JP4274153B2 - Input pen shield structure - Google Patents
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本発明は、タブレット入力装置に使用する信号検出用入力ペンのシールド構造に関するものである。 The present invention relates to a shield structure for a signal detection input pen used in a tablet input device.
タブレット入力装置に使用する信号検出用入力ペンは、ペン先端をタブレットに近づけることで電気信号を検出し、タブレットの座標位置を表示画面上に表示することのできる入力ペンである。
入力ペンは、ペン先で受けた電気信号を入力座標位置として検出するため、外部から（近くにある機械や操作者が受ける、または自身が持っている）電磁ノイズが検出し、電気信号に歪みを与えることがある。入力ペンにノイズが発生するとタブレットの位置情報を狂わせ、タブレットと入力ペンのペン先の位置と表示された座標位置がずれてしまう原因になる。入力ペンは電磁ノイズをシールド（遮へい）するためと、強度を保つため外観に金属の筒（以下 外筒という）とし、検出信号に影響のないようにする構造が一般的に採用されている。入力ペンが受けたノイズは入力ペンの動作を制御する基板（以下 ペン基板という）に接続されたケーブルにより、タブレット本体の制御基板に接続され、タブレット本体の基板よりグランドからアースに逃がす構造を採用している。外筒とペン基板を電気的に接続する方法には、外筒のペン先先端方向内部に設置されたペン基板上の信号グランドからリード線を引き出し、外筒に半田付けする方法やカシメ等により機械的に接続する方法があるが、入力ペンの組立のしやすさを考えた場合、外筒内部形状に合った金属製のインサートリングを外筒に圧入固定し、ペン基板上の信号グランドに半田付けにより接続された金属製で弾性を有するグランド用スプリングに直接押し当て接触させる。またはインサートリングに設置、接触された金属製のガイドリングの内部底面にグランド用スプリングを押し当てて接続し、外筒の後端部のネジにネジが切られた金属金具の尾栓を螺合することで固定でき、電気的に接続することが実用的である。
また、入力ペンのシールド構造として、ペン先近辺にコイル巻回方向に導電ループを形成しない銅箔で覆い磁気シールドする方法が知られている。
Since the input pen detects the electrical signal received at the pen tip as the input coordinate position, it detects electromagnetic noise from the outside (received by the nearby machine or operator or possessed by itself) and distorts the electrical signal. May give. When noise occurs in the input pen, the position information of the tablet is distorted, and the position of the pen tip of the tablet and the input pen deviates from the displayed coordinate position. In general, the input pen is made of a metal cylinder (hereinafter referred to as an outer cylinder) in order to shield electromagnetic noise and keep its strength, so that it does not affect the detection signal. The noise received by the input pen is connected to the control board of the tablet body by a cable connected to the board that controls the operation of the input pen (hereinafter referred to as the pen board), and the structure that escapes from the ground of the tablet body to the ground is adopted. is doing. The method of electrically connecting the outer cylinder and the pen board is to pull out the lead wire from the signal ground on the pen board installed inside the pen tip direction of the outer cylinder and solder it to the outer cylinder or by caulking etc. Although there is a method of mechanical connection, when considering the ease of assembly of the input pen, a metal insert ring that matches the internal shape of the external cylinder is press-fitted and fixed to the external cylinder, and is connected to the signal ground on the pen board. It is directly pressed against a ground spring made of metal and connected by soldering. Alternatively, press and connect the ground spring to the inner bottom surface of the metal guide ring that is installed and contacted with the insert ring, and screw the metal plug tail plug into the screw at the rear end of the outer cylinder. It can be fixed by doing so, and it is practical to connect them electrically.
As a shield structure for an input pen, there is known a method of magnetic shielding by covering with a copper foil that does not form a conductive loop in the coil winding direction in the vicinity of the pen tip.
しかしながら上記タブレット入力装置に使用する信号検出用入力ペンのシールド構造においては、リード線は作業性が悪く、分解がしにくい。また、グランド用スプリング使用して、インサートリングならびにガイドリングを使用する場合、スプリングを介するため内部での各部品が動くため組立作業が安定しないことと、外筒を取り付けてから動作確認するため不良が発生した場合に、どの部品の接触が不確実なのかが分かりにくく組立の作業を遅れらせる原因になっていた。また、部品数が多いためコストが上がるという課題があった。 However, in the shield structure of the signal detection input pen used in the tablet input device, the lead wire has poor workability and is difficult to disassemble. Also, when using an insert ring and a guide ring using a spring for grounding, each part inside moves because of the spring, and the assembly work is not stable, and it is defective because the operation is confirmed after the outer cylinder is installed. When this occurs, it is difficult to tell which parts are in contact with each other, which causes the assembly work to be delayed. In addition, there is a problem that the cost increases due to the large number of parts.
本発明は上記の問題点に鑑みなされたもので、タブレット入力装置に使用する信号検出用入力ペンのノイズ防止用シールド構造であって、前記入力ペン内部の制御基板全体を覆う導電性の円筒形状の内筒と、該内筒を覆う導電性の外筒とを備え、前記内筒を、前記入力ペンのペン先側の先端、または後端より、前記制御基板を挿入することができる形状、かつ、前記円筒形状の側面に溝を設けることにより前記制御基板を挿入した後にその制御基板の板厚側面に設けたグランドパターンに前記溝を介して半田付けできる形状とし、前記円筒形状の一部を２ヵ所以上、弾性を有するように折り曲げた形状に成形して前記導電性の外筒に接触させる、前記入力ペンのシールド構造を提案するものである。 The present invention has been made in view of the above problems, and is a shield structure for noise prevention of a signal detection input pen used in a tablet input device, and has a conductive cylindrical shape covering the entire control board inside the input pen. shape an inner cylinder, and a conductive outer cylinder covering the inner cylinder, the inner cylinder, the pen tip side of the tip of the input pen or the rear end, Ru can insert the control board and a shape that can be soldered through the groove to a ground pattern provided on the plate thickness side of the control board after insertion of the control board by Rukoto grooved on the cylindrical shape of the side surface, the cylindrical shape part two positions or more, and formed into a shape bent so as to have a resilient contacting the outer cylinder of the conductive and proposes a shield structure of the input pen.
基板と外観の外筒を確実に接触させる方法として外筒の内側に内筒を設け、内筒と基板を半田で接合し、内筒を外筒に圧入することで基板と外筒を完全に接触させる導電体の金属筒の２重構造とする。上記した構造にすることにより、部品数を減らし、組立、分解が容易な構造とし、確実で安定したシールド効果を得ることができる。 As a method of ensuring contact between the board and the outer cylinder, the inner cylinder is provided inside the outer cylinder, the inner cylinder and the board are joined by soldering, and the inner cylinder is press-fitted into the outer cylinder to completely connect the board and outer cylinder. A double structure of a metal tube of a conductor to be brought into contact is adopted. With the above-described structure, the number of parts can be reduced, the structure can be easily assembled and disassembled, and a reliable and stable shielding effect can be obtained.
ペン基板の入力電気信号を歪ませる作用のある電磁ノイズを外部から受けた場合、外筒で受けたノイズは外筒内面に弾性体で接触した内筒と、ペン基板のグランドを半田で接合することで基板のグランドに上記電磁ノイズを逃がすことがでる。ペン基板よりケーブルを介して本体基板よりアースに逃がすことにより、外部ノイズによる電気信号の歪みを無くすことができ、タブレットと入力ペンの座標位置ズレを防ぐことができる。 When electromagnetic noise that acts to distort the input electrical signal of the pen board is received from the outside, the noise received by the outer cylinder joins the inner cylinder in contact with the inner surface of the outer cylinder with an elastic body and the ground of the pen board with solder. As a result, the electromagnetic noise can be released to the ground of the substrate. By escaping from the pen substrate to the ground via the cable from the main body substrate, distortion of the electric signal due to external noise can be eliminated, and displacement of the coordinate position between the tablet and the input pen can be prevented.
以下、本発明の詳細を添付図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一例である入力ペンの各部品構成を表す斜視図である。ペン先１０は導電性を有する金属（アルミ、真鍮、鉄、ステンレス等）の軸１０aに絶縁樹脂（ＡＢＳ、ＰＯＭ、ＰＣ等）の入力部１０ｂを一体成形し、信号を検出できる構成としている。ペン先１０は金属性のチャック１１により保持され交換可能な形状としている。チャック１１は絶縁樹脂で成形されたホルダ１２に保持されバネ１３によりペン先１０側の先端方向に常に押された状態にある。
ホルダ１２はセンサ１４、バネ１３を保持し、ペン基板１５の位置を決めるための溝１２aを設けペン基板１５を挿入することでホルダ１２とペン基板１５の位置決めができる形状をしている。
Hereinafter, the details of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a perspective view showing a component configuration of an input pen as an example of the present invention. The
The holder 12 holds the sensor 14 and the spring 13, and is provided with a
ペン先１０を押すとチャック１１がホルダ１２内に移動し、チャック１１の後端部はセンサ１４内に入り込み入力ペン１の動作を開始する。ペン先１０を離すとバネ１３によりチャック１１、ペン先１０は元の位置に戻る。バネ１３は金属で成形され、ペン基板１５に半田で接合されている。ペン基板１５には複数の電気信号を処理する回路（図示せず）とグランド（図示せず）が設けてあり、各信号とグランドは信号ケーブル１６a、１６ｂと１６ｃによりタブレット２１の制御基板２２にコネクタ２３に接続されている。
取付リング１７の凸部１７aの内側は、図２に示すように内筒３の後端部３aが隙間無く挿入できる円形状１７ｂとし、溝１７ｃはペン基板１５の突起部１５aが挿入できる形状をしている。取付リング１７凹部１７ｄの後端側は柔らかい樹脂（ＰＥＴ、塩ビ等）で成形されたケーブル１６の保護用チューブ１８と一体成形され、ケーブル１６がチューブ内を通る形状としている。尾栓１９はチューブ１８と取付リング凹部１７ｄが挿入できる円形状１９aとし外側に外筒ネジ部２aと螺合するネジ１９ｂが設けてある。
When the
As shown in FIG. 2, the inner side of the convex portion 17a of the mounting ring 17 has a circular shape 17b into which the rear end portion 3a of the
本発明となる内筒３は金属で成形され、ペン先１０側先端を４分割し交互に内側に折り曲げた部分３ｂがホルダ１２を受け、曲げていない部分３ｃは弾性を有し、外筒内側２ｂに確実に圧入、接触する。内筒３後端部３aにはホルダ１２とペン基板１５が挿入できる円形状３ｄとし、ペン基板１５が内筒内で回転することを防止するためペン基板１５の突起部１５aが挿入できる溝３e
を設け、溝３eの上下に基板側面１５ｂが半田付けできる突起３ｆを設けた。突起３ｆの両端を切り欠き３ｇを設け、半田付けの熱を内筒３全体につたわりにくくした形状とした。
The
And a protrusion 3f on which the substrate side surface 15b can be soldered is provided above and below the groove 3e. Both ends of the projection 3f were cut out to form 3g so that the soldering heat was not easily attached to the entire
外筒２は金属の円筒形状とし、先端ペン先１０が挿入される側は細く絞られ形状２ｃとし（図３参照）、ペン先１０が可動可能な円形状２ｄとしている。後端は内筒３が簡単に挿入できる円形状２ｅとし、取付リング１７凸部１７ａが隙間無く収まる形状とし、内側には尾栓１９のネジ部１９ａが螺合するようにネジ部２ａを有する形状とする。
The outer cylinder 2 has a metal cylindrical shape, and the side into which the
図１、４を元に外部電磁ノイズに対するシールド構造について説明する。
ホルダ１２に取付られたペン基板１５の突起部１５ａを内筒３の両側の溝３ｅに合わせ、ホルダ１２が内筒３の先端方向の曲げ部３ｂに突き当まで挿入する。ペン基板１５凸部１５ａの凹部１５ｂが、内筒１７の突起部３ｆと位置が合う。基板側面に設けたグランドパターン１５ｃの側面凹部１５ｂに内筒３の外側より半田にて接合できる。
取付リング１７の円形状部１７ｂに内筒３後端外径部３ａを挿入し、ペン基板１５突起部１５ａを溝１７ｃに挿入する。
A shield structure against external electromagnetic noise will be described with reference to FIGS.
The protrusions 15 a of the pen substrate 15 attached to the holder 12 are aligned with the grooves 3 e on both sides of the
The
外筒２の後端部に設けられている円形状２ｃ（図３参照）寄りに、内筒３の４分割されたペン先１０側から挿入し、尾栓１９で取付リング凸部１７ａ後端を押し、外筒ネジ部２ａに完全に螺合することで、内筒３と取付リング１７が外筒２内に固定できる構造となる。
外筒２の先端側内面は絞り形状２ｂにより先端が細くなり、内筒１７の４分割部分が確実に接触する長さと形状とする。４分割部分は弾性があるため比較的軽く尾栓１９を螺合でき、確実に外筒２に接触することができる。
Inserted from the
The inner surface of the outer cylinder 2 on the front end side is made narrower by the aperture shape 2b, and the length and shape are such that the four divided parts of the inner cylinder 17 are in reliable contact. Since the four-divided portion is elastic, the tail plug 19 can be screwed relatively lightly and can reliably contact the outer cylinder 2.
ペン先１０がタブレット上２１に触れ、ペン先１０を押すと入力ペン１は動作を開始し、タブレット２１上の座標２１ｘ、２１ｙの位置をペン先１０内の金属軸１０ａが電気信号として感知しチャック１１、バネ１３に伝わりペン基板１５に接続されたバネ１３が電気信号としてペン基板１５内の回路（図示せず）に伝える。回路（図示せず）で処理された電気信号がケーブル１６ａ、１６ｂを伝わりタブレット基板２２にコネクタ２３を介して接続される。タブレット制御基板２２より表示画面上（図示せず）に入力ペン１の位置を表示する。
When the
外部より電磁ノイズの影響がある場合、外筒２で受けたノイズが内筒３の４分割接触カ所を介して内筒溝３ｅの突起よりペン基板１５のグランド１５ｄに逃がすことができる。ペン基板１５よりケーブル１６ｃを介してタブレット基板２２よりアース２５に逃がすことができる。
説明した構成にすることにより外部ノイズをグランドに逃がすことによりペン先１０より検出された電気信号と電磁ノイズの伝わりを別にすることで電気信号にノイズの影響を与えないため、電気信号の歪みを無くすことができ、タブレット２１と入力ペン１の座標２１ｘ、２１ｙの位置ズレを防ぐことができる。
When there is an influence of electromagnetic noise from the outside, the noise received by the outer cylinder 2 can escape to the ground 15d of the pen substrate 15 from the protrusion of the inner cylinder groove 3e through the four-divided contact portion of the
By using the configuration described above, the external noise is allowed to escape to the ground, so that the electrical signal detected from the
図で第２の実施例として外筒との接触カ所を上下曲げた形状とし弾性を設けることで組立可能にした、基板上面に半田付けをするカ所を変えた内筒の例を挙げる。 In the figure, as a second embodiment, an example of an inner cylinder in which a place where soldering is performed on the upper surface of the substrate, which can be assembled by making the contact portion with the outer cylinder bent up and down and providing elasticity, will be given.
１ 入力ペン
２ 外筒
２ａ 円形状
２ｂ 絞り内側
２ｃ 絞り外側
２ｄ ペン先挿入部
３ 内筒
３ａ 後端部
３ｂ 曲げ部
３ｃ 曲げなし部
３ｄ 円形状
３ｅ 溝
３ｆ 突起
３ｇ 切り欠き
１０ ペン先
１０ａ 金属軸
１０ｂ 入力部
１１ チャック
１２ ホルダ
１３ バネ
１４ センサ
１５ ペン基板
１６ａ 信号ケーブル
１６ｂ 信号ケーブル
１６ｃ グランドケーブル
１７ 取付リング
１７ａ 凸部
１７ｂ 円形状
１７ｃ 溝
１７ｄ 凹部
１８ チューブ
１９ 尾栓
１９ａ 円形状
１９ｂ ネジ部
２１ タブレット
２２ 制御基板
２３ コネクタ
２４ コネクタ
２５ アース
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