JP5803896B2 - 入出力装置 - Google Patents

Description

本開示は、情報端末機器の入出力用に用いられる入出力端子の機能を拡張させた入出力装置に関する。

一般に、携帯電話機等の情報端末機器により、テレビジョン放送等を受信するためには、情報端末機器内に専用の受信アンテナを設けるか、オーディオ信号を聞くためのイヤホン端子からアンテナ入力を取り込むかのいずれかの方法が用いられている。

また、テレビジョン受像機の小型化に伴ってその移動が簡単にできるようになったこともあり、家庭内の台所など、テレビジョン放送用のアンテナコンセントがない部屋でテレビジョン放送を受信したいという要求もある。このような場合、電力伝送用のケーブルをテレビジョン放送用のアンテナとして利用することも提案されている（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１に記載の技術では、電力伝送用ケーブルの電源回路側に設けた高周波遮断用のインダクタと、携帯端末側に設けた高周波遮断用のインダクタとの距離を、受信するテレビジョン放送等の搬送周波数の１／４波長の整数倍に設定している。これにより、広い周波数帯域のテレビジョン放送等の受信が可能になる。

また、アンテナとして使用するケーブルに、周波数が重複する別の信号を伝送させる際に、コネクタを共有化しても十分なアンテナ特性を得られる受信装置が、本発明者等により提案されている（特許文献２参照）。

特開２０１０−１５７９９１号公報 特開２０１０−２１９９０４号公報

しかしながら、従来のイヤホンアンテナや電力伝送用ケーブルを利用するアンテナでは、そのための専用のコードやケーブルが必要であり、例えばその他の信号伝送と兼用することは難しいという問題があった。また、情報端末機器内に専用のアンテナを設けるのは、情報端末機器の薄型化と小型化に対しては障害となっていた。

本開示は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、情報処理端末機器の入出力端子に接続されるケーブルを介して、ＦＭラジオやテレビジョンなどの電波を受信できる入出力装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本開示の入出力装置は、情報端末機器に設けられる入出力コネクタの情報端子のうち、少なくとも１の情報端子が、汎用インターフェース規格に基づく規格情報端子としての機能とアンテナ入力端子としての機能とを兼ね備える入出力装置である。この入出力装置における入出力コネクタには、アンテナ入力端子としての第１の接続部が設けられるとともに、入出力ケーブルを接続する第２の接続部が設けられている。そして第１の接続部と第２の接続部は、入出力コネクタが固定される基板において分離されていることを特徴としている。
ここで、規格情報端子の機能としては、情報端末機器の内部の動作を切り替えるための情報端子としての機能を有することが好ましい。更に、規格情報端子の機能として、入力される情報信号の電位により、その情報の内容が判別される情報端子としての機能を有するか、アンテナ入力端子から入力される受信信号より低い周波数の情報端子として機能することが好ましい。
また、好ましくは、少なくとも１の情報端子は、接続期間内での変化点以外では安定電位を示す情報端子であり、接続相手機器の判別に用いられる情報端子であり、例えばＩＤ端子であり、入出力コネクタはＵＳＢコネクタである。

そして、アンテナ入力端子に入力されるアンテナ信号は、ＦＭ帯、ＶＨＦ帯、またはＵＨＦ帯のいずれかまたは複数の帯域の放送波信号であり、少なくとも１の情報端子が接続されるライン（例えば、ＩＤライン）には、これらの複数の帯域の周波数を通過させるコンデンサが接続されている。また、少なくとも１の情報端子が接続されるラインには、コンデンサと並列に前記帯域の周波数に対してハイインピーダンスとなる高域周波数遮断素子が接続されている。

更に、本開示の入出力装置では、ＵＳＢコネクタの基板上の各ピンを接続する端子の配置を工夫することにより、テレビジョン信号のＵＨＦ帯を超えるギガヘルツ帯までの良好な通過特性が得ることができた。

本開示の入出力装置によれば、情報端末機器側にアンテナ用の新たなコネクタのスペースを用意する必要がないので、情報端末機器の更なる小型化、薄型化を実現することが可能となる。また、ＭＨｚ帯からＧＨｚ帯までの幅広い帯域の信号を通過させることができるという作用効果が確認された。

本開示の入出力装置の実施の形態例の概要を示す図である。 一方の側にＵＳＢコネクタが接続され、他方の側にＳＭＡコネクタが接続されたＵＳＢ−ＳＭＡ変換ケーブルの例を示した図である。 図２で示したＵＳＢ−ＳＭＡ変換ケーブルのサンプル（５個）の周波数特性が略同じ結果になったことを示す図である。 図２で示したＵＳＢ−ＳＭＡ変換ケーブルを用いてＵＳＢ2.0の差動信号の伝送試験を行ったアイパターンを示す図である。 本開示の入出力装置に外部アンテナユニットに接続するための同軸ケーブルとＵＳＢケーブルの両方を接続した他の実施の形態例を示す概念図である。 図５の同軸ケーブルとＵＳＢケーブルの両方をＵＳＢ入出力装置に接続する際の具体的な接続関係を示す図である。 ＵＳＢケーブルとイヤホンコードを接続して作製したイヤホンアンテナの例を示す図である。 図７のイヤホンアンテナの具体的な接続構成を示す図である。 図７のイヤホンアンテナの周波数−利得（ピークゲイン）特性を測定した図である。 本開示の入出力装置においてギガヘルツ帯の通過特性を得るための基板構造を示す図である。 図１０に示した基板構造にしたときの、ＵＳＢ−ＳＭＡ変換ケーブルのサンプル（１個）の周波数特性を示す図である。 本開示の入出力装置において、ＵＳＢ端子とＭＨＬ端子の機能を比較した図である。 本開示の入出力装置に用いられる、ＨＤＭＩ規格準拠のシステム構成例（接続例）を示す図である。 本開示の入出力装置に用いられる、ＨＤＭＩ規格準拠のケーブル使用を示す図である。 本開示の入出力装置に用いられる、ＨＤＭＩ規格準拠のコネクタの構成を示す図である。 本開示の入出力装置に用いられる、ＨＤＭＩ規格準拠のＨＥＡＣ時の構成例を示す図である。 本開示の入出力装置に用いられる、ＨＤＭＩ規格準拠のコネクタの構成の変形例を示す図である。 本開示の入出力装置に用いられる、ＨＤＭＩ規格準拠のコネクタの構成の他の変形例を示す図である。

最近の情報端末機器の更なる小型化、薄型化に伴い、情報端末機器側でテレビジョン放送の電波を受信するために必要とされるアンテナや、外部アンテナと接続する専用コネクタを設けるスペースの確保が難しくなっている。例えば、テレビジョン放送の電波を受信するためのアンテナとして、イヤホンアンテナが発明者等により既に数多く提案されている。しかし、このイヤホンアンテナに必要とされるイヤホン用の端子の径の大きさが、情報端末機器の薄型化を更に進める上で１つの障害にもなっている。

このため、最近の薄型の情報端末機器では、イヤホン端子を持たずに、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）端子のみを設けているものが多い。このような情報端末機器では、ＵＳＢ端子を使って、ホストコンピュータから情報端末機器への充電を行うとともに、ホストコンピュータと情報端末機器との間でさまざまな信号伝送を行っている。

発明者等は上述の問題を解決するために、情報端末機器に必ず搭載されるＵＳＢ端子を使って、テレビジョン放送等を受信することができないかと考えた。そして、様々な思考と実験を試みてきた。その結果、イヤホン用の端子や外部アンテナ用の専用のコネクタを設けなくても、テレビジョン放送等の電波を受信できる入出力装置を案出したのである。

以下、図１〜図１１を参照して、本明細書に開示する実施の形態例（以下、「本例」という。）を説明するが、説明は以下の順に行うこととする。なお、以下の説明ではＵＳＢ端子を用いた入出力装置について説明するが、本開示はＵＳＢ入出力装置に限定されるものではなく、図１３〜図１６に示すような汎用インターフェース規格に基づく規格情報端子を含む入出力装置一般に適用できるものである。
１．ＵＳＢ−ＳＭＡ変換ケーブルの外部アンテナへの接続検証
２．ＵＳＢ−ＳＭＡ変換ケーブルの具体例
３．ＵＳＢ機能の維持についての検証
４．同軸ケーブルとＵＳＢケーブルの接続例
５．イヤホンアンテナへの応用例
６．ギガヘルツ帯の通過特性を得るためのＵＳＢ入出力装置の基板構造
７．ＵＳＢ端子とＭＨＬ端子の機能比較
８．ＨＤＭＩ規格準拠のシステム構成

＜１．ＵＳＢ−ＳＭＡ変換ケーブルの外部アンテナへの接続検証＞
図１は、本例の入出力装置の一例を示す図である。図１に示すように、情報端末機器（以下、「セット」または「セット基板」ということもある。）側にＵＳＢケーブル接続用のメス型のＵＳＢコネクタが設けられる。このセット側に設けられるＵＳＢコネクタを、以下「セット側ＵＳＢ−Ｂコネクタ１０」という。

そして、適当な長さの同軸シールド線の一端にオス型のＵＳＢコネクタを取り付け、その他端にＳＭＡ（Sub Miniature Type A）コネクタを取り付けている。以後、このオス型のＵＳＢコネクタを、セット側ＵＳＢ−Ｂコネクタ１０と区別するために、「ケーブル側ＵＳＢ−Ｂコネクタ１５」という。なお、ＳＭＡコネクタは、通常測定用コネクタとして用いられるものである。セット側ＵＳＢ−Ｂコネクタ１０は、図１の太い点線で示す部分であり、ケーブル側ＵＳＢ−Ｂコネクタ１５は図１の細い点線で示す部分である。それぞれが、１ピン〜５ピンで接続されるとともに、基板上に固定されている。なお、この関係は後述する図６、図８でも同じである。

まず、図１を参照して、ＵＳＢコネクタの一般的な構造を説明し、その後、本例のＵＳＢ入出力装置の具体的構成について説明する。
一般に、セット側ＵＳＢ−Ｂコネクタ１０（メス型）とケーブル側ＵＳＢ−Ｂコネクタ１５（オス型）とも、１ピン〜５ピンで示される５個の接続ピンとシールド端子を有している。これらのセット側ＵＳＢ−Ｂコネクタ１０及びケーブル側ＵＳＢ−Ｂコネクタ１５としては、通常、μＵＳＢ−Ｂコネクタが用いられる。
Ｂコネクタは一般にセット側に用いられるコネクタであり、これに対して、図５で後述するように、ホストコンピュータ側に接続されるＵＳＢコネクタとしては、通常、ホストコンピュータ側から電源を供給できるＡタイプのＵＳＢコネクタが用いられる。
なお、最近ではセット側ＵＳＢコネクタとして、ＡタイプあるいはＡＢタイプ（ホスト側とセット側の両方に兼用されるコネクタ）のμＵＳＢコネクタを用いることも考えられているが、ここではセット側のＵＳＢコネクタをＢタイプ、ホスト側のＵＳＢコネクタをＡタイプとして取り扱うこととする。

図１に示すように、セット側ＵＳＢ−Ｂコネクタ１０の１ピンは、電圧供給用のＶｂｕｓ／ＭＩＣ端子であり、この１ピンを経由して不図示のホストコンピュータ側から情報端末機器（セット）への給電がなされるとともに、セットに接続されたイヤホンマイクなどに電圧が供給される。このセット側ＵＳＢ−Ｂコネクタ１０の１ピンが接続されるラインには、高周波遮断用のフェライトビーズ１１が直列に接続されている。以下、フェライトビーズを単に「ＦＢ」と略記することもある。

セット側ＵＳＢ−Ｂコネクタ１０の２ピンと３ピンは、差動信号の送受信に関係する信号ラインの端子であり、この端子に音声信号が入力される場合には、２ピン（Ｄ−端子）がＬチャンネルの端子、３ピン（Ｄ＋端子）がＲチャンネルの端子となる。この差動で用いられる２ピンと３ピンが接続されるラインには、コモンモードチョーク１２が接続されている。そして、このコモンモードチョーク１２によって高周波信号が遮断されて、音声信号のみが通過するようになっている。以下の説明では、この高周波信号を「ＲＦ信号」または「アンテナ信号」ということもある。

セット側ＵＳＢ−Ｂコネクタ１０の４ピンは、差し込まれたプラグの種類と、そのプラグが何に使われるのかという用途を識別するためのＩＤ端子（ＩＤはIdentificationの略、「識別端子」ともいう。）である。
図１に示すように、本例のセット側ＵＳＢ−Ｂコネクタ１０では、このＩＤ端子として使われる４ピンを、テレビジョン放送等を受信するためのアンテナ端子に用いている。このため、４ピンが接続されるラインに約１０００ｐＦのコンデンサ１４を直列接続し、このコンデンサ１４を介して４ピンに供給されたアンテナ信号をセット内の不図示のチューナー回路（図１のＡＮＴ）に供給する。

また、セット側ＵＳＢ−Ｂコネクタ１０の４ピンは、通常のＩＤ端子として利用されるピンである。通常のＩＤ端子としての機能を実現する上では、テレビジョン等の高周波信号は不要であるから、これを取り除くために、４ピンが接続されたラインには、コンデンサ１４と並列に高周波信号遮断素子としてのＦＢ１３が接続されている。これによりテレビジョン信号などの高周波のアンテナ信号が除かれたＩＤ信号が、セット側の不図示のＩＤ識別回路に出力される。
なお、セット側ＵＳＢ−Ｂコネクタ１０の５ピンは、接地用のグランド端子であり、この５ピンが接続されるラインは、後述するケーブル側ＵＳＢ−Ｂコネクタ１５及びセットの外部シールドと接続され、接地されている。

また、上述したように、図１に示すＵＳＢ−ＳＭＡ変換ケーブルは、同軸シールド線１７の一端に設けられた基板に、オス型のケーブル側ＵＳＢ−Ｂコネクタ１５を接続した所謂同軸ケーブルである。このケーブル側ＵＳＢ−Ｂコネクタ１５としても、セット側ＵＳＢ−Ｂコネクタ１０と同様に、μＵＳＢコネクタが用いられるが、Ｂタイプ以外にもＡタイプあるいはＡＢタイプのμＵＳＢコネクタを用いてもよい。

ケーブル側ＵＳＢ−Ｂコネクタ１５のＩＤ端子（４ピン）とグランド線の間には、抵抗器１６が接続されており、セット側では、抵抗器１６の値でどんな用途のＵＳＢコネクタが接続されているのか、そしてそのケーブルがどのように使われているかを認識することができる。
なお、この抵抗器１６に関しては、現段階ではイヤホンマイクのみの規定になっているが、今後はイヤホンマイク以外の他の用途にも使われることが予定されている。但し、電源が供給されたかどうかの認識は、後述するように、Ｖｂｕｓ端子に電圧を印加し、かつ２ピン（Ｄ−端子）と３ピン（Ｄ＋端子）を短絡（ショート）させて充電を開始することで行われる。

また、図１に示すＳＭＡコネクタ１８は、外部アンテナ線や家庭等のアンテナ端子からのケーブルが接続される端子であり、一般には測定用コネクタとして知られている。このＳＭＡコネクタ１８の特性インピーダンスは５０Ωであり、ＳＭＡコネクタ１８は、主にマイクロ波の無線通信機器に古くから使われている。この図１に示したＵＳＢ−ＳＭＡ変換ケーブルを用いてセット側でテレビジョン信号等の放送波を受信する実験を行った。

具体的には、図１に示すように、約１０ｃｍの長さに切断した同軸シールド線１７の内部導体である芯線１９をケーブル側ＵＳＢ−Ｂコネクタ１５の４ピンのラインに接続した。また、同軸シールド線１７の外部導体である金属シールド２０をケーブル側ＵＳＢ−Ｂコネクタ１５の５ピンのラインに接続した。ケーブル側ＵＳＢ−Ｂコネクタ１５の１ピン〜３ピンは、何も接続せずに開放（オープン）して、ＵＳＢ−ＳＭＡ変換ケーブルを作製した。

＜２．ＵＳＢ−ＳＭＡ変換ケーブルの具体例＞
図２は、上述したＵＳＢ−ＳＭＡ変換ケーブルのサンプルを示したものである。（Ａ）は上側から見た平面図、（Ｂ）はケーブル側ＵＳＢ−Ｂコネクタ１５の断面図、（Ｃ）はＳＭＡコネクタ１８の断面図、（Ｄ）は正面図である。各図の寸法はＵＳＢコネクタ及びＳＭＡコネクタの標準規格に基づいている。なお、図２において図１と同じものは同一の符号を付している。

図２に示すように、作製したＵＳＢ−ＳＭＡ変換ケーブルのサンプルとしては、長さ約１０ｃｍ、直径２．６ｍｍの同軸シールド線１７を用いている。また、図２（Ｂ）に示すように、断面が長方形状をしたケーブル側ＵＳＢ−Ｂコネクタ１５の狭い方の辺幅は７ｍｍであり、今後更に薄型化が進むと考えられる携帯電話機等の接続端子として好適なものとなっている。

図２に示したＵＳＢ−ＳＭＡ変換ケーブルのサンプル５個を、順次、セット側ＵＳＢ−Ｂコネクタ１０に接続して、テレビジョン電波等の高周波信号の伝送特性を調べた。図３は、その結果をプロットした図である。

日本のテレビジョン放送では９０〜１０８ＭＨｚ（１〜３ｃｈ）、１７０〜２２２ＭＨｚ（４〜１２ｃｈ）のＶＨＦ帯域と、４７０〜７７０ＭＨｚ（１３〜６２ｃｈ）のＵＨＦ帯域が使用されている。なお、ＶＨＦ帯のうち、９０〜１０８ＭＨｚをＶＨＦ−Ｌ（ローバンド）帯といい、１７０〜２２２ＭＨｚをＶＨＦ−Ｈ（ハイバンド）帯と分けて呼ぶこともある。

図３を見ると、これらのテレビジョン放送の全帯域の高周波信号の通過特性がＵＳＢ−ＳＭＡ変換ケーブルの５つのサンプルで略同じ結果になっていることが分かる。つまり、ＵＳＢ−ＳＭＡ変換ケーブルの５個のサンプルとも、ＦＭ帯（７０〜９０ＭＨｚ）、ＶＨＦ帯、ＵＨＦ帯のいずれの周波数帯においても挿入損失は１ｄＢ以下であり、伝送劣化が少ないことを示している。このことから、通常のＵＳＢケーブルのＩＤ端子をテレビジョン等のアンテナ信号の受信に使用しても、実用上問題がないことが分かった。

＜３．ＵＳＢ機能の維持についての検証＞
また、セット側ＵＳＢ−Ｂコネクタ１０及びケーブル側ＵＳＢ−Ｂコネクタ１５のＩＤ端子をアンテナ伝送に用いることで、本来のＵＳＢ機能が維持されるか否か、言い換えるとＵＳＢの機能が劣化しないかどうかについて検証した。図４は、ＵＳＢ機能が維持されているかを調べるアイパターン４０を示した図である。

アイパターン４０は、アイダイヤグラムあるいはアイ開口率ともいい、信号波形の遷移を多数サンプリングして重ね合わせ、これをグラフィカルに表示したものである。横軸は時間、縦軸は電圧を表わしている。このアイパターン４０を見て、信号波形が同じ位置(タイミングと電圧)で複数重ね合っていれば、品質の良い波形とされ、 逆に、信号波形の位置(タイミングと電圧)がずれている場合は、品質の悪い波形とされる。また、伝送特性の悪いものは、中央の六角形の形（テンプレート４３）が薄く扁平な形状になり、その面積が小さくなることも知られている。

ＵＳＢ2.0機能の充足条件を示す規格では、Ｄ＋＝０．４Ｖ、Ｄ−＝−０．４Ｖの信号
線を通る、位相が１８０°異なる差動信号４１、４２を同時に表示し、この表示されたアイパターンにおいて、差動信号の波形が六角形状のテンプレート４３を囲む構成になることが要求されている。なお、ＵＳＢ2.0の規格では、ＵＳＢ信号伝送のクロックは４８０
Ｍｂｐｓである。
このテストは、信号線とテンプレートの関係が人間の目が開いた形に似ていることから、アイパターンテスト（またはアイダイヤグラムテスト）と呼ばれる。

図４を見ると、Ｄ＋＝０．４Ｖ、Ｄ−＝−０．４Ｖの平行線の間に、２ピンと３ピンが接続されるラインを伝搬する差動信号４１、４２が入り、更にこれらの２つの差動信号４１、４２が囲む領域内に六角形状のテンプレート４３が入っていることが分かる。つまり、図４は、ＵＳＢ端子の４ピンをアンテナとして利用した場合でも、アイパターンテストに合格していること、言い換えるとＵＳＢ規格を満たしていることを示している。このことから、図２に示したＵＳＢ−ＳＭＡ変換ケーブルのＳＭＡコネクタにダイポールアンテナや屋外のアンテナを接続しても、ＵＳＢ機能は維持されることが判明した。

＜４．同軸ケーブルとＵＳＢケーブルの接続例＞
図５、図６は、入出力装置に、図１に示したＵＳＢ−ＳＭＡ変換ケーブルと同様の同軸ケーブルと、通常のＵＳＢケーブルの２つを接続した実施の形態例を示している。図５は概略構成図、図６はその接続関係を詳細に示した図である。なお、図５では、同軸ケーブル１７の他端にＳＭＡコネクタ１８（図１参照）ではなく、直径３．５ｍｍの２極プラグ２３を接続した例を示している。この２極プラグ２３を「Φ3.5 2極プラグ」という。２極プラグ２３の代わりにＳＭＡコネクタ１８、または、通常テレビで使われているＦコネクタを用いることも可能である。以下、図１、２及び図５、６に示すテレビジョン信号等の放送波を受信するケーブルをＵＳＢケーブルと区別して、単に「同軸ケーブル」と呼ぶことにする。

図５に示す接続例では、ケーブル側ＵＳＢ−Ｂコネクタ１５に、同軸ケーブル（同軸シールド線）１７の他に、ＵＳＢケーブル２１が接続されている。そして、このＵＳＢケーブル２１の他端には、ホストコンピュータ側と接続するためのケーブル側ＵＳＢ−Ａコネクタ２２が接続される。このＵＳＢケーブル２１を通じて不図示のホストコンピュータ側からセット側に電源が供給される他、音声信号等を含む各種の情報信号が供給される。

なお、同軸ケーブル１７の他端には、通常はテレビジョンの入力に使われているＦコネクタが接続されて、家庭内のアンテナ端子に接続される。
しかし、情報端末機器を利用する上で、専用の収納型ロッドアンテナを利用してテレビジョン放送波を受信したいという要求もある。このため、ＳＭＡコネクタ１８の代わりに上述した２極プラグ２３または、その他の小型の同軸コネクタを接続して用いることも今後は増えていくと考えられる。

この２極プラグ２３は、ロッドアンテナ２５を有するアンテナユニットの基板２４のコネクタである２極ジャック２６に挿入して用いられる。この基板２４の２極ジャック２６を「Φ3.5 2極ジャック」と呼ぶ。この２極プラグ２３と２極ジャック２６を接続することで、情報端末機器（セット）とテレビジョン信号受信用のアンテナを直接接続することが可能となる。このため、ＵＳＢケーブル２１を接続してもホストコンピュータ側からのノイズを受けにくく、安定した放送波の受信ができるようになる。また、アンテナユニットが別体なので、持ち運びができるという利点もある。

図６は、図５の接続関係の詳細を、ＵＳＢ入出力端子のピンレベルで示した詳細図である。図１に示す部材と同一の部材は同一符号を付している。セット側ＵＳＢ−Ｂコネクタ１０の構造は図１のものと同一なのでその説明は省略する。
図６に示すように、ＵＳＢ入出力装置である、セット側ＵＳＢ−Ｂコネクタ１０にケーブル側ＵＳＢ−Ｂコネクタ１５が接続されている。上述したように、図１の例では、このケーブル側ＵＳＢ−Ｂコネクタ１５に同軸ケーブル（ＵＳＢ−ＳＭＡ変換ケーブル）１７のみが接続されていた。

図６に示す接続例では、ケーブル側ＵＳＢ−Ｂコネクタ１５の一端に、２極プラグ２３が接続された同軸ケーブル１７の他に、通常のＵＳＢケーブル２１を接続している。図５で示したように、ＵＳＢケーブル２１の一端には、Ｂタイプのケーブル側ＵＳＢ−Ｂコネクタ１５が接続され、他端にはホストコンピュータに接続するためのＡタイプのケーブル側ＵＳＢ−Ａコネクタ２２が接続される。このＵＳＢケーブル２１の電源供給ラインが接続される１ピンには、セット側で高周波遮断用のＦＢ２７が接続されるとともに、ホスト側でも同様に高周波遮断用のＦＢ３０が接続されている。このＦＢ２７、３０は、電流が流れても高周波特性を維持することができるフェライトビーズ（ＦＢ）であり、後述するグランドラインに接続されるＦＢ２９、３２とはその特性が異なる。

また、ＵＳＢケーブル２１の差動信号ラインが接続される２ピンと３ピンには、セット側とホスト側のそれぞれにコモンモードチョーク２８、３１が接続されている。更に、ＵＳＢケーブル２１のグランドラインには、セット側にＦＢ２９が、ホスト側にＦＢ３２が接続される。このグランドラインに挿入されるＦＢ２９、３２は、コイルの周りに磁性材料を配置して、高周波的に高いインピーダンスが高い状態、つまり高周波損失が多い状態を作る。そして、高周波電流を熱に変えて、高周波電流を除去するようにしている。
但し、ホスト側のＦＢ３０及び、コモンモードチョーク３１、グランドラインに接続されるＦＢ３２は、ＵＳＢ特性と同軸ケーブル１７のＲＦ特性が維持されるという前提で、ＵＳＢケーブル２１の特性上、電源ノイズの影響が少ない場合は、なくても問題ない。

なお、ケーブル側ＵＳＢ−Ｂコネクタ１５が接続される基板は、共通の基板として利用する場合は、お互いが干渉しないように配慮し、できるだけ離す必要がある。ここでは同軸ケーブル１７が接続される第１の基板３３と、ＵＳＢケーブル２１が接続される第２の基板３４に分離している。この第１の基板３３が第１の接続部となり、第２の基板３４が第２の接続部となる。この分離により、ＵＳＢケーブル２１側の信号と同軸ケーブル１７側の信号とのクロストークがなくなり、同軸ケーブル側でより安定した放送波の受信が可能となる。

このように、ケーブル側ＵＳＢ−Ｂコネクタ１５に、ＵＳＢケーブル２１と同軸ケーブル１７の両方を取り付けることにより、ＵＳＢケーブル２１を用いたホストコンピュータとの通信及び充電と、同軸ケーブル１７を用いたアンテナユニットからの放送波の受信が同時に可能となる。

＜５．イヤホンアンテナへの応用例＞
図７は、長さ３７．５ｃｍの同軸シールド線５１と長さ６２．５ｃｍのイヤホンコード５５、５６を接続して作製した、全長約１ｍのイヤホンアンテナ５０を示した図である。
このイヤホンアンテナ５０は、一種のモノポールアンテナであり、同軸シールド線５１とイヤホンコード５５、５６の全体の長さでテレビジョン放送のＶＨＦ帯の電波を受信できるアンテナを構成し、同軸シールド線５１の部分でテレビジョン放送のＵＨＦ帯の電波を受信できるアンテナを構成している。

セットに接続するために同軸シールド線５１に取り付けられるオス型のケーブル側ＵＳＢ−Ｂコネクタ５３は、図１のケーブル側ＵＳＢ−Ｂコネクタ１５と同じものであるが、図８で後述するように、１ピン〜５ピンの接続構成が異なる。
一方、イヤホンコード５５、５６に接続されるコネクタは、図２に示すＳＭＡコネクタ１８ではなく、通常のイヤホンコード５５、５６と同軸シールド線５１とを基板を介して接続するための接続部５４であり、この接続部５４は樹脂でモールドされている。この接続部５４がイヤホンコード５５、５６と同軸シールド線５１との境界部になる。イヤホンコード５５、５６は、固定部５９までは一体に接続されているが、固定部５９から先は分離されて、それぞれＬ側イヤホン５７とＲ側イヤホン５８に接続されている。
なお、本例では、同軸シールド線５１とイヤホンコード５５、５６の接続に基板を介して樹脂モールドで形成したが、これに代えてイヤホンジャックとイヤホンプラグでの接続で構成することも可能である。

このイヤホンアンテナ５０の全長は、約１ｍとし、同軸シールド線５１の長さは３７．５ｃｍにした。ここでは、人体に取りつけて使用すると周波数が、更に低い方に動くことを考慮してイヤホンアンテナの全長を決めている。つまり、このイヤホンアンテナ５０では、テレビジョン放送のＶＨＦ−Ｈ帯とＵＨＦ帯の両方が受信できるように、同軸シールド線の長さを２００ＭＨｚの約１／４波長（λ／４）の３７．５ｃｍに調整した。また、ＵＨＦ帯（４４０〜７７０ＭＨｚ）は、略２００ＭＨｚの高調波帯に相当するため、このイヤホンアンテナ５０によりＵＨＦ帯のテレビジョン放送の電波も受信可能となる。

図８は、図７に示したイヤホンアンテナ５０と同じイヤホンアンテナ６０の具体的接続関係を示す図である。同軸シールド線６１に接続されるケーブル側ＵＳＢ−Ｂコネクタ６２は、オス型のコネクタであり、これがメス型のセット側ＵＳＢ−Ｂコネクタ１０に接続される。なお、セット基板側に取り付けられるメス型のセット側ＵＳＢ−Ｂコネクタ１０は、図１に示したものと同じなので説明は省略する。

図８の例では、同軸シールド線６１の長さを、図７の同軸シールド線５１と同じ長さの３７．５ｃｍとしている。同軸シールド線６１側の基板上に設けられるケーブル側ＵＳＢ−Ｂコネクタ６２が、図１のケーブル側ＵＳＢ−Ｂコネクタ１５と異なる点は、ケーブル側ＵＳＢ−Ｂコネクタ６２の各端子（１ピン〜５ピン）に接続されるライン構成である。

同軸シールド線６１側の基板に配置されるオス型のケーブル側ＵＳＢ−Ｂコネクタ６２は、セット基板側に配置されるメス型のセット側ＵＳＢ−Ｂコネクタ１０に対向して設けられている。このケーブル側ＵＳＢ−Ｂコネクタ６２の１ピンは電力供給用の端子であり、マイクロホン６３に接続され、更にこのラインには高周波信号を遮断するためのＦＢ６４が直列に接続されている。

ケーブル側ＵＳＢ−Ｂコネクタ６２の２ピンと３ピンは、ＲとＬの音声信号を差動で伝送する信号ラインに接続されており、このラインにも高周波信号遮断用のＦＢ６５，６６が接続されている。更にケーブル側ＵＳＢ−Ｂコネクタ６２の５ピンのグランドラインにもＦＢ６７が接続されている。なお、通常のＵＳＢケーブル伝送機能とテレビジョン信号のような高周波信号のアンテナ機能の両方を満足させるためには、グランドラインに挿入されるＦＢ６７の直流抵抗は１Ω以下とすることが望ましい。

このように、ＦＢ６７の抵抗値を１Ω以下とすることが好ましいが、仮にこの１Ωの値でオーディオのアイソレーションが取れない場合には、ＦＢ６７の値を０Ωにしても利用できる。つまり、アンテナ特性が落ちるが、ＦＢ６７なしでも４ピンのＩＤ端子をアンテナ端子として使用することが可能である。また、ＵＨＦのハイバンドの特性が多少劣化することを容認するならば、ＩＤ端子のラインとグランドラインの間のコンデンサ７１ｄを挿入しなくても、アンテナ端子としての機能を維持することができる。

また、ケーブル側ＵＳＢ−Ｂコネクタ６２の１ピン、２ピン、３ピンのラインは、マイクロホン６３及びＬとＲのイヤホン６８、６９を経由してグランドライン（５ピンのライン）と接続されている。
特に本例のイヤホンアンテナ６０においては、後述するように、同軸シールド線６１の外皮導体である金属シールド７２が、ケーブル側ＵＳＢ−Ｂコネクタ６２のＩＤ端子（４ピン）に接続されている点が重要な意味を持つ。図６に示すように、このＩＤ端子に接続される金属シールド７２は、接地線とは異なるシールド用のラインである。

また、オス型のケーブル側ＵＳＢ−Ｂコネクタ６２を、メス型のセット側ＵＳＢ−Ｂコネクタ１０に挿入した際に、テレビジョン放送等の電波を受信できるアンテナが刺さったかどうかの判別（検知）を行う必要がある。このため、ケーブル側ＵＳＢ−Ｂコネクタ６２のＩＤ端子（４ピン）が接続されるラインと５ピンが接続されるグランドラインの間に、抵抗器７０を挿入している。この抵抗器７０の抵抗値は、ケーブル側ＵＳＢ−Ｂコネクタ６２の種類、言い換えるとこのコネクタがどのような用途に使われているかにより異なった抵抗値とされる。したがって、この抵抗器７０の値（抵抗値）を検出することで、テレビジョン放送等のアンテナ機能を持つＵＳＢコネクタが挿入されたことを検出することができる。

一般に従来のイヤホンアンテナでテレビジョン放送等の電波を受信する場合には、Ｒのイヤホンケーブルを構成している信号線と、Ｌのイヤホンケーブルを構成している信号線とをそれぞれ１本のアンテナ線として機能させている。このイヤホンアンテナでは、同軸ケーブルの芯線とグランド線の間で電波の伝送が行われ、伝送されたアンテナ信号がピンジャックコネクタによりテレビジョン放送等の受信機に入力される。

しかし、ＵＳＢ2.0の信号転送に用いられる転送クロックは４８０Ｍｂｐｓであり、こ
のクロック信号は信号線とグランド線間で動作するため、ＵＳＢケーブルのグランドをテレビジョン信号のアンテナとして使うと、このアンテナにはテレビジョン等のＲＦ信号に加えて、ＵＳＢの４８０Ｍｂｐｓのクロック信号が重畳された状態になる。このため、ＵＳＢケーブルをテレビジョン放送用のアンテナとして利用する場合には、従来のイヤホンアンテナと同じ接続では、テレビジョン放送等の高周波信号の伝送に使用することができない。なお、ＵＳＢ2.0の４８０Ｍｂｐｓのクロックは、２４０ＭＨｚの周波数に相当す
るので、特に悪影響を受けるのはＶＨＦ−Ｈ帯になる。

以上のイヤホンアンテナの問題点を考慮した上で、本例のイヤホンアンテナでは、図６に示すように、電圧ライン（１ピン）、信号ライン（２ピン、３ピン）、及びグランドライン（５ピン）とＩＤライン（４ピン）の間に、高周波的な結合を促進するためのコンデンサ７１ａ〜７１ｄを挿入している。コンデンサ７１ａ〜７１ｄの値は、略１０００ｐＦである。

また、ケーブル側ＵＳＢ−Ｂコネクタ６２の１ピン〜３ピンが接続されるラインと、５ピンが接続されるラインにはＦＢ６４〜６７が接続されており、これらのラインを通して、テレビジョン信号等のアンテナ信号がセット側ＵＳＢ−Ｂコネクタ１０に入力しないように構成されている。つまり、高周波的に遮断されている。

また、図８に示すイヤホンアンテナ６０は、ＩＤ端子のラインをテレビジョン放送用のアンテナ入力に使用しているため、４ピンが接続されるＩＤラインにはフェライトビーズ（ＦＢ）は接続されていない。言い換えると、ケーブル側ＵＳＢ−Ｂコネクタ６２の１ピン〜３ピンが接続されるラインと、５ピンが接続されるグランドラインにはＦＢ６４〜６６が接続されているが、４ピンが接続されるラインにはＦＢが接続されていない。つまり、４ピンのラインのみが高周波的に遮断されておらず、このラインを通してテレビジョン等のアンテナ信号がセット側に送られるようになっている。

そして、これらのＦＢ６４〜６６手前までの各ラインで発生するアンテナ信号の電波を、コンデンサ７１ａ〜７１ｄを介して積極的にＩＤラインに重畳させている。これは、ＩＤライン（アンテナ端子）とその他のラインとを高周波的に結合し、ＤＣ的には開放（オープン）していることを意味する。したがって、ＵＳＢケーブルの各ラインを信号伝送等に使用する場合には、悪影響を与えることがない。

また、上述したように、ケーブル側ＵＳＢ−Ｂコネクタ６２の４ピンが接続されるＩＤラインとグランドライン間には、抵抗器７０が接続されている。この抵抗器７０の抵抗値は、通常ハイインピーダンス（数百kΩ）となるので、ＩＤラインとグランドラインは、
高周波的にはオープンであり、ＩＤラインのアンテナ特性への影響はない。なお、注意すべきはＩＤライン以外の各ラインに接続されたＦＢ６４〜６７の通過後に、結合容量等のキャパシタで結合してしまった場合であるが、この場合には、各端子へ高周波電流が流れてしまうため、アンテナ特性が劣化してしまうことになる。

次に、表１、２及び図９（Ａ）（Ｂ）に基づいて、図７、図８で説明したイヤホンアンテナの周波数―ゲイン特性について説明する。表１及び図９（Ａ）は、図７に示したイヤホンアンテナがテレビジョン放送のＶＨＦ帯域での周波数−ゲイン特性を示したものである。表１及び図９（Ａ）に示すように、１９０〜２２０ＭＨｚのＶＨＦ帯域では、垂直偏波で−１０ｄＢ以上のゲイン特性を示し、水平偏波では、−１６ｄＢ以上の特性を示すことが認められた。

また、表２及び図９（Ｂ）に示すように、４７０〜８７０ＭＨｚのＵＨＦ帯域では、垂直偏波、水平偏波とも−１２ｄＢ以上のゲイン特性を示した。これらの結果は、図８に示したイヤホンアンテナ６０がテレビジョン放送のＶＨＦ帯やＵＨＦ帯のアンテナとしての機能を十分に発揮していることを表わしている。また、今後、ＶＨＦ帯を利用して放送することが計画されているマルチメディア放送に対してもアンテナとして適用可能となることを意味している。

＜６．ギガヘルツ帯の通過特性を得るためのＵＳＢ入出力装置の基板構造＞
図１０は、本開示の入出力装置において、ギガヘルツ帯の通過特性を得るための基板の構造を示した図である。図１０（Ａ）は基板全体の斜視図、図１０（Ｂ）と（Ｃ）は、誘電体を挟んで配置された平行な２個のアース面（アース層）とＵＳＢ入出力端子との位置関係を示した図である。この基板が図１に示す同軸シールド線（同軸ケーブル）１７とケーブル側ＵＳＢ−Ｂコネクタ１５が実装されるμＵＳＢプラグ基板である。

図１０（Ａ）に示すように、上側のアース面８１と下側のアース面８２の間に誘電体８３が配置されている。アース面８１とアース面８２はスルーホール７７によって接続され、同電位に保たれている。上側のアース面８１は、アース面８１ａとアース面８２ｂとに分割され、その間にＵＳＢのＩＤ端子（４ピン）が接続される電極８４が設けられている。

ＵＳＢ端子の１ピンから５ピンが接続される電極は、それぞれのアース面８１ａ、８１ｂ、８２上に設けられる。図１０（Ｂ）は、上面（上側）のアース面８１に設けられる電極を示し、図１０（Ｃ）は、底面（下側）のアース面８２に設けられる電極の位置を示している。図１０（Ｂ）と図１０（Ｃ）は、上側から見た透視図である。

図１０（Ｂ）に示すように、上面のアース面８１ａ、８１ｂと同一平面上に、ＵＳＢコネクタのうちの２ピン（Ｄ−端子）電極７２、４ピン（ＩＤ端子）電極７４、シールド端子７６が配置される。また、図１０（Ｃ）に示すように、底面のアース面８２との同一平面上に、ＵＳＢコネクタの中の１ピン（電源端子）電極７１、３ピン（Ｄ＋端子）電極７３、及び５ピン（ＧＮＤ端子）電極７５が配置される。なお、シールド端子７６は、アース面８１ａに直接接続され、５ピン（ＧＮＤ端子）用の電極７５はアース面８２に直接接続されている。また、上面のアース面８１ａ、８１ｂと底面のアース面８２は、スルーホール７７により電気的に接続されている。

図１０（Ｂ）に示す上側アース面８１の平面構造と、図１０（Ｃ）に示す下側アース面８２の平面構造を見ると、透視図の実線で記載した電極と点線で記載した電極の位置関係で示すような関係にある。すなわち、底面の１ピン電極７１と３ピン電極７３間に上面の２ピン電極７２が配置されている。また、底面の３ピン電極７３と５ピン電極７５の間に上面の４ピン電極７４が配置されている。さらに、ケースに接続される上面のシールド電極７６は底面の５ピン電極７５の位置より外側に配置されている。

なお、ＵＳＢコネクタの取付方法は、従来の方法と同じでよいが、本実施の形態例では、同軸線の取付方法に工夫がある。すなわち、本実施形態例の取付方法では、同軸線の被覆を剥がし、基板を芯線部とグランド部とで挟んだ後、半田で固定する方法を採用している。この方法によれば、ストリップラインが信号線と底面のグランドとの間で、電磁界が発生するため、高周波の通過特性を良好に保つことができる。

図１１は、μＵＳＢプラグ基板を図１０で示した基板構造にして作製したＵＳＢ−ＳＭＡ変換ケーブルのサンプル（１個）の周波数特性を測定した結果である。この実験では、μＵＳＢコネクタ間でＩＤ端子（４ピン）にセミリジッド・ケーブルを接続し、ギガヘルツ（ＧＨｚ）帯の伝送特性を考慮して通過特性を調べた。図１１はその結果である。セミリジッドとは、高周波を伝送するために自由には曲げることができないケーブル、すなわち「ややリジッド」なケーブルという意味であり、高周波の関係者では一般的に用いられているものである。

図３と図１１を比較すると分かるが、図３では９５０ＭＨｚまでしか有効な特性が得られなかったのに対し、上述の基板構造にした結果、図１１では、周波数特性を１．８ＧＨｚまで広げられることが実証された。すなわち、図１１に示すように、最大の伝送ロスは１．８ＧＨｚで１．５ｄＢ以下となり、１．８ＧＨｚ以下であれば、問題なくこのＵＳＢ−ＳＭＡ変換ケーブルを使用できることがわかった。

以上、本開示の実施の形態例としてのＵＳＢ入出力装置について説明した。しかし、本開示は、ＵＳＢ入出力装置に限定されるものではなく、ＵＳＢ以外の例えばＭＨＬ（Mobile High-definition Link）インタフェースを用いた入出力装置にも適用することができる。

ここで、上述したＵＳＢコネクタのＩＤ端子の特徴を検討して見る。ＵＳＢコネクタは、急速にバージョンアップしながら変化・拡充等が行われている。したがって、現実の問題として実際の規格は確定されないことが多い。ＩＤ端子を使用するＵＳＢ−Ｏｎ−Ｔｈｅ−Ｇｏ（ＵＳＢ−ＯＴＧ）の規格では、基本的には、ホスト（側）機器のＩＤ端子は、１０Ω以下の抵抗を介してＧＮＤに接続し、周辺側の機器（ペリフェラル機器）のＩＤ端子は、ＯＰＥＮもしくは１００ＫΩ以上の抵抗を介してＧＮＤに接続することになっている。なお、実際の運用では、機器毎に抵抗値で使い分けているなど、各社独自仕様で運用されている。

接続相手機器同士が単独で接続される場合には、１対１（１：１）接続となるが、ホスト機器あるいはＵＳＢハブ等を介して、複数機器を接続できるようにし、これらを切り替えて接続することもできる。この場合には、複数：１、１：複数、複数：複数の接続が可能となり、その切替えは、ホスト機器等によって制御される。

そして、これらの接続対象機器の中には、ＰＣ等のいわゆるホスト機器（情報処理機器）や、各種携帯機器等のいわゆる周辺機器（情報端末機器）の他に、電力供給のためのＵＳＢ充電器等も含まれる。また、接続相手機器の中には、ホスト機器や拡充機器接続用ハブを介して、他のインタフェース規格に接続される各種機器も含まれる。

そして、いずれにしても、ＵＳＢコネクタのＩＤ端子は、接続相手機器の切り替えによる変化時（変化点、変化タイミング）以外では、その時点での接続相手機器を判別可能な安定電位（一定電圧）を示すことになる。また、電位変化（変位）による判別のための分解能さえ得られればよいので、このＩＤ端子は、電位が多少変化しても動作（ここでは情報判別）には影響しにくい端子となる。また、ＩＤ端子の電位は、接続相手機器の切り替え時にのみ変化するので、変化点あるいは変化頻度が少なくて済む。

また、このＩＤ端子は、接続相手機器のタイプを知ることによって、このＩＤ端子を有する入出力装置（または入出力コネクタ）を備えた情報端末機器の内部の動作を切り替えるための端子である。したがって、ＩＤ端子は、いわゆる動作モード切替信号と呼ばれる情報信号が供給される端子であると言うことができる。

以上、本開示の実施の形態例としてのＵＳＢ入出力装置について説明した。しかし、本開示は、ＵＳＢ入出力装置に限定されるものではなく、ＵＳＢ以外のインタフェース規格に基づく入出力装置にも適用することができる。

ここで、上述したＵＳＢコネクタのＩＤ端子の特徴を検討して見る。実際の規格はバージョンアップしながら変化・拡充等がなされているので、未確定になっているが、ＩＤ端子を使用するＵＳＢ−Ｏｎ−Ｔｈｅ−Ｇｏ（ＵＳＢ−ＯＴＧ）の規格では、基本的には、ホスト（側）機器のＩＤ端子は、１０Ω以下の抵抗を介してＧＮＤに接続されている。また、周辺機器側のＩＤ端子は、ＯＰＥＮもしくは１００ＫΩ以上の抵抗を介してＧＮＤに接続することになっている。実際の運用では、機器毎に抵抗値で使い分けているなどの、各社独自仕様で運用されている。

そして、いずれにしても、ＩＤ端子は、接続相手機器の切り替えによる変化時（変化点、変化タイミング）以外では、その時点での接続相手機器を判別可能な安定電位（一定電圧）を示すことになる。
また、電位変化（変位）による判別のための分解能さえ得られれば良いので、少々変位しても動作（ここでは情報判別）には影響しにくい端子となる。また、接続相手機器の切り替えにのみ変化するので、変化点（変化頻度）が少なくて済み、アンテナによる受信周波数が仮に低くても、その受信信号の周波数領域と周波数的に重畳する可能性が極めて少なくて済む（殆ど出現しない）端子となる。

また、このＩＤ端子は、接続相手のタイプを知ることによって、このＩＤ端子を有する入出力装置（または入出力コネクタ）を備えた情報端末機器の内部の動作を切り替えるための端子である。したがって、ＩＤ端子は、いわゆる動作モード切替信号と呼ぶことも可能な情報信号のための情報端子であると言える。

更に、ＵＳＢ（インタフェース）規格の端子を大別して、上記ＩＤ端子のような端子のタイプをαタイプ、所定の周波数で動作するＤ−端子やＤ＋端子のような端子のタイプをβタイプ、電源端子やＧＮＤ端子のように電力供給に関わるタイプの端子をγタイプとして比較する。

これらの端子のうち、電力供給に関わるγタイプ端子とアンテナ端子との兼用は、いわば前述した特許文献１でも検討した領域である。γタイプ端子は、その本来の機能から考えると、電位的に変化（変位）しないので、電位的には最も安定した端子である。したがって、これだけを考えれば、アンテナ端子兼用とするのに最も適した端子であると言うことができる。

しかしながら、裏を返せば、γタイプ端子は最も変位して欲しくない端子であり、例えばアンテナとして受信される受信信号が電源ノイズとなって、情報端末機器の動作を不安定にする懸念等がある場合には、αタイプ端子の方が望ましい。

なぜなら、αタイプ端子は、電位により、その情報の内容が判別される情報端子なので、もともと少々変位しても情報判別可能なように設計しやすいからである。この点に加えて、αタイプ端子は、変化点以外では安定電位を維持し易く、またその変位点も少ないので、アンテナによる受信信号の影響が少なくて（殆ど影響されなくて）済むのである。

次に、所定の周波数で動作するβタイプ端子とアンテナ端子との兼用は、いわば前述の特許文献２で検討した領域である。このβタイプ端子は、通常のインタフェース規格で、最も種類数や端子個数が多いタイプであり、アンテナ兼用端子にできれば最も利用し易いタイプの端子である。

特に、低速（低周波数）の情報信号のみを扱うインタフェース規格においては、アンテナからのそれより高い受信周波数の受信信号との間での干渉（相互影響）は発生しにくいので、βタイプの端子が利用し易い。ただし、受信周波数を広域にしたい場合には、αタイプ端子の方が望ましい。
なぜなら、αタイプ端子は、上述したように、変位点が少ない上に、変化点以外では安定電位を維持し易いので、アンテナによる受信信号との干渉が少なくて（殆ど影響されなくて）済むからである。

以上を考慮した上で、ＵＳＢ以外のインタフェース規格に基づく入出力装置への適用を考える。ＵＳＢ規格と同様に汎用の（あるいは汎用になりつつある）インタフェース規格として、例えばＭＨＬ(Mobile High-definition Link)、ＨＤＭＩ（High-Definition Multimedia Interface）、Thunderbolt(Light peak)、Displayportなどのインタフェース規格がある。

＜７．ＵＳＢ端子とＭＨＬ端子の機能比較＞
図１２は、μＵＳＢ端子とＭＨＬ端子の機能を比較して示した図である。図１２に示すＭＨＬは、ＵＳＢの信号線をデジタル映像信号の伝送に使う規格であり、ＭＨＬ端子は、ＵＳＢコネクタとの併用を前提としている。したがって、ＭＨＬ端子は、μＵＳＢ規格のＩＤ端子に直接対応する制御信号（ＣＢＵＳ：CardBus スロット用USB）の端子を、上記αタイプ端子として持っており、このＣＢＵＳ端子をアンテナ兼用端子として使用することができるようになっている。

ＭＨＬでは、ＣＢＵＳ端子は単線のコントロール信号の伝送用として使用される。すなわち、ＣＢＵＳは様々なオーディオビジュアル機器におけるユーザ使用環境下において、出力装置側（ソース）、受信装置側（シンク）の設定及び制御に用いられる。例えば、ＣＢＵＳは、一般的なＤＶＩ(Digital Visual Interface)接続におけるＤＤＣ（Display Data Chanel）機能に置き換えられる。また、ソースとシンク間の制御機能を実現するＭＨＬサイドバンドチャンネル（ＭＳＣ）としても使用される。

このように、ＣＢＵＳ端子は、動作モード切替信号と呼ぶことができる情報信号のための端子である。すなわち、ＭＨＬ規格のインタフェース規格では、同じＵＳＢコネクタ用の端子を利用して、入出力装置（または入出力コネクタ）を備えた情報端末機器の内部の動作を変えるだけで、ＭＨＬ規格対応の情報端末機器とすることができる。

＜８．ＨＤＭＩ規格準拠のシステム構成＞
図１３は、ＨＤＭＩ規格準拠のシステム構成例（接続例）を示す図である。ＨＤＭＩは、高精細度マルチメディアインターフェース（High-Definition Multimedia Interface）の略で、映像・音声をデジタル信号で伝送する通信インタフェースの標準規格である。このＨＤＭＩ規格準拠のシステムでは、基本的には、ソース機器（マスタ機器：ホスト機器）１００とシンク機器（スレーブ機器：ペリフェラル機器）１１０とが接続される。

このＨＤＭＩ規格準拠のコネクタのタイプとしては、現在（ＨＤＭＩ Version 1.4以下、「ＨＤＭＩ−Ｖ１．４」のように記載）の時点では、図１４に示すように、タイプＡ〜Ｅの５種類が規定されている。そして、それぞれ同一の信号機能名（Signal Name）を相互に合わせるように、図１３に示すように、接続される。

図１３に示す端子のうち、ＣＥＣ（Consumer Electronics Control）端子１０１、Utility端子１０２（ＨＤＭＩ−Ｖ１．３の時点では、予備（Reserved）だった端子）、ホットプラグ検出（ＨＰＤ）端子１０３等の端子は、いわゆる動作モード切替信号と呼べる情報の情報端子である。したがって、上述したαタイプ端子であるから、アンテナ入力兼用端子としての候補にすることができる。

次に、図１５に基づいてＨＤＭＩ規格準拠のコネクタの構成について説明する。ここでは、説明の都合上、ＨＤＭＩ−Ｖ１．３までを準用したＨＤＭＩケーブル対応で、ＨＰＤ端子をアンテナ入力兼用端子とした入出力コネクタについて説明する。

図１５に示すように、図１、図６に示したセット側ＵＳＢ−Ｂコネクタ１０と同様に、各種の単独の信号に対しては、高周波遮断用のフェライトビーズ１０５が直列に接続される。また、各種の差動信号に対しては、コモンモードチョーク１０６が接続されている。また、各種のＧＮＤやシールド信号は、まとめて接地１０７されるようになっている。

ところで、ＤＶＩ規格、Displayport規格、Thunderbolt（Light peak）規格でも、ＨＰＤ等の端子は、いわゆる動作モード切替信号と呼べる情報の情報端子であり、上述したαタイプ端子として、アンテナ入力兼用端子として使用することができる。

ここで、上記の各種インタフェース規格で共通に採用されているＨＰＤ信号（ホットプラグ検出信号）は、シンク機器（スレーブ機器：ペリフェラル機器）が接続されていることを、ソース機器（マスタ機器：ホスト機器）が検知して、シンク機器の能力に合わせた信号を直ちに設定できるように考案された信号のことである。

多くの場合、ソース機器がコネクタに供給する５Ｖ電源を利用して、シンク機器がハイ・レベルの信号をループバックするという単純な構成で実現することができる。このＨＰＤ信号は、基本的にレベル信号（安定した一定電位信号）なので、上述のαタイプ端子として理想的であり、多くのインタフェース規格で採用されている。また、各インタフェース規格間での変換ケーブルや変換アダプタ等のサポートも普及しているので、利用し易いという利点もある。

ところで、上記の各インタフェース規格の拡充化により、他のインタフェース規格を内包（上位互換）する場合が考えられる。すなわち、ＩＤ端子やＨＰＤ端子等のαタイプ端子が、内包するインタフェース規格における他の情報端子と兼用される場合がある。

このような場合、つまり兼用する（内包する）情報端子が、アンテナ入力端子としての受信信号の受信周波数より十分に低い周波数の情報信号のみを扱う場合（低周波数の情報信号を扱うγタイプ端子の場合）には、アンテナ入力端子を兼用しても特段の問題はない。もちろん、規格として内包する情報端子が同じくαタイプ端子であれば、全く問題にならないことは言うまでもない。

なお、ＨＤＭＩ規格では、ＨＤＭI−Ｖ１．３をＨＤＭI−Ｖ１．４にバージョンアップする際に、図１４に示すタイプＤ、タイプＥのコネクタを追加すると共に、イーサネット（登録商標：Ethernet）規格の伝送をサポートするようにした。この規格は、ＨＥＡＣ（ＨＤＭＩwith Ethernet and Audio Return Channel：通称ｅ−ＨＤＭＩ）と呼ばれおり、このためにＨＰＤ端子が使用されることになった。そして、この場合にペアとなったのは、それまでの予備端子（Reservedの端子）であり、この使用により、Utility端子と呼ぶようになっている。

図１６は、ＨＤＭＩ規格準拠のＨＥＡＣ時の構成例を示す図である。図１６に示すように、ソース機器（マスタ機器：ホスト機器）１２０とシンク機器（スレーブ機器：ペリフェラル機器）１３０とが接続される点は、図１３と同じである。ここで、バージョンアップされたＨＤＭI−Ｖ１．４では、Reserved（Utility）端子１２１とＨＰＤ端子１２２がイーサネット接続部１２４を介して、差動信号によるイーサネット１２３とＬＡＮ接続ができるようになっている。更に、スタンダード／ハイスピードの選択とＨＥＡＣ付きか否かの選択もできるようになっている。

すなわち、ＨＤＭI−Ｖ１．４では、イーサネット１２３の機能を内包しており、ＨＰＤ端子は前述したβタイプ端子となる。このため、受信周波数がイーサネット１２３の周波数と重畳しない範囲での使用・運用とするか、使用タイミングが重ならないように切替等をするかが必要になる。また、例えば、上記のイーサネット規格のサポートの代わりに（ＴｙｐｅＤの代わりに）、ＨＰＤ端子をアンテナ端子としたケーブルＴｙｐｅＦのようなコネクタを用意して、適用することもできる。

次に、図１５に示すＣＥＣ（Consumer Electronics Control）端子も、前述のように。ＨＰＤ端子と同様に情報機器の内部の動作を切り替えるための情報端子となり、アンテナ入力兼用端子の候補となる。
このＣＥＣ端子は、当初は単なるレベル信号（機器制御信号）を送受する端子であったが、ＨＤＭI−Ｖ１．２以降では、機器制御信号と制御プロトコルで、ホームシアターシステムでＨＤＭＩ接続された機器間の操作性向上に向いたものとして利用されるようになった。

また、ＣＥＣ端子の中には、同一メーカの製品間で独自の方式を採用することによって相互の制御を行えるようにしたものがある。ＣＥＣ信号による選択で、ＳＤＡ端子（図１５参照）とのペアでの通信に使用される一方、ＣＥＣ端子単独で双方向通信に使用できるようになっている。

このため、ペア通信や単独双方向通信における周波数とアンテナ受信による受信周波数が重畳しない範囲での使用・運用とするか、使用タイミングが重ならないように切替等をするようにして、ＣＥＣ端子をアンテナ入力兼用端子として利用するようにしている。

また、図１６に示すように、Reserved（Utility）端子１２１の場合、上述のＨＰＤ端子１２２とのペアで使用されている。このため、受信周波数がイーサネット１２３の周波数と重畳しない範囲での使用・運用とするか、使用タイミングが重ならないように切替等をするか、あるいは、例えば上記のイーサネット規格のサポートの代わりに（ＴｙｐｅＤの代わりに）、Reserved（Utility）端子１２１をアンテナ端子としたケーブルＴｙｐｅＦのようなコネクタを用意して、適用することもできる。

あるいは、図１７に示すように、上述のＣＥＣ端子、ＨＰＤ端子１２２、Reserved（Utility）端子１２１のうちの複数端子を、セレクタ１２５を用いて機能切替を行い、タイミングを替えて単独または複合して、アンテナ入力兼用端子として適用することもできる。また、図１８に示すように、セレクタ１２６を用いて機能切替を行い、各規格情報端子（例えば、ここではＨＰＤ端子１２２）としての機能と、アンテナ入力端子としての機能とを、タイミング等によって切替えて、選択的に使用することができる。もちろん、上述のセレクタ１２５とセレクタ１２６とを組み合わせたようなセレクタを用いて、さらに種々の機能切替を行うようにしてもよい。なお、上記の他、各種のインタフェース規格の入出力装置、特に上記αタイプ端子が規定されたインタフェース規格の入出力装置に、本開示を適用できる。

なお、本開示の入出力装置は、本明細書に開示された実施の形態例（ＵＳＢ入出力装置及びＭＨＬ入出力装置）の他にも、特許請求の範囲に記載された本開示の要旨を逸脱しない限りにおいて、種々な応用例、変形例を含むことはいうまでもない。

また、本開示は以下のような構成も取ることができる。
（１）情報端末機器に設けられる入出力コネクタの情報端子のうち、少なくとも１の情報端子が、汎用インタフェース規格に基づく規格情報端子としての機能とアンテナ入力端子としての機能とを兼ね備える、入出力装置。
（２）前記規格情報端子の機能として、前記情報端末機器の内部の動作を切り替えるための情報端子としての機能を有する、（１）に記載の入出力装置。
（３）前記規格情報端子の機能として、入力される情報信号の電位により、その情報の内容が判別される情報端子としての機能を有する、（１）または（２）に記載の入出力装置。
（４）前記規格情報端子の機能として、前記アンテナ入力端子から入力される受信信号より低い周波数の情報端子としての機能を有する、（１）〜（３）のいずれかに記載の入出力装置。
（５）前記規格情報端子の機能として、接続相手機器の判別、接続相手機器との接続の有無判別または動作切替時の情報選択に用いられる情報端子としての機能を有する、（１）〜（４）のいずれかに記載の入出力装置。
（６）前記規格情報端子の機能として、接続相手機器の判別に用いられるＩＤ端子としての機能を有する、（１）〜（５）のいずれかに記載の入出力装置。
（７）前記アンテナ入力端子としての機能は、前記規格情報端子との機能との間で、機能切替により選択的に使用される、（１）〜（６）のいずれかに記載の入出力装置。
（８）前記アンテナ入力端子としての機能は、複数の前記規格情報端子との間で、機能切替により選択的に使用される、（１）〜（７）のいずれかに記載の入出力装置。
（９）前記規格情報端子は、ＭＨＬ端子である、（１）〜（８）のいずれかに記載の入出力装置。
（１０）前記規格情報端子は、ＨＤＭＩ規格準拠の端子である、（１）〜（８）のいずれかに記載の入出力装置。
（１１）前記アンテナ入力端子に入力されるアンテナ信号は、ＦＭ帯、ＶＨＦ帯、またはＵＨＦ帯のいずれかまたは複数の帯域の放送波信号である、（１）〜（１０）のいずれかに記載の入出力装置。
（１２）前記規格情報端子が接続されるラインには、前記帯域の周波数を通過させるコンデンサが接続されている、（１１）に記載の入出力装置。
（１３）前記規格情報端子が接続されるラインには、前記コンデンサと並列に、前記帯域の周波数に対してハイインピーダンスとなる高域周波数遮断素子が接続されている、（１２）に記載の入出力装置。
（１４）前記入出力コネクタには、差動信号を伝送するラインが接続される端子が設けられており、該差動信号が入力される端子には、前記帯域の周波数に対してハイインピーダンスとなるコモンモードチョーク素子が接続されている、（１１）〜（１３）のいずれかに記載の入出力装置。
（１５）前記入出力コネクタのグランドラインは、前記情報端末機器のシールドケースに接続される、（１）〜（１４）のいずれかに記載の入出力装置。
（１６）前記入出力コネクタには、ＦＭ帯、ＶＨＦ帯、またはＵＨＦ帯のいずれかまたは複数の帯域の放送波信号を受信するアンテナとして機能する同軸ケーブルを接続するための第１の接続部が設けられる、（１）〜（１５）のいずれかに記載の入出力装置。
（１７）前記同軸ケーブルの他端には、前記放送波信号を受信するアンテナ、もしくは同軸コネクタが接続される、（１６）に記載の入出力装置。
（１８）前記入出力コネクタには、更に入出力ケーブルを接続するための第２の接続部が設けられる、（１６）または（１７）に記載の入出力装置。
（１９）前記第１の接続部と前記第２の接続部は、前記入出力コネクタが固定される基板において分離されている、（１８）に記載の入出力装置。
（２０）前記第１の接続部と前記第２の接続部は、前記入出力コネクタの複数の端子を共有するようにして接続される、（１８）または（１９）に記載の入出力装置。
（２１）更に、少なくとも前記１の情報端子に入力されるアンテナ信号を、ＧＰＳや携帯電話で使用する周波数帯まで拡張させた、（１）〜（２０）のいずれかに記載の入出力装置。
（２２）前記ＧＰＳや携帯電話で使用する周波数帯は、ギガヘルツ帯であり、前記ギガヘルツ帯の信号を通過させるために、前記入出力コネクタの基板は、互いに平行に配置された２つの基板のグランド端子を接続するとともに、平行に配置される上基板と下基板に設けられた入出力コネクタの各ピンが接続される端子を上面から見て重なる部分をなくすように配置した、（２１）に記載の入出力装置。
（２３）前記情報端末機器は、携帯情報端末機器である、（１）〜（２２）のいずれかに記載の入出力装置。

１７、５１、６１・・・同軸シールド線（同軸ケーブル）、１０・・・セット側ＵＳＢコネクタ、１５、５３、６２・・・同軸線側ＵＳＢコネクタ、１１、１３、２７，３０、２９，３２、６４、６５，６６、６７、１０５・・・フェライトビーズ（ＦＢ）、１２、２８，３１、１０６・・・コモンモードチョーク、１４、７１ａ〜７１ｄ・・・コンデンサ、１６、７０・・・抵抗器、１８・・・ＳＭＡコネクタ、２０・・・金属シールド、４０・・・アイパターン、４１、４２・・・差動信号、４３・・・テンプレート、５５、５６・・・イヤホンコード、５４・・・イヤホンジャック、５７、５８、６８、６９・・・イヤホン、６３・・・マイクロホン、７１・・・電源ライン接続端子（１ピン）、７２・・・Ｄ＋ライン接続端子（２ピン）、７３・・・Ｄ−ライン接続端子（３ピン）、７４・・・ＩＤ接続端子（４ピン）、７５・・・アース端子（５ピン）、７６・・・シールド端子、７７・・・スルーホール、８１、８２・・・アース面、８３・・・誘電体、１００，１２０・・・ソース機器（マスタ機器：ホスト機器）、１１０、１３０・・・シンク機器（スレーブ機器：ペリフェラル機器）、１０１・・・ＣＥＣ端子、１０２・・・ＨＥＡＣ端子、１０３、１２２・・・ホットプラグ検出（ＨＰＤ）端子、１２１・・・Reserved（Utility）端子、１２３・・・イーサネット（登録商標）、１２４・・・イーサネット接続部（差動増幅器）、１２５、１２６・・・セレクタ（切替器）

Claims (21)

1. 情報端末機器に設けられる入出力コネクタの情報端子のうち、少なくとも１の情報端子が、汎用インターフェース規格に基づく規格情報端子としての機能とアンテナ入力端子としての機能とを兼ね備える入出力装置であって、
   前記入出力コネクタには、前記アンテナ入力端子としての第１の接続部が設けられるとともに、
   前記入出力コネクタには、入出力ケーブルを接続する第２の接続部が設けられ、
   前記第１の接続部と前記第２の接続部は、前記入出力コネクタが固定される基板において分離されている、
   入出力装置。
2. 前記規格情報端子の機能として、前記情報端末機器の内部の動作を切り替えるための情報端子としての機能を有する、
   請求項１に記載の入出力装置。
3. 前記規格情報端子の機能として、入力される情報信号の電位により、その情報の内容が判別される情報端子としての機能を有する、
   請求項１に記載の入出力装置。
4. 前記規格情報端子の機能として、前記アンテナ入力端子から入力される受信信号より低い周波数の情報端子としての機能を有する、
   請求項１に記載の入出力装置。
5. 前記規格情報端子の機能として、接続相手機器の判別、接続相手機器との接続の有無判別または動作切替時の情報選択に用いられる情報端子としての機能を有する、
   請求項１に記載の入出力装置。
6. 前記規格情報端子の機能として、接続相手機器の判別に用いられるＩＤ端子としての機能を有する、
   請求項１に記載の入出力装置。
7. 前記アンテナ入力端子としての機能は、前記規格情報端子との機能との間で、機能切替により選択的に使用される、
   請求項１に記載の入出力装置。
8. 前記アンテナ入力端子としての機能は、複数の前記規格情報端子との間で、機能切替により選択的に使用される、請求項１に記載の入出力装置。
9. 前記規格情報端子は、ＭＨＬ端子である、
   請求項１に記載の入出力装置。
10. 前記規格情報端子は、ＨＤＭＩ規格準拠の端子である、
    請求項１に記載の入出力装置。
11. 前記アンテナ入力端子に入力されるアンテナ信号は、ＦＭ帯、ＶＨＦ帯、またはＵＨＦ帯のいずれかまたは複数の帯域の放送波信号である、
    請求項１に記載の入出力装置。
12. 前記規格情報端子が接続されるラインには、前記帯域の周波数を通過させるコンデンサが接続されている、
    請求項１１に記載の入出力装置。
13. 前記規格情報端子が接続されるラインには、前記コンデンサと並列に、前記帯域の周波数に対してハイインピーダンスとなる高域周波数遮断素子が接続されている、
    請求項１２に記載の入出力装置。
14. 前記入出力コネクタには、差動信号を伝送するラインが接続される端子が設けられており、該差動信号が入力される端子には、前記帯域の周波数に対してハイインピーダンスとなるコモンモードチョーク素子が接続されている、
    請求項１１に記載の入出力装置。
15. 前記入出力コネクタのグランドラインは、前記情報端末機器のシールドケースに接続される、
    請求項１に記載の入出力装置。
16. 前記入出力コネクタの前記第１の接続部には、ＦＭ帯、ＶＨＦ帯またはＵＨＦ帯の何れかまたは複数帯域の放送波信号を受信するアンテナとして機能する同軸ケーブルが接続される、
    請求項１に記載の入出力装置。
17. 前記同軸ケーブルの他端には、前記放送波信号を受信するアンテナ、もしくは同軸コネクタが接続される、
    請求項１６に記載の入出力装置。
18. 前記第１の接続部と前記第２の接続部は、前記入出力コネクタの複数の端子を共有するようにして接続される、
    請求項１に記載の入出力装置。
19. 更に、少なくとも前記１の情報端子に入力されるアンテナ信号を、ＧＰＳや携帯電話で使用する周波数帯まで拡張させた、
    請求項１に記載の入出力装置。
20. 前記ＧＰＳや携帯電話で使用する周波数帯は、ギガヘルツ帯であり、前記ギガヘルツ帯の信号を通過させるために、前記入出力コネクタの基板は、互いに平行に配置された２つの基板のグランド端子を接続するとともに、平行に配置される上基板と下基板に設けられた入出力コネクタの各ピンが接続される端子を上面から見て重なる部分をなくすように配置した、
    請求項１９に記載の入出力装置。
21. 前記情報端末機器は、携帯情報端末機器である、
    請求項１〜２０のいずれかに記載の入出力装置。

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