JP2012226905A - 電子装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＵＳＢコネクタにＵＳＢデバイスを装着することが難しい環境下での煩わしさを確実に軽減とする電子装置の実現を図る。
【解決手段】ＵＳＢコネクタ１２のコネクタ部１２１にＵＳＢデバイス１１のコネクタ部１１１を嵌めて押し込み、支持部２１がＵＳＢコネクタ１２の支持体３１１と当接させる。さらに押し込んで、ラック４３が右方向に移動し、ピニオンギア４７を時計方向に回転させる。この回転に伴いラック４５とともに支持体３１２が左方向に移動する。ＵＳＢデバイス１１をＵＳＢコネクタ１２に完全に押し込むと、端子４１および端子４２がそれぞれガイド部材４８を乗り越え、端子４２（ＶＢＵＳ、Ｄ＋、Ｄ−、ＧＮＤ）は端子６１（ＶＢＵＳ、Ｄ＋、Ｄ−、ＧＮＤ）ＵＳＢデバイス１１と電気的に接続される。ＵＳＢデバイス１１を逆向きに挿入した場合も同様にして正規の電気的接続が可能となる。
【選択図】図６

Description

この発明の実施形態は、通信規格のＵＳＢを接続してデータ伝送を可能とする電子装置に関する。

従来、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）は、ホストとなる電子装置にさまざまな周辺機器を接続するための通信規格であり、ドライバをインストールする必要がなく、標準機能のみでＵＳＢコネクタに接続した機器を記憶装置として認識することができ、ＰＣ周辺機器のみならず携帯電話やデジタルオーディオプレーヤー、車載機器等への搭載も一般化している。ＵＢＳは、周辺機器と接続する場合に方向性を有しているが、方向性を持たないＵＳＢも考えられている。

従来の技術は、複数のコネクトピンが固定された一対のピン支持体がコネクタピンを有する面を相互に対向配置させてメス型のコネクタを構成し、一方のピン支持体を外力で移動させ、弾性部材で移動後のビン支持体を復帰させるものである。しかし、一対のピン支持体は弾性部材で復帰させていることから、弾性部材によるピン支持体の復帰とオス型のコネクタとの接続に接触不良を起こしかねず、確実に接続することが難しい、という問題があった。

特開２００９−１７６５４３号公報

発明が解決しようとする課題は、ＵＳＢコネクタにＵＳＢデバイスを装着することが難しい環境下での煩わしさを確実に軽減することが可能な電子装置を提供することにある。

実施形態によれば、ＵＳＢデバイスのコネクタ部が装着可能なコネクタ部を有するＵＳＢコネクタと、前記コネクタ内に直線的に移動可能に支持し、端子が異なる面にそれぞれ露出した状態で固着された第１および第２の支持体と、前記第１の支持体の一端に取付けられ、直線的なギアが形成された第１のラックと、前記第２の支持体の一端に取付けられ、前記第１のラックのギアと対向する位置に直線的なギアが形成された第２のラックと、前記第１および第２のラックそれぞれのギアに噛合し、該第１および第２のラックを逆方向に移動させるピニオンギアと、を具備し、前記ＵＳＢコネクタのコネクタ部に、コネクタ部が方向性を有する前記ＵＳＢデバイスを装着した場合に、前記ＵＳＢデバイスのコネクタ部の装着方向に係わらず、前記コネクタ内の前記第１および第２の支持体のいずれかの端子と前記ＵＳＢデバイスとが電気的に接続する。

電子装置に関する一実施形態について説明するための概念的な回路ブロック図である。 ＵＳＢデバイスの一例について説明するための図である。 ＵＳＢコネクタの一例について説明するための図である。 電子装置内のＵＳＢコネクタの一例について説明するための概略的な断面図である。 図４の要部を拡大して示す断面図である。 （ａ）〜（ｄ）はこの実施形態の動作手順について説明するための説明図である。 ＵＳＢデバイスが逆向きにＵＳＢコネクタに接続された場合について説明するための断面図である。

以下、実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１〜図３は、電子装置に関する一実施形態について説明するためのもので、図１はＰＣ周辺機器のみならず携帯電話やデジタルオーディオプレーヤー、車載機器等の電子装置のＵＳＢ通信規格部分の概略的な構成を示す回路ブロック図、図２はＵＳＢデバイスの一例について説明するための図、図３はＵＳＢコネクタの一例について説明するための図である。

図１において、電子機器１００はＵＳＢ規格に適合したメス型のＵＳＢコネクタ１２を有する。ＵＳＢコネクタ１２にはＵＳＢ規格に適合したオス型のコネクタを有するＵＳＢデバイス１１が接続可能である。

ＵＳＢデバイス１１は、電子機器１００のＵＳＢコネクタ１２のＶＢＵＳ（電源）、差動信号を伝達するためのＤ＋，Ｄ−、ＧＮＤ（接地）の各端子に接続されるＶＢＵＳ、Ｄ＋、Ｄ−、ＧＮＤを備えたコネクタ部１１１と、電子機器１００との通信制御を行うＩ／Ｆ部１１２と、画像データなどが記憶されるフラッシュメモリ１１３と、ＲＯＭ１１４に記憶されている制御プログラムに基づいてフラッシュメモリ１１３からＩ／Ｆ部１１２へのデータ読出およびＩ／Ｆ部１１２からフラッシュメモリ１１３へのデータ書込の制御を行うＣＰＵ（中央演算部）などのデータ転送制御部１１５を備える。また、データ転送制御部１１５は、電子機器１００との間で認証処理を行い、認証が成功した場合に通信部を介して電子機器１００とのデータ転送を許可する機能を備える。

図２に示すように、ＵＳＢデバイス１１のＶＢＵＳ、Ｄ＋、Ｄ−、ＧＮＤの各端子は、絶縁性の支持部２１に固着されている。

電子機器１００内には、Ｉ／Ｏ制御部１３、メモリ制御部１４、ＣＰＵ１５、ＲＡＭ１６、ＲＯＭ１７等のユニットにより制御部１８を構成している。Ｉ／Ｏ制御部１３には、ＵＳＢコネクタ１２が接続される。ＵＳＢコネクタ１２は、ＵＳＢデバイス１１を接続するための、いわゆるＡタイプのＵＳＢコネクタである。

Ｉ／Ｏ制御部１３およびメモリ制御部１４は、ＣＰＵ１５、ＵＳＢコネクタ１２、ＲＡＭ１６、ＲＯＭ１７等の各種デバイス間のデータの転送制御や、対象の電子機器の種類に応じて画像、音声、データの処理等を実行するためのものである。Ｉ／Ｏ制御部１３およびメモリ制御部１４は、これらを１チップ化して構成することも可能である。

図３にも示すようにＵＳＢコネクタ１２は、絶縁性の第１の支持体とする支持体３１１に、ＶＢＵＳ、Ｄ＋、Ｄ−、ＧＮＤの各端子が露出した状態で固着されている。図１に示すように、ＶＢＵＳは、ＵＳＢデバイス１１に電源を供給するため、電子機器１００内の図示しない電源に接続したＶＢＵＳ線１９ａに接続され、Ｄ＋およびＤ−は、差動信号を伝達するためのＤ＋線１９ｂ，Ｄ−線１９ｃに接続され、ＧＮＤは接地するためのＧＮＤ線１９ｄと接続されている。ＶＢＵＳ線１９ａ、Ｄ＋線１９ｂ、Ｄ−線１９ｃおよびＧＮＤ線１９ｄは、それぞれＩ／Ｏ制御部１３のポート１３ａ〜１３ｄと接続されている。

制御部１８は、ポート１３ｄを介して検知されるＧＮＤ線１９ｄのＨまたはＬの電圧レベルの変化に応じて、ＵＳＢコネクタ１２に対する外部からの接続の有無を検知することができる。ＧＮＤ線１９ｄは、図示しない抵抗を介して例えば＋５Ｖにプルアップしておき、ＵＳＢコネクタ１２が外部と未接続状態であれば、ポート１３ｄで検知される電圧レベルはＨレベルとなる。そのため、制御部１８は、ポート１３ｄにおける検知がＨレベルを示せば、ＵＳＢコネクタ１２は外部と未接続状態と判定し、ポート１３ｄにおける検知がＬレベルを示せば、ＵＳＢコネクタ１２は外部と接続状態であると判定することができる。ＵＳＢコネクタ１２は、一般的に電子機器１００の操作パネルの側面部に設置されている。

図４、図５を参照し、ＵＳＢコネクタ１２の構成についてさらに説明する。図４は、電子機器１００内にコネクタ部１２１が外部から望む状態で配置されたＵＳＢコネクタ１２の概念的な断面図を、図５は図４の要部をさらに拡大した断面図である。

図4に示すように、本実施形態のＵＳＢコネクタ１２は、ＶＢＵＳ、Ｄ＋、Ｄ−、ＧＮＤの各端子が絶縁性の支持体３１１とこの支持体３１１に固着されたＶＢＵＳ、Ｄ＋、Ｄ−、ＧＮＤの各端子の配置が逆に固着された第２の支持体とする支持体３１２を備えている。しかも、支持体３１１と３１２は、ＵＳＢデバイス１１のコネクタ部１１１がＵＳＢコネクタ１２のコネクタ部１２１内に装着されたときに、コネクタ部１２１の接続位置に選択的に可動する状態で支持されている。

すなわち、ＵＳＢコネクタ１２のＶＢＵＳ、Ｄ＋、Ｄ−、ＧＮＤの各端子をまとめて示す端子４１が露出した状態で固着された支持体３１１の一端は、直線的にギア４３１が形成されたラック４３として取付けられている。ラック４３は、第１のラックとする直線的に複数配置されたガイド４４に摺動可能に支持され、図中水平方向に可動する。同様に、ＵＳＢコネクタ１２のＶＢＵＳ、Ｄ＋、Ｄ−、ＧＮＤの各端子をまとめて示す端子４２が固着された支持体３１２の一端は、直線的にギア４５１が形成されたラック４５に取付けられている。ラック４５は、第２のラックとする複数配置されたガイド４６に摺動可能に支持され、図中水平方向に可動する。ラック４３のギア４３１とラック４５のギア４５１は対向する位置に形成される。

ギア４３１およびギア４５１は、共通のピ二オンギア４７と噛合され、図中ピニオンギア４７を時計方向に回転した場合はラック４３を右方向に、ラック４５を左方向にそれぞれ可動する。ピニオンギア４７を反時計方向に回転した場合は、ラック４３を左方向に、ラック４５を右方向にそれぞれ可動する。つまり、ラック４３とラック４５は互いに逆方向に可動する。

端子４１と端子４２との間には、ラック４３と４５がすれ違うとき図５に示すように、互いが接触する期間を生じさせないためのガイド部材４８が配置されている。また、端子４１は、ラック４３に沿わせる格好でＩ／Ｏ制御部１３（図１）の各ポート１３ａ〜１３ｄと接続するための配線１９１が施されている。配線１９１は、端子４１と同様にＶＢＵＳ、Ｄ＋、Ｄ−、ＧＮＤ用にそれぞれ独立させた状態で配線される。端子４２は、ラック４５に沿わせる格好でＩ／Ｏ制御部１３の各ポート１３ａ〜１３ｄと接続するための配線１９２が施されている。配線１９２は、端子４２と同様にＶＢＵＳ、Ｄ＋、Ｄ−、ＧＮＤ用にそれぞれ独立させた状態で配線される。

なお、配線１９１，１９２は、ラック４３と４５が例えば樹脂製であれば、ラック４３および４５に配線パターンを施しても構わないし、フレキシブル基板を使用しても構わない。

端子４１および端子４２はそれぞれ弾性を持たせてある。これにより、端子４１のＶＢＵＳ、Ｄ＋、Ｄ−、ＧＮＤが、ＵＳＢデバイス１１のＶＢＵＳ、Ｄ＋、Ｄ−、ＧＮＤと接続された場合に、電気的に確実に接続される。同様に端子４２のＶＢＵＳ、Ｄ＋、Ｄ−、ＧＮＤが、ＵＳＢデバイス１１のＶＢＵＳ、Ｄ＋、Ｄ−、ＧＮＤと接続された場合に、電気的に確実に接続される。

端子４１および端子４２のそれぞれのＶＢＵＳ、Ｄ＋、Ｄ−、ＧＮＤは、ＵＳＢデバイス１１のＶＢＵＳ、Ｄ＋、Ｄ−、ＧＮＤと対向するように配置してある。端子４１および端子４２とＩ／Ｏ制御部１３の各ポート１３ａ〜１３ｄとの接続は、同じ接続状態になるよう配線される。

ここで、図６（ａ）〜（ｄ）を参照し、ＵＳＢデバイス１１がＵＳＢコネクタ１２に装着され、電気的に接続される手順について説明する。

まず、図６（ａ）に示すように、ＵＳＢコネクタ１２のコネクタ部１２１に対し、ＵＳＢデバイス１１のコネクタ部１１１を嵌め、図中矢印に押し込んで行く。ＵＳＢデバイス１１がさらに押し込まれると、図６（ｂ）に示すようにＵＳＢデバイス１１の支持部２１がＵＳＢコネクタ１２の支持体３１１と当接する。当接させた状態でさらにＵＳＢデバイス１１を押し込んで行くと、ラック４３が矢印Ａ方向に移動し、ピニオンギア４７を時計方向に回転する。この回転に伴いラック４５とともに支持体３１２が矢印Ｂ方向に移動する。

支持体３１１が矢印Ａ方向に、支持体３１２が矢印Ｂ方向にそれぞれ移動する過程で、図６（ｃ）に示すように、支持体３１１に固着された端子４１がガイド部材４８に乗り上げると同時に、支持体３１２に固着された端子４２がガイド部材４８に乗り上げる。

ＵＳＢデバイス１１がさらに押し込まれると、図６（ｄ）に示すように、端子４１および端子４２がそれぞれガイド部材４８を乗り越える。このとき、端子４２はＶＢＵＳ、Ｄ＋、Ｄ−、ＧＮＤの各端子を纏めて示すＵＳＢデバイス１１の端子６１と電気的に接続される。

これにより、ＵＳＢデバイス１１のＶＢＵＳ、Ｄ＋、Ｄ−、ＧＮＤの各端子とＵＳＢコネクタ１２のＶＢＵＳ、Ｄ＋、Ｄ−、ＧＮＤの各端子は、対応した状態で電気的に接続され、電子機器１００とＵＳＢデバイス１１は相互通信が可能となる。

次に、ＵＳＢデバイス１１の端子６１が図６（ａ）とは上下逆の状態でＵＳＢコネクタ１２に装着された場合について考える。この場合、図６（ａ）ではＵＳＢデバイス１１の支持部２１が支持体３１２と当接した状態で、図６（ｂ）〜（ｄ）と同じような手順でＵＳＢデバイス１１をＵＳＢコネクタ１２に押し込む。

すると、支持体３１２の端子４２とＵＳＢデバイス１１の端子６１とが図７に示すような状態で電気的に接続される。これにより、電子機器１００とＵＳＢデバイス１１は、相互通信が可能となる。

このように、ラック４３，４５とピニオンギア４７との組み合わせでＵＳＢデバイス１１と電気的に接続される端子４１，４２が固着された支持体３１１，３１２を選択的に電気的に接続可能とした。ラック４３とラック４５の移動は、ピニオンギア４７の回転により決定することから、ＵＳＢデバイス１１で押し込まれた支持体３１１あるいは３１２に対して確実の押し込まれない支持体３１２あるいは３１１の移動量は一定である。このため、ＵＳＢデバイス１１がＵＳＢコネクタ１２に確実に挿着された状態であれば、ＵＳＢデバイス１１の端子６１と支持体３１１の端子４１あるいは支持体３１２の端子４２は確実に電気的な接続が可能となる。

この実施形態では、方向性のあるＵＳＢデバイスをホストとなる電子装置のＵＳＢコネクタに対して方向性を気にすることなく、接続することが可能となる。これにより薄暗い環境下やＵＳＢデバイスの挿入口が見えづらい環境下にあっても方向性を気にすることなく、ラックとピニオンギアとの組み合わせで確実な装着が可能となり、利用者の煩わしさの軽減化を図ることができる。

上記した実施形態に限るものではない。例えば、ＵＳＢコネクタに接続されるものとしてはＵＳＢデバイスに限らず、ＵＳＢケーブルであっても構わない。また、ＵＳＢコネクタ側に相手の形状に対応するようにしたが、ＵＳＢデバイスやＵＳＢケーブルなどのコネクタ側に同様の機能を持たせても構わない。

以上、実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、組み合わせ、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１００ 電子機器
１１ ＵＳＢデバイス
１１１，１２１ コネクタ部
１２ ＵＳＢコネクタ
１９１，１９２ 配線
２１ 支持部
３１１，３１２ 支持体
４１，４２ 端子
４３，４５ ラック
４３１，４５１ ギア
４４，４６ ガイド
４７ ピニオンギア
４８ ガイド部材

Claims (3)

1. ＵＳＢデバイスのコネクタ部が装着可能なコネクタ部を有するＵＳＢコネクタと、
   前記コネクタ内に直線的に移動可能に支持し、端子が異なる面にそれぞれ露出した状態で固着された第１および第２の支持体と、
   前記第１の支持体の一端に取付けられ、直線的なギアが形成された第１のラックと、
   前記第２の支持体の一端に取付けられ、前記第１のラックのギアと対向する位置に直線的なギアが形成された第２のラックと、
   前記第１および第２のラックそれぞれのギアに噛合し、該第１および第２のラックを逆方向に移動させるピニオンギアと、を具備し、
   前記ＵＳＢコネクタのコネクタ部に、コネクタ部が方向性を有する前記ＵＳＢデバイスを装着した場合に、前記ＵＳＢデバイスのコネクタ部の装着方向に係わらず、前記コネクタ内の前記第１および第２の支持体のいずれかの端子と前記ＵＳＢデバイスとが電気的に接続する、電子機器。
2. 前記第１および第２の支持体に固着された端子は、ＵＳＢ規格のＶＢＵＳ、Ｄ＋、Ｄ−、ＧＮＤである、請求項１記載の電子機器。
3. 前記ＵＳＢコネクタ内には、前記第１および第２のラックが逆方向に移動する途中で、前記第１および第２の支持体に固着された端子同士が接触することを防止するガイド部材を配置した、請求項１または２記載の電子機器。

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