーザー操作に応じて設定する設定手段を更に備え、
   前記ホスト機器を使用しないと前記設定手段により設定されたとき、前記制御手段は、前記電源からの電力を前記ＩＤ端子を介して前記ホスト機器へ供給しないように制御すること
   を特徴とするデバイス機器。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のデバイス機器は、電子カメラであること
   を特徴とするデバイス機器。
5. デバイス機器と接続可能であり、データ通信を制御するホスト機器であって、
   前記ホスト機器に前記デバイス機器を接続するためのＵＳＢ接続手段と、
   前記ＵＳＢ接続手段に含まれる電源用端子とは別の端子であって、デュアルロールデバイスにおいてホスト及びデバイスのいずれであるかの判別用としてＵＳＢ規格で定められたＩＤ端子を介して、前記デバイス機器から供給される電力を受給する受給手段と、
   前記ＩＤ端子と前記電源用端子とを前記ホスト機器内で接続し、前記ＩＤ端子の電圧を所定電圧で前記電源用端子に与えることで前記デバイス機器が前記ホスト機器に接続されたことを示す接続手段とを備えること
   を特徴とするホスト機器。
6. 請求項５に記載のホスト機器において、
   前記ＩＤ端子の電圧を他の電圧に変換して前記所定電圧とする変換手段を更に備えること
   を特徴とするホスト機器。
7. 請求項６に記載のホスト機器において、
   前記変換手段は、前記ＩＤ端子の電圧を降圧することで前記所定電圧とすること
   を特徴とするホスト機器。
8. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のデバイス機器と、
   請求項５から請求項７のいずれか一項に記載のホスト機器とを有すること
   を特徴とするインターフェースシステム。
   

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