JP2006340047A

JP2006340047A - 電子装置

Info

Publication number: JP2006340047A
Application number: JP2005162362A
Authority: JP
Inventors: Narikazu Tsuji; 成和辻
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2005-06-02
Filing date: 2005-06-02
Publication date: 2006-12-14

Abstract

【課題】デバイスがホストコンピュータに接続されたときに、デバイスの電源にかかわらずホストコンピュータがデバイスを正常に認識することができるようにする。
【解決手段】ＵＳＢホストとＵＳＢファンクションとが接続され（ステップＳ１のＹ）、ＵＳＢホストとＵＳＢファンクションの接続を認識するエニュメレーション期間中は（ステップＳ２のＹ）、省電力モードでＵＳＢファンクション（デジタルカメラ）を駆動する（ステップＳ３）。この省電力モードにおいては、ＵＳＢホストからＶＢｕｓ経由で最低限必ず供給される電力（＋５Ｖ、１００ｍＡ）でＵＳＢファンクション（デジタルカメラ）を駆動可能とする。すなわち、デジタルカメラの撮影関係のユニットや表示部１１１への電源供給は停止し、デジタルカメラはそのＣＰＵの動作周波数を引き下げる。
【選択図】図３

Description

本発明は、ＵＳＢなどの通信システムでホスト装置と接続される電子装置に関する。

デジタルカメラをプリンタに接続してダイレクトプリントを行う際には、プリンタはホストとして動作する必要がある。そして、デバイスであるデジタルカメラが着脱可能なバッテリーで電力要件として自己原電で動く場合は、印刷作業中のバッテリー切れによりプリント作業中にシャットダウンしてしまう場合が考えられる。

そこで、特許文献１には、プリンタと通信手段を介してダイレクトに接続可能なデジタルカメラであって、プリンタと接続した初期段階において、通信手段を介してダイレクトプリント機能の有無を示す認証情報をプリンタへ通知する通知手段と、認証情報の通知に対するプリンタ側における認証に基づいて、前記プリンタ側より電力供給を受ける電力受信手段と、を備える技術について開示されている。

また、特許文献２には、ＵＳＢ搭載電子カメラにＵＳＢケーブルが接続されたことを検知させるための専用信号ピンを設け、当該専用信号ピンにＵＳＢケーブルが接続されると、ＵＳＢ搭載電子カメラのＣＰＵは、当該接続を認識し、ＣＰＵは、電子カメラが記録処理をしていないときのみ、ホストに接続可能を通知することにより実行することにより、ホストと、接続エラーを発生させずに、必要最低限の消費電力でＵＳＢデータ転送をすることを目的としたＵＳＢ搭載電子カメラについて開示されている。

特開２００４−７０６１０号公報特開２００２−１２３３４２号公報

ＵＳＢ（Universal Serial Bus）を搭載したホストコンピュータにおいては、このホストコンピュータがデバイスの接続を認識する際には、ＵＳＢ製品毎に一意に割り当てられたＵＳＢＩＤ情報や、そのデバイスが実装するクラス情報（マスストレージクラス、プリンタークラス等）をホストコンピュータがデバイスから取得する。
もし、この認識の途中でデバイスの電源がオフされると、ホストコンピュータはデバイスを正常に認識することができず、ＵＳＢＩＤやクラス情報等を正常に取得することが出来ない。
そして、ＵＳＢＩＤやクラス情報等が正常に取得出来ないと、デバイスに対応するドライバをホストコンピュータ上に割り当てることが出来ないため、デバイスをホストホストコンピュータに接続出来ない、又はドライバのインストールが正常に行われない等の不具合を引き起こすことになる。

そこで、ホストコンピュータがデバイスの接続を認識している期間中は、デバイスの電源をオフしない、オフされないようにする技術手段が必要となる。

本発明の目的は、デバイスがホストコンピュータに接続されたときに、デバイスの電源にかかわらずホストコンピュータがデバイスを正常に認識することができるようにすることである。

請求項１に記載の発明は、ホスト装置と有線接続することにより当該ホスト装置とのデータの送受信を行い又当該ホスト装置からの電力供給を受ける通信システムを備えている電子装置において、少なくとも前記ホスト装置が本電子装置の接続を認識している期間中は、前記ホスト装置からの電力供給で本電子装置を駆動できる程度に本電子装置の電力消費量を低減する省電力モードに移行させ前記ホスト装置からの電力供給で本電子装置を駆動させる移行手段を備えていることを特徴とする電子装置である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電子装置において、前記ホスト装置からの電力供給以外の他の電源ソースと、前記移行手段により前記省電力モードへの移行後前記期間が終了したときは前記他の電源ソースにより本電子装置を駆動させる復帰手段と、を備えていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の電子装置において、前記ホスト装置からの電力供給以外の他の電源ソースとなるバッテリーと、前記移行手段により前記省電力モードへの移行後前記期間が終了したときは前記バッテリーの残容量と予め設定されている閾値とを比較する比較手段と、前記比較により前記残容量が前記閾値以上であるときは前記バッテリーの電力により本電子装置を駆動させる復帰手段と、前記比較により前記残容量が前記閾値未満であるときは前記省電力モードを維持する支持手段と、を備えていることを特徴とする。

本発明によれば、ホストコンピュータが電子装置の接続を認識している期間中は、電子装置はホストコンピュータから電力の供給を受け、この電力でも駆動しうる省電力モードで電子装置は運転されるので、ホストコンピュータの電源がオフされない限りは、ＡＣアダプタやバッテリーなどの他の電源ソースからの電力供給が遮断されても、ホストコンピュータは電子装置を正常に認識することができる。

まず、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）規格の概略について説明し、その後、ＵＳＢ規格を用いた本発明の実施形態について説明する。
［ＵＳＢ規格の概要］
ＵＳＢホストとその周辺機器とを接続するインターフェイス（Ｉ／Ｆ）としては、ＵＳＢ規格が多用されている。ＵＳＢは、パーソナルコンピュータ（ＵＳＢホスト）と周辺機器との通信Ｉ／Ｆとして制定された規格である。ＵＳＢでは、データ転送はＵＳＢホスト主導で行ない、周辺機器はＵＳＢホストからの要求に応じる形でデータの送受信を行なう。
ＵＳＢは、複数のＵＳＢデバイスを１台のＵＳＢホストに接続する。ＵＳＢデバイスには２つの型、ハブとファンクションとがある。
ハブは、ＵＳＢのために追加接続可能な接続ポイントを提供する。
ファンクションは、システムに対して、例えば、ＩＳＤＮ接続、デジタルジョイスティック、スピーカ、キーボード、マウス、デジタルカメラ等の機能を提供する。ファンクションは、データ又はＵＳＢに関する制御情報を送受信するＵＳＢデバイスである。そして、ファンクションは、ハブのポートに接続されるケーブルを伴った周辺機器として扱われる。

また、１本のＵＳＢケーブルを有する複数のファンクションと、１つの組み込みハブとを、１個の物理的パッケージとしてもよい。これは複合デバイスとして知られている。この複合デバイスは、ホストにとって、１個または複数個のＵＳＢデバイスが固定的に接続されたハブとして取り扱われる。ファンクションの例としては、プリンタ、モニタ、マウス、キーボード、オーディオＣＤプレーヤ、テーププレーヤ、ＩＳＤＮ接続、デジタルカメラ等が挙げられる。

すべてのバストランザクション（バス上で送受信するデータ）は、最大３つのパケットの転送に関わる。トランザクションの型および方向を示すＵＳＢパケット、ＵＳＢデバイスアドレス、及びエンドポイント番号を送信するときに、各トランザクションは開始される。このパケットはトークンパケットと呼ばれる。このトークンパケットにより指定されるＵＳＢデバイスは、当該トークンパケットの適当なアドレスフィールドをデコードすることにより、自分自身を選択する。あるトランザクションにおいて、データはＵＳＢホストからデバイスへ、またはデバイスからＵＳＢホストへ転送される。データ転送の方法はトークンパケットに指定される。トランザクションのソースは、その転送が成功したか否かを示すデータパケットを送信する。

トランザクションの型には、次の４種類がある。
（１）デバイスのコンフィギュレーション（configuration）又はメッセージ転送に使われる、コントロール転送
（２）マウス・キーボード等のイベント通知に使われる、インタラプト転送
（３）デジタルカメラ等で撮影された大量データの転送を確実に行うために使われる、バルク転送
（４）データの転送の確実性を犠牲にして配送時間を保証する転送方式である、アイソクロナス転送
これら４つの転送形態を、エンドポイントという形で取り扱う。

ＵＳＢホストは、ＵＳＢデバイスと通信を開始する際に、ＵＳＢデバイスを認識する。その認識フェーズは「エニュメレーション」(Enumeration)と呼ばれる。ＵＳＢホストはＵＳＢデバイスと通信可能とするために、そのデバイスの製品種別や、対応している通信手順（通信プロトコル）等を検知して、その機器を動作させることが可能なドライバをホスト上に割り当てる。

また、ＵＳＢホスト以外の最大１２６個のファンクションを識別するため各ファンクションにアドレスを割り付ける。ファンクションのアドレスの初期値は０であり、ＵＳＢホストはハブの構成する接続形態に従って各バスのポートを１つずつ有効にしながらアドレス０のデバイスに対してセットアップ動作を行い、アドレスを割り付ける。ファンクションをセットアップするためにＵＳＢホストからファンクションのエンドポイント０に対し、コントロール転送によりＵＳＢホストからのリクエストが送られる。このようなファンクションに対するリクエストはデバイスリクエストと呼ばれる。

各ファンクションは、どのような機能（通信プロトコルの種別情報含む）を有するかを記載するディスクリプタと呼ばれる識別子情報を保持している。ホストは識別子情報の内容をデバイスリクエストで読みだし、その内容を変更、選択することができる。最終的にSet Configurationデバイスリクエストでファンクションの構成を選択した時点でファンクションのエンドポイント０以外の構成が決定され、これらの機能を使うことができるようになる。

ＵＳＢでは、ＵＳＢホストからＵＳＢデバイスに電力を供給可能である。エニュメレーションで、ホスト、デバイス間で通信信号路が確立されると、ホストはデバイスに対し、１００ｍＡまでの電流を供給する（電圧は＋５Ｖである。）。エニュメレーション中にデバイスがホストに返答するデバイスの構成情報（コンフィギュレーションディスクリプタ）で、デバイスが必要とする電流値（最大５００ｍＡ）をホストに申告することが出来る。ＵＳＢホストは要求された電力値を供給可能であれば、デバイスに供給する。要求した電流値が供給されない場合であっても、最低限の電流値である１００ｍＡ以下であれば供給される。

［本発明の実施形態］
図１は、本実施形態にかかるＵＳＢシステムの構成の概要を示すブロック図である。
図１に示すように、ＵＳＢシステム１は、ＵＳＢホスト２とＵＳＢファンクション３とで構成され、図１においては、ＵＳＢホスト２、ＵＳＢファンクション３がそれぞれ備えている通信システムについて図示している。

ＵＳＢホスト２は例えばＰＣなどであり、ＵＳＢホスト２が備えているＵＳＢハードウエア１１は、ＳＩＥ（Serial Interface Engine）１２とＵＳＢホストコントローラ１３とから構成される。ＳＩＥ１２はＵＳＢ仕様で規定されている差動信号を解釈する装置であり、ＵＳＢバス１４を介してＵＳＢファンクション３と有線接続されている。
ＵＳＢホスト２のＵＳＢハードウエア１１は階層構造をもつＵＳＢドライバ１５から操作される。そして、ＵＳＢドライバ１５を介してＵＳＢホスト２上のアプリケーション１６はＵＳＢファンクション３と通信を行い、様々な機能を達成することができる。
ＵＳＢファンクション（デバイス）３は、例えばデジタルカメラなどの電子装置であり、ＵＳＢの通信を行うＵＳＢハードウエア２１はＳＩＥ２２とＵＳＢファンクションコントローラ２３とから構成される。

ＵＳＢハードウエア２１はＵＳＢドライバ２５により管理されており、デバイス機能よりアクセスされる。デバイス機能２６は、例えばＵＳＢファンクション３がデジタルカメラの場合ならＵＳＢドライバ２５を介してＵＳＢホスト２側からの画像データの転送要求をする等、所望の動作を行う。

図２は、ＵＳＢファンクション（デバイス）３の一例であるデジタルカメラ１０１の構成を示すブロック図である。
図２に示すように、デジタルカメラ１０１は、被写体画像をＣＣＤ２０２で受光し、電気信号に変換する。このＣＣＤ２０２の出力画像信号は、ＣＤＳ（相関２重サンプリング）回路１０３を介してＡ／Ｄ変換回路１０４で最適なサンプリング周波数（例えばＮＴＳＣ信号のサブキャリア周発数の整数倍）でディジタル信号に変換される。ＣＣＤ２０２、ＣＤＳ回路１０３、Ａ／Ｄ変換回路１０４は駆動装置１１７により駆動される。
ディジタル信号に変換された画像信号は、ディジタル信号処理回路１０５でガンマ補正、色分離等の通常のカメラ信号処理がなされ、Ｙ（輝度）、Ｃｂ、Ｃｒ（色差）信号が作成される。この画像信号は、ディジタル信号処理回路１０５で圧縮符号化される。この圧縮符号化された画像データはメモリ１０６に記録される。メモリ１０６は、デジタルカメラ１０１本体に内蔵されていても、デジタルカメラ１０１本体に対して着脱可能であってもよい。

ＣＰＵ１０７はデジタルカメラ１０１の全体を集中的に制御する。ＣＰＵ１０７がデジタルカメラ１０１を制御するプログラムはＲＯＭ１０８に格納されている。各種設定情報もＲＯＭ１０８に格納されている。ＲＡＭ１０９はＣＰＵ１０７のワークエリアとなる。
操作部１１０は、画像データの撮影や、撮影した画像データの再生操作など、各種の操作を可能とし、複数個のボタンを備えている。表示部１１１には、撮影した画像データや文字情報等が表示される。
デジタルカメラ１０１の電源は、バッテリー１１２からＤＣ−ＤＣコンバータ１１３に入力され、デジタルカメラ１０１の各部に供給される。また、ＡＣアダプタ１１４経由でＤＣ−ＤＣコンバータ１１３に電源を供給することも可能である。

ＵＳＢファンクションコントローラ２３は、ＣＰＵ１０７によりＲＯＭ１０８に格納されたプログラムに基づいて制御される。ＵＳＢファンクションコントローラ２３は、データ信号線１１５を経由し、ＵＳＢケーブル（ＵＳＢバス１４）が接続することでＵＳＢホスト（ＰＣ）２と接続し、通信することが可能である。また、ＵＳＢファンクションコントローラ２３は、ＵＳＢホスト２からの電源供給信号線であるＶＢｕｓ１１６経由でＤＣ−ＤＣコンバータ１１３に電源を供給することも可能である。

ここで、上述の３系統電源（バッテリー１１２、ＡＣアダプタ１１４、ＶＢｕｓ１１６）のうち、バッテリー１１２経由、及びＡＣアダプタ１１４経由の電源は自己電源ということにする。また、ＶＢｕｓ１１６経由の電源はバス電源（ＵＳＢホスト２から供給される電源）ということにする。

ＣＰＵ１０７はＤＣ−ＤＣコンバータ１１３を制御し、デジタルカメラ１０１の動作状態に応じて各部への電源供給を制御する。例えば、画像を撮影する場合は撮影に関係するユニット（ＣＣＤ１０２等）への電源供給は必須であるが、ＵＳＢファンクションコントローラ２１への電源供給が不要な場合もある。その逆に、ＵＳＢホスト２とのデータ通信を目的とする場合は、図１に示す通信系統への電源供給は必須であるが、撮影に関係するユニット（ＣＣＤ１０２等）への電源供給が不要な場合もある。また、表示部１１１への電源供給も不要である場合がある。

そこで、撮影関係のユニットであるＣＣＤ１０２、ＣＤＳ１０３、Ａ／Ｄ１０４、駆動装置１１７へＤＣ−ＤＣコンバータ１１３から電力を供給するライン１２１には、当該ライン１２１を開閉するスイッチ１２２が設けられ、ＣＰＵ１０７の制御信号によってオン、オフする。
表示部１１１に対しても同様にＤＣ−ＤＣコンバータ１１３から電力を供給するライン１２３には、当該ライン１２３を開閉するスイッチ１２４が設けられ、ＣＰＵ１０７の制御信号によってオン、オフする。

このようにデジタルカメラ１０１では、スイッチ１２２，１２４を開くことにより、撮影関係のユニットや表示部１１１への給電を停止して省電力を図ることができるが、デジタルカメラ１０１では、加えて、ＣＰＵ１０７の動作周波数（動作クロック）を引き下げ、更なる省電力な状態も取り得る。このようにデジタルカメラ１０１では、その動作状態に応じた省電力状態、いわば低消費電力状態のモードをとることができ、このモードの動作状態の管理はＣＰＵ１０７が行う。
３系統の電源（バッテリー１１２、ＡＣアダプタ１１４、ＶＢｕｓ１１６）は電圧検知部１１８にも接続されていて、電圧検知部１１８は各系統の電源の電圧値を検出し、その検出信号はＣＰＵ１０７に出力される。

デジタルカメラ１０１は、その駆動可能な電源電圧の閾値をＲＯＭ１０８に格納している。そして、電圧検知部１１８で検出する電源（バッテリー１１２経由、ＡＣアダプタ１１４経由、ＶＢｕｓ１１６経由）の電圧値がこの閾値を下回ると、デジタルカメラ１０１内部の各部への電源供給を停止し、駆動を停止する。この閾値と検出電圧との比較判断はＣＰＵが行う。

３系統電源のうち、バッテリー１１２経由の電源は駆動する為に引き出せる電流量が有限であり、効率的な電流の利用が求められる。その為、前述の駆動停止用の閾値より高い値で、バッテリー１１２の残容量が残り少なくなった場合を検出する為の閾値も用意されている。そして、バッテリー１１２の残容量が残り少なくなったと判断した場合は、表示部１１１にその旨を表示する。

ＣＰＵは３系統のどの電源が接続されているのか認識可能であり、複数の電源が接続されていれば、任意の電源ソースを選択可能でもある。特に、ＶＢｕｓ１１６経由の電源供給駆動から、バッテリー１１２経由もしくはＡＣアダプタ１１４経由の電源供給駆動に切り替える際は、ＵＳＢホスト２からの指示でＶＢｕｓ１１６の電源供給を切り替えるのではなく、ＣＰＵ１０７自身で制御して切り替える。
また、ＵＳＢホスト２はＰＣに限らず、ホスト機能を有した、例えばプリンタなどであっても構わない。ホスト機能を有したプリンタとの組み合わせで、デジタルカメラ１０１で撮影した画像データをデジタルカメラ１０１から直接にプリンタで印刷可能であり、これはPictBridgeと称される機能である。

以上のような装置構成において、ＵＳＢファンクション３（デジタルカメラ１０１）は、図３にフローチャートで示すような省電力モードの機能を備えている。
すなわち、図３に示すように、ＣＰＵ１０７は、ＵＳＢホスト２とＵＳＢファンクション３とが接続され（ステップＳ１のＹ）、ＵＳＢホスト２とＵＳＢファンクション３の接続を認識するエニュメレーション期間中は（ステップＳ２のＹ）、省電力モードでＵＳＢファンクション３（デジタルカメラ１０１）を駆動する（ステップＳ３）。この省電力モードにおいては、ＵＳＢホスト２からＶＢｕｓ１１６経由で最低限必ず供給される電力（＋５Ｖ、１００ｍＡ）でＵＳＢファンクション３（デジタルカメラ１０１）を駆動可能とする。すなわち、このＶＢｕｓ１１６経由で最低限必ず供給される電力でＵＳＢファンクション３（デジタルカメラ１０１）を駆動可能とすべく、撮影関係のユニットや表示部１１１への電源供給は停止し（スイッチ１２２やスイッチ１２４を開く）、ＣＰＵ１０７の動作周波数を引き下げることで実現することができる。
もちろん、ＵＳＢホスト２とＵＳＢファンクション３の接続を認識するエニュメレーション期間の前後においても当該省電力モードに移行する期間があってもよい。

これにより、エニュメレーション期間中は、ＵＳＢファンクション３（デジタルカメラ１０１）はＵＳＢホスト２からＶＢｕｓ１１６経由で供給される電力で駆動されるので、ＵＳＢホスト２の電源がオフされない限りは、ＡＣアダプタ１１４やバッテリー１１２からの電力供給が遮断されても、ＵＳＢホスト２はＵＳＢファンクション３を正常に認識することができ、ＵＳＢＩＤやクラス情報等を正常に取得することが出来る。
そして、エニュメレーション期間が終了したときは（ステップＳ２のＮ）、ＵＳＢホスト２からの指示ではなく、ＣＰＵ１０７自身で制御して、バス電源からバス電源以外の他の電源である自己電源（ＡＣアダプタ１１４もしくはバッテリー１１２）に電源ソースを切り替え（ステップＳ４）、省電力モードから復帰させる（スイッチ１２２，１２４を閉じて撮影関係のユニットや表示部１１１への電源供給を行う）（ステップＳ５）。
したがって、ＵＳＢホスト２がＵＳＢファンクション３を正常に認識した後は、撮影関係のユニットや表示部１１１が使用可能になる。

前述の場合に、自己電源がバッテリー１１２である場合には（ＡＣアダプタ１１４が商用交流電源に接続されていない）、バッテリー１１２の残容量が少ないと自己電源（バッテリー１１２）に電源ソースを切り替えることができない。

そこで、自己電源がバッテリー１１２である場合には、図３の処理に代えて図４の処理を行うようにしてもよい。
図４において、ステップＳ１〜Ｓ３は図３と同様であるため、詳細な説明は省略する。図４の処理では、エニュメレーション期間が終了したときは（ステップＳ２のＮ）、電圧検知部１１８によるバッテリー１１２の端子電圧の検出などによりバッテリー１１２の残容量を検出し、この残容量が予め設定されている閾値以上であれば（ステップＳ１１のＹ）、電源ソースをバッテリー１１２に切り替えて（ステップＳ１２）、省電力モードから復帰させる（スイッチ１２２，１２４を閉じて撮影関係のユニットや表示部１１１への電源供給を行う）（ステップＳ１３）。バッテリー１１２の残容量が閾値未満であれば（ステップＳ１１のＮ）、省電力モードを維持して、引き続きバス電源（ＶＢｕｓ１１６）からの供給電力によりＵＳＢファンクション３を駆動する（ステップＳ１４）。

本発明の一実施形態にかかるＵＳＢシステムの構成の概要を示すブロック図である。ＵＳＢファンクション（デバイス）の一例であるデジタルカメラの構成を示すブロック図である。ＵＳＢファンクションが実行する処理のフローチャートである。ＵＳＢファンクションが実行する処理の他の例に関するフローチャートである。

符号の説明

２ホストコンピュータ
３電子装置
２１通信システム
１１２バッテリー、電源
１１４電源

Claims

ホスト装置と有線接続することにより当該ホスト装置とのデータの送受信を行い又当該ホスト装置からの電力供給を受ける通信システムを備えている電子装置において、
少なくとも前記ホスト装置が本電子装置の接続を認識している期間中は、前記ホスト装置からの電力供給で本電子装置を駆動できる程度に本電子装置の電力消費量を低減する省電力モードに移行させ前記ホスト装置からの電力供給で本電子装置を駆動させる移行手段を備えていることを特徴とする電子装置。
前記ホスト装置からの電力供給以外の他の電源ソースと、
前記移行手段により前記省電力モードへの移行後前記期間が終了したときは前記他の電源ソースにより本電子装置を駆動させる復帰手段と、
を備えていることを特徴とする請求項１に記載の電子装置。
前記ホスト装置からの電力供給以外の他の電源ソースとなるバッテリーと、
前記移行手段により前記省電力モードへの移行後前記期間が終了したときは前記バッテリーの残容量と予め設定されている閾値とを比較する比較手段と、
前記比較により前記残容量が前記閾値以上であるときは前記バッテリーの電力により本電子装置を駆動させる復帰手段と、
前記比較により前記残容量が前記閾値未満であるときは前記省電力モードを維持する支持手段と、
を備えていることを特徴とする請求項１に記載の電子装置。