TECHNISCHES GEBIET UND STAND DER TECHNIK
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Die Erfindung bezieht sich ganz allgemein auf das Gebiet von Digitalisiergeräten und
insbesondere auf ein neues und nützliches in der Hand zu haltendes Schreibgerät mit
unabhängiger Energieversorgung, das in der Lage ist, Informationen über seine augenblickliche
Bewegung und Position zu erfassen und abzuspeichern oder zu übertragen.
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Digitalisierstifte sind bereits bekannt und werden ganz allgemein in Verbindung mit
einem elektrisch betriebenen Schreibtablett verwendet.
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In der US-Patentschrift 4,786,764 wird ein Digitalisierstift mit einem Kontaktschalter
beschrieben, welcher Elemente zum Bestimmen des Drucks aufweist, der mittels des Stifts
auf das Schreibtablett ausgeübt wird. Hierzu wird auch auf die Neuerteilung 34,095
verwiesen, die auf die ursprüngliche Patentschrift 4,786,764 erteilt wurde.
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In der US-Patentschrift 4,217,649 wird ein Digitalisierer beschrieben, der mit
reflektiertem Licht zur Lokalisierung der augenblicklichen Position eines Stifts arbeitet. Dabei
überträgt ein Sender, der in dem Stift eingebaut ist, jedes Mal einen Impuls, wenn ein
Lichtstrahl auf den Stift auftrifft, um so als Koordinator für die Taktung bei der Bestimmung des
Ortes de Stiftes zu fungieren. Dabei ist außerhalb des Stiftes selbst ein beträchtlicher
apparativer Aufwand erforderlich, um die Position des Stifts zu lokalisieren.
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In der US-Patentschrift 5,159,321 wird eine stiftähnliche Computereingabe-Einheit
beschrieben, die in etwa wie eine stiftförmige Maus funktioniert, bei welcher dem abrollenden
Ball der Maus die abrollende Kugel zum Auftragen der Tinte bei einem Kugelschreiber oder
einem ähnlichen Gerät entspricht. Signale werden dabei an einen Rechner in Entsprechung
zur Drehung der Kugel in der X- und Y-Richtung übermittelt, um so Informationen über die
Koordinaten im Zusammenhang mit der Position und der Bewegung des Stifts zu liefern.
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Im IBM Technical Disclosure Bulletin, Jahrgang 16, Nr. 12, Mai 1974 wird unter dem
Titel "BESCHLEUNIGUNGSMESS-STIFT" ein Schreibgerät beschrieben, das in senkrechter
Richtung wirksame Beschleunigungsmesser und einen Druckfühler zum Aufzeichnen von
Schreibmustern besitzt.
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In der US-Patentschrift 4,068,409 wird beschrieben, wie komplex aufgebaute integrierte
Schaltungen in kleinen Gehäusen, zum Beispiel in einer Armbanduhr, untergebracht werden
können, wodurch eine hohe Speicherkapazität zur Aufnahme vielfacher Funktionen
geschaffen wird, die von der Uhr übernommen werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung sehen wir eine Anordnung zum Aufzeichnen eines
sinnvollen Musters von Handbewegungen in mindestens zwei senkrechten Richtungen in
einer Ebene vor, welche folgendes aufweist:
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ein in der Hand gehaltenes Gehäuse mit einer Spitze zum Bewegen entlang des
Musters;
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eine Erfassungseinrichtung im Gehäuse zum Erfassen von Richtungen und Abständen
in der Bewegung der Spitze in den mindestens zwei senkrechten Richtungen in der das
Muster enthaltenden Ebene, wobei die Erfassungseinrichtung ein Signal erzeugt, das den
Richtungen und Abständen entspricht, bei dem aber eine Driftabweichung auftreten kann; eine
Signalverarbeitungseinrichtung im Gehäuse, die zum Übernehmen des Signals und zum
Erkennen eines Initialisierungszeichens mit der Erfassungseinrichtung verbunden ist;
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eine Speichereinrichtung, die zum Abspeichern von Richtungen und Entfernungen in
der Bewegung der Spitze als Muster mit der Signalverarbeitungseinrichtung verbunden ist;
allerdings erst nach Erfassung des Initialisierungszeichens durch die
Signalverarbeitungseinrichtung, und
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eine Verbindungseinrichtung, die mit der Speichereinrichtung verbunden ist und zum
Übernehmen des Musters an einen in einem Abstand vom Gehäuse befindlichen Computer
anschließbar ist,
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wobei sie sich dadurch auszeichnet, dass die Signalverarbeitungseinrichtung so
angeordnet ist, dass sie ein Initialisierungszeichen erfasst, welches einer vorgewählten
Kombination von Richtungen und Abständen in der Bewegung für die Spitze entspricht, wobei die
Anordnung so ausgelegt ist, dass die Auswirkung dieser Driftabweichung auf die Mustererkennung
erheblich verringert wird und nicht eindeutige Muster in der Handbewegung nicht
abgespeichert werden.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein in sich abgeschlossenes, in der Hand zu
haltendes Gerät, das eine neue Form für den künstlerischen Ausdruck bietet. Dieser Ausdruck
ist weder optisch noch akustisch noch ein physikalischer Transfer, sondern er ist in der
fertigen Präsentation dem ursprünglichen Ausdruck ähnlich.
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Ebenso bezieht sich die vorliegende Erfindung auch auf ein Verfahren zur Schaffung,
Umsetzung und Aufzeichnung dieser neuen künstlerischen Form.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung sehen wir ein Verfahren zum Aufzeichnen
eines Musters von Handbewegungen in mindestens zwei senkrechten Richtungen in einer
Ebene, welche das Muster enthält, in der Weise vor, dass die Auswirkung irgend einer
Driftabweichung auf die Mustererkennung erheblich vermindert wird und nicht eindeutige Muster
von Handbewegungen nicht abgespeichert werden, welches folgende Schritte umfasst:
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Vorsehen eines in der Hand gehaltenen Geräts mit einer Spitze zum Bewegen entlang
des Musters;
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eine Erfassungsbewegung der Spitze in Richtungen und entlang Entfernungen in den
mindestens zwei senkrechten Richtungen;
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laufende Überwachung der Richtungen und Entfernungen zur Lokalisierung eines
Initialisierungszeichens;
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nach Lokalisierung des Initialisierungszeichens Abspeichern nachfolgender Richtungen
und Entfernungen als Muster, und
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Verbinden des abgespeicherten Musters mit einem Rechner, wobei sich das Verfahren
dadurch auszeichnet, dass das Initialisierungszeichen einer vorgewählten Kombination von
Richtungen und Entfernungen in der Bewegung der Spitze entspricht.
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Die vorliegende Erfindung kann ein System zur Schaffung eines künstlerischen
Ausdrucks bieten, einschließlich handgeschriebener Mitteilungen, Zeichnungen und anderer
geschickt erzeugter Formen, welches ein Markiergerät mit einer in sich abgeschlossenen
Einrichtung zum Aufzeichnung des künstlerisch geschaffenen Werks, eine Einrichtung zum
Übertragen des Signals zu einer anderen Aufzeichnungsvorrichtung, beispielsweise zu einem
Computer, eine Einrichtung zum Dekodieren des Signals und zum Umsetzen dieses Signals in
herkömmliche Computersprache, und eine Einrichtung zum Anzeigen des künstlerisch
geschaffenen Werks umfasst.
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Mit der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine geschickt erzeugte Bewegung in
einem in der Hand gehaltenen Instrument aufzuzeichnen und zu sammeln. Dabei setzt die
vorliegende Erfindung ein in der Hand gehaltenes Instrument mit Beschleunigungsmessern
zum Überwachen verschiedener Richtungen ein, wie zum Beispiel die Richtungen x, x', y, y'
und z. Die Beschleunigungen werden dabei nahe der Spitze der Einheit lokalisiert. Ein
Kontaktschalter bzw. Sensor oder Fühler ist dabei an der Spitze angeordnet.
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Bei der vorliegenden Erfindung wird eine Verarbeitungsschaltung eingesetzt, die im
Inneren des Geräts zur Verarbeitung der Beschleunigungssignale und des Kontaktsignals
enthalten ist. Diese Schaltung arbeitet außerdem mit einem Analog-Digital-Umsetzer, um diese
Signale in eine digitale Kodierung umzuwandeln. Ein Aufzeichnungsmittel wie zum Beispiel
ein Speicherbaustein auf einem Chip zeichnet die digitale Kodierung auf. Zur
Energieversorgung der Einheit wird eine Stromquelle verwendet und über einen Stecker (eine Buchse)
können die gespeicherten digitalisierten Daten in einen separaten PC heruntergeladen werden, der
diese digitalen Daten übernimmt. Zur Dekodierung bzw. Übersetzung der Handbewegungen
in erkennbare Muster kommt eine Umwandlungssoftware zum Einsatz, welche dann auf
einem Bildschirm angezeigt werden. Der Computer kann auch zur Bearbeitung der Muster
eingesetzt werden.
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Erfindungsgemäß sind ein Instrument und ein Verfahren zum Schreiben von
Nachrichten, zum Aufzeichnen der Nachrichten für die spätere Übermittlung in eine Computerdatei
und zur Handhabung der Datei zur Bearbeitung der Nachricht vorgesehen. Zu den
Anwendungsbereichen für die vorliegende Erfindung gehören die Erstellung von Grafiken, bei denen
der Grafiker sein schöpferisches Werk in einem in der Hand zu haltenden Gerät für die
spätere Übertragung in eine Computerdatei aufzeichnet oder das Aufgezeichnete direkt in eine
Datei überträgt.
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Die vorliegende Erfindung funktioniert durch Aufzeichnen von Veränderungen in der
Geschwindigkeit in einem Zeit-Kontinuum und durch Unterscheiden, wann das Instrument
sich in Kontakt mit der ebenen Fläche oder in sehr großer Nähe zu dieser befindet, auf
welcher der Benutzer arbeitet. Somit werden die aufgezeichnetet Geschwundigkeitsdaten so
digitalisiert,
dass sie übertragen, per Funk übermittelt oder anderweitig in eine Computerdatei
gebracht werden können, wo die Daten dann in eine übliche Computersprache umgesetzt und
bearbeitet, miteinander verknüpft, synthetisiert, übertragen oder per Funk übermittelt werden.
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Die verschiedenen neuen Merkmale, welche die Erfindung charakterisieren, sind sehr
deutlich in den beiliegenden Ansprüchen aufgeführt und stellen einen Teil dieser
Beschreibung dar. Zum besseren Verständnis der Erfindung, von dessen Vorteilen im Einsatz und von
den speziellen Zielsetzungen, die durch den Einsatz erreicht werden, wird auf die
beiliegenden Zeichnungen und die Beschreibung verwiesen, in der verschiedene Ausführungsbeispiele
der Erfindung dargestellt sind.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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In den Zeichnungen sind:
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Fig. 1 eine schematische Querschnittsansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines
Markiergeräts gemäß der vorliegenden Erfindung;
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Fig. 2 eine schematische Schnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines
Markiergeräts gemäß der vorliegenden Erfindung;
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Fig. 3 eine vergrößerte Ansicht des ersten Ausführungsbeispiels eines
Beschleunigungssensors gemäß der vorliegenden Erfindung;
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Fig. 4 eine vergrößerte Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines
Beschleunigungssensors gemäß der vorliegenden Erfindung;
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Fig. 5 eine vergrößerte Seitenansicht eines dritten Ausführungsbeispiels eines
Beschleunigungssensors gemäß der vorliegenden Erfindung;
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Fig. 6 ein schematisiertes Blockschaltbild der Signalverarbeitung für die vorliegende
Erfindung;
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Fig. 7 eine Ansicht mit der Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines
Initialisierungszeichens, das in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
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Fig. 8 eine Ansicht mit der Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines
Initialisierungszeichens, das in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung
verwendet wird, und
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Fig. 9 eine Ansicht mit der Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels eines
Initialisierungszeichens, das in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Schaffung künstlerischer Werke durch
Verwendung eines in der Hand zu haltenden Markier-, Schneide- oder Schreibgeräts wie
beispielsweise das in Fig. 1 dargestellte Gerät, doch ist sie dabei nicht auf dieses Gerät
beschränkt.
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Bei dem Gerät handelt es sich um ein in der Hand gehaltenes Gerät, das ein Gehäuse 5
aufweist, welches nicht auf irgend eine bestimmte Form eingeschränkt ist und das
zylinderförmig, elliptisch, trapezförmig oder spiralförmig sein kann.
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Das Schreibgerät gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein in der Hand zu haltendes
Instrument jeglicher Art sein, welches auf einer Fläche 3 wie beispielsweise Papier,
Leinwand, usw. eine Markierung anbringt. Das Gerät kann die Form eines Kugelschreibers, eines
Bleistifts, eines Rollstifts, eines Füllfederhalters, eines Filzschreibers, eines Schreibstifts,
einer Reißnadel, eines Pinsels, eines Kreidestifts, eines Meißels, usw. annehmen.
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Fig. 1 zeigt das Schreibgerät in Form eines Tintenrollschreibers mit der Kugel 7 an der
Spitze 6 des Gehäuses 5. Ein Tintenröhrchen 13 enthält einen Tintenvorrat, aus dem die Tinte
der Kugel 7 zugeführt wird, um auf dem Papier 3 eine Tintenspur zu hinterlassen.
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Auf der Kugel 7 an der Spitze 6 befindet sich ein Drucksensor 10, um zu erfassen, wann
die Kugel 7 auf die Fläche 3 aufgesetzt wird und in Berührung mit dieser kommt. Nachdem
die Kugel 7 mit der Oberfläche 3 in Berührung gebracht wurde, sendet der Drucksensor 10
über eine Drahtleitung 11 an eine elektronische Schaltung 30 zur Signalverarbeitung ein
Signal aus. Der Sensor 10 kann auch ein Nähe-Erfassungssensor sein, welcher ein Signal
aktiviert und dieses an die Verarbeitungsschaltung 30 übermittelt, wenn sich die Kugel 7 in
großer Nähe zur Oberfläche 3 befindet.
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Ein Beschleunigungssensor 20 bzw. eine Baugruppe zur Beschleunigungsmessung
befindet sich ebenfalls an der Spitze 6 zum Überwachen des Abstands, der Zeit und von
Veränderungen in der Geschwindigkeit für verschiedene Richtungen bzw. Richtungsebenen. Der
Sensor 20, der mit Beschleunigungsmessern in der nachstehend beschriebenen Form arbeitet,
sendet ein Beschleunigungssignal aus, das der Bewegung der Spitze 6 entlang der Fläche 3
entspricht. Dieses Signal wird über die Leitung 21 zu der elektronischen Schaltung 30 für die
Signalverarbeitung übertragen.
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Gemäß der Darstellung in Fig. 3 weist der Sensor des Beschleunigungsmessers 20 ein
Silikonsubstrat 23 mit darauf angebrachten Beschleunigungsmessern auf. Fig. 3 zeigt ein
Ausführungsbeispiel für den Sensor 20 nur zur Überwachung der Bewegungen der Spitze 6
aus Fig. 1 in einer ersten horizontalen bzw. X-Richtung und einer zweiten horizontalen bzw.
Y-Richtung.
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Der Sensor 20 weist eine zur X-Achse parallele Feder 22 auf, die sich nur in Richtung
der X-Achse bzw. der ersten horizontalen Richtung verlagert, sowie einen
Verlagerungsbereich 27, welcher der parallel zur X-Achse verlaufenden Feder 22 zugeordnet ist. Eine zur Y-
Achse parallele Feder 24 wird nur in Richtung der Y-Achse bzw. der zweiten horizontalen
Richtung verlagert und ist dem Verlagerungsbereich 28 zugeordnet. Mit den
Verlagerungsbereichen 27 und 28 sind jeweils über Isolierbereiche 26 entsprechende Elektroden 25
gekoppelt.
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Fig. 4 stellt ein zweites Ausführungsbeispiel des Sensors 20 zur
Beschleunigungsmessung dar, welcher eine Vielzahl von Beschleunigungsmessern auf dem Silikonsubstrat 23
aufweist. Eine für die Achse X' vorgesehene Feder kann nur in der Richtung X' verlagert
werden, die eine Richtung unter 45º zur X-Achse darstellt. Der zur Achse X' parallelen Feder 42
ist einem Verlagerungsbereich 43 X' zugeordnet. Eine zur Achse Y' parallele Feder 45 mit
einem Verlagerungsbereich 46 ist in Richtung einer Achse Y' ausgerichtet, die unter 45º zur Y-
Achse verläuft. Fig. 4 stellt nur eine von verschiedenen Ausrichtungen der
Beschleunigungsmesser für den Beschleunigungssensor 20 dar.
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Fig. 5 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel des Sensors 20 zur
Beschleunigungsmessung, das eine zur Z-Achse parallele Feder 44 aufweist, die sich nur in Richtung der Z-Achse
verschieben lässt, die eine sowohl zur X-Achse als auch zur Y-Achse senkrechte Richtung
darstellt, beispielsweise in vertikaler Richtung oder entlang der Achse des Instruments.
Gemäß der Darstellung in Fig. 3 und 4 dienen Elektroden 25 dazu, Verschiebungen der
verschiebbaren Bereiche der Beschleunigungsmesser als Veränderungen der elektrostatischen
Kapazität zu erfassen. 5 Verschiebungen der verschiebbaren Bereiche werden durch die
Beschleunigung
der Spitze 6 entlang der jeweiligen X-, Y-, Z- oder einer anderen Achse
herbeigeführt und liefern damit vollständige Informationen über den augenblicklichen Ort der
Spitze an irgendeinem Punkt in der Zeit. Dem Fachmann auf dem Gebiet der Konstruktion
von Beschleunigungsmessern ist die Existenz von Beschleunigungsmessern in sehr kleiner
Größe auf der Basis von Halbleitern bekannt, die gleichzeitig sehr genau sind und rasch
reagieren, so dass die Bewegungen und der Ort der Spitze 6 zu jedem Zeitpunkt auf ein
elektronisches analoges Signal reduziert werden kann, das sich später digitalisieren und speichern
lässt, vorzugsweise in einem im Gerät eingebauten Speicher, wie dies erfindungsgemäß
vorgesehen ist. Diese gespeicherten digitalen Informationen können danach mit der
entsprechenden Software verwendet werden, um das Bewegungsmuster wiederzugeben, und damit das
Schreib-, Schneid- oder Markiermuster, durch welches die Spitze 6 geführt wurde.
Beispielsweise kann das Muster, das die Spitze beim Schreiben der Unterschrift einer Person
aufnimmt, präzise auf eine digitale Information reduziert werden.
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Fig. 6 zeigt die Signalverarbeitung für die vorliegende Erfindung, bei welcher eine
elektronische Schaltung 30 zur Signalverarbeitung zum Einsatz kommt, welche die
Bewegungen oder die Beschleunigungssignale vom Beschleunigungssensor 20 und das Kontakt-
oder Drucksignal vom Drucksensor 10 empfängt.
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Die Schaltung 30 zur Signalverarbeitung arbeitet mit einer Schaltung 32 zum Erfassen
einer Beschleunigung, welche die Beschleunigungssignale vom Sensor 20 erhält. Eine
Schaltung 34 zum Bestimmen der Richtung interpretiert die Richtungsinformationen aus der
Erfassungsschaltung 32. Zum Berechnen der Entfernungsinformationen, welche von der
Beschleunigungsschaltung 32 geliefert werden, als Funktion der Beschleunigung und der Zeit
wird eine Integrierschaltung 36 eingesetzt.
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Das Druck- oder Kontaktsignal wird vom Drucksensor 10 an die Druckerfassungs-
Schaltung 16 geliefert, welche die Anwesenheit bzw. den Kontakt der Kugel 36 werden 7 mit
der Oberfläche 3 signalisiert und diese Informationen an eine Schaltung 38 zur
Analog-Digital-Umsetzung liefert. Richtungsinformationen aus der Richtungsschaltung 34 und
Entfernungsinformationen aus der Integrierschaltung werden ebenfalls dem
Analog-Digital-Umsetzer 38 (A/D) zugeführt, der zum Digitalisieren des Musters der Bewegungen der Spitze 6
verwendet wird.
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Der A/D-Umsetzer 38 wandelt die eingegangenen Informationen in einen digitalen
Kode um. Ein Aufzeichnungsmedium bzw. Speicher 39 wie zum Beispiel ein
8-Bit-Speicherchip wird zum Aufzeichnen der digitalep Informationen aus dem A/D-Wandler 38 verwendet,
ehe diese einer Ausgangsschaltung 48 zugeführt werden, welche diese digitalen
Informationen an einen Empfänger 60 über eine Schnittstelle 50 übermittelt.
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Der Empfänger kann ein Empfangsgerät beliebiger Art sein, welches digital kodierte
Informationen empfängt, wie zum Beispiel ein Mikrocomputer, ein Minicomputer, ein
Hauptrechner oder eine Workstation mit einem kompatiblen Empfangsanschluss. Der Empfänger
60 zum Empfangen der digitalen Informationen aus der Ausgangsschaltung 48 arbeitet mit
einem Softwarepaket mit Übersetzungsprogrammen mit einer Nachschlagetabelle oder einem
Mustererkennungsprogramm, das mit dem Bezugszeichen 62 angegeben ist. Die
Übersetzungsprogramme 62 übersetzen bzw. interpretieren die digitale Kodierung aus dem
Empfänger 60, um die Originalmarkierungen, die mit dem Schreibgerät auf der Oberfläche 3 gemacht
werden, zu ermitteln und nachzubilden.
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Wie in Fig. 1 bis 2 und 6 dargestellt wird, ist eine Stromversorgung 40 wie
beispielsweise eine Knopfbatterie wirkungsmäßig mit der elektronischen Schaltung 30 zur
Signalverarbeitung verbunden, um die Elektronik des Geräts mit Energie zu versorgen.
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Die Leitung 31 wird zur Übertragung der digital kodierten Informationen aus der
elektronischen Schaltung zur Signalverarbeitung 30 zur Schnittstelle 50 verwendet.
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Fig. 6 stellt schematisch die Schnittstelle 50 dar, welche die Ausgangsschaltung 48 und
den Empfänger 60 miteinander verbindet, um eine geeignete Schnittstelle zum Übertragen der
digitalen Daten aus der elektronischen Schaltung 30 zur Signalverarbeitung zu bilden. Die
Schnittstelle 50 stellt irgendeine geeignete Kombination aus Stecker und Buchse mit oder
ohne eine Verbindungsleitung zur Übermittlung aus der Ausgangsschaltung 48 zum
Empfänger 60 dar.
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Die vorliegende Erfindung macht es möglich, dass das Aufzeichnungsmedium 39 alle
digital kodierten Informationen aufzeichnet, welche den Bewegungen, Richtungen,
Entfernungen und der Zeit der Schreibspitze 6 zugeordnet sind, wodurch es möglich wird, dass das
Gerät separat vom Empfänger 60 verwendet werden kann. Durch den Einsatz einer korrekten
Schnittstelle 60 können die im Aufzeichnungschip 39 gespeicherten und aufgezeichneten
Informationen später durch direkten Anschluss in den Empfänger 60 später heruntergeladen
werden. Alternativ kann das Schreibgerät durch Verwendung einer Verbindungsleitung (wie
mit dem Bezugszeichen 50 angegeben) an den Empfänger 60 angeschlossen werden, wobei
ein Stecker an dieser Leitung in die Ausgangsschaltung 48 des Schreibgeräts eingesteckt wird
und das andere Ende der Leitung 50 am Empfänger 60 eingesteckt wird. Dies ermöglicht eine
sofortige Übertragung der digitalisierten Daten, während das Schreibgerät in Betrieb ist, statt
sie verzögert in der vorstehend beschriebenen Weise zu übertragen.
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Daneben ist es mit einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
möglich, dass die digital kodierten Informationen aus der Ausgangsschaltung 48 über eine mit
Funkfrequenz arbeitende Schnittstelle (die ebenfalls schematisiert mit dem Bezugszeichen 50
angegeben ist) an den Empfänger 60 übertragen werden, wenn der Empfänger 60 mit
Möglichkeiten zum Empfang auf Funkfrequenz ausgerüstet ist.
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Der Empfänger 60 weist auch ein Bildschirm-Endgerät 61 zum Anzeigen der
Abbildung auf, die von den Übersetzerprogrammen 62 übersetzt werden. Diese übersetzte
Abbildung kann Text, Unterschriften, künstlerische Graphiken, Stiche, Kalligraphie oder Muster
bzw. Entwürfe enthalten, die mit dem Schreibgerät erstellt werden.
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Wie in Fig. 7 bis 9 dargestellt, umfasst ein Schlüsselmerkmal der vorliegenden
Erfindung ein Initialisierungszeichen 17, das zum Initialisieren des in der Hand gehaltenen
Instruments vor dem Aufzeichnen der Markierung, der Zeichnung oder Bewegung über die
Schreibfläche 3 dient. Das Initialisierungszeichen 17 ist ein definiertes Zeichen, das im
Übersetzungspaket 62 und/oder im Aufzeichnungsmedium 39 reserviert ist und dem Empfänger
signalisiert, dass die auf der Fläche 3 aufgebrachten Markierungen oder Muster auf einem
Empfängerdisplay 61 angezeigt oder als erstes im Speicher 39 aufgezeichnet werden müssen.
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Die vorliegende Erfindung arbeitet mit jeglichem erkennbaren Zeichen als
Initialisierungszeichen, wie zum Beispiel einem umgekehrten "L", also einem rechten Winkel mit
Schenkeln, deren Länge im Bereich von ¹/&sub2; Zoll liegt. Das Initialisierungszeichen 17 wird von
dem Schreibgerät an einer definierten Position innerhalb des Arbeitsraums 3 gemacht, zum
Beispiel am linken Rand für jede Zeile des Schreibpapiers 3.
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Dabei ist der Hinweis wichtig, dass das reservierte Initialisierungszeichen in Form
eines auf dem Kopf stehenden "L" nur zu Illustrationszwecken gewählt wurde und dass auch
ein anderes geeignetes Initialisierungszeichen jedweder Art verwendet werden kann, so lange
es nicht mit einem anderen Buchstaben oder Muster verwechselt werden kann, das im
Speicher 39 abzuspeichern ist.
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Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die
Software in der Schaltung 30, beispielsweise im Aufzeichnungsmedium 39, in der Lage, das
Initialisierungszeichen zu identifizieren, zum Beispiel durch Vergleich des Musters, das den
Beschleunigungssignalen entspricht, mit bekannten Mustern in einer Nachschlagtabelle,
insbesondere mit dem bekannten Muster des Initialisierungszeichens. Sobald das
Initialisierungszeichen identifiziert ist, ist dies das Signal für den Beginn des Aufzeichnungsvorgangs. Auf
diese Weise werden nur die Muster aufgezeichnet, die aufgezeichnet werden müssen. Wie
nachstehend noch ausführlicher erläutert wird, werden weitere Einsparungen an
Speicherkapazität und Energie dadurch erzielt, dass die Signalverarbeitung in der Schaltung 30 nur dann
zum Arbeiten veranlasst wird, wenn der Drucksensor 10 der Druckerfassungsschaltung 16
signalisiert hat, dass die Schreibspitze sich in der Nähe der Schreibfläche befindet. Damit
wird eine unerwünschte Aufzeichnung nicht eindeutiger Muster vermieden, die dann erzeugt
werden, während sich das Schreibgerät durch den Raum bewegt, zum Beispiel wenn der
Benutzer das Gerät aus einer Hemdtasche nimmt, um mit dem Schreibvorgang zu beginnen.
Ansonsten würden alle diese Beschleunigungen auch dann erfasst und gespeichert, wenn sie
nichts mit dem Muster, der Markierung, dem Schneiden, dem Stechen oder einem anderen
Vorgang zu tun haben. Dementsprechend beginnt somit die Signalverarbeitung nur dann,
wenn der Drucksensor oder der Nähe-Sensor 10 aktiviert ist, und dass die Signalaufzeichnung
erst dann beginnt, wenn das reservierte Initialisierungszeichen erfasst wird.
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Fig. 7 stellt ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar, bei welchem in
Verbindung mit dem vom Drucksensor 10 an die Druckerfassungsschaltung 16 abgegebenen
Drucksignal ein Merkmal mit zeitlicher Verzögerung eingesetzt wird. Die
Druckerfassungsschaltung 16 arbeitet mit einer Zeitverzögerung in der Weise, dass dann, wenn das
Drucksignal über einen bestimmten Zeitraum - beispielsweise einer Drittel Sekunde - nicht
empfangen wird, diese Information an den A/D-Umsetzer 38 übermittelt und von dem Speicherchip
39 aufgezeichnet wird, um so dem System zu signalisieren, dass der Aufzeichnungsbetrieb
einzustellen ist. Die markierte Abbildung wird nur dann auf dem Bildschirm 61 aufgezeichnet
und angezeigt, wenn das Initialisierungszeichen 17 wieder auf der Schreibfläche 3 markiert
wird, wie dies in Fig. 7 dargestellt ist.
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Wenn die Schaltung 30 dauernd mit dem Empfänger 60 verbunden ist, zum Beispiel
über den Leitungsdraht 52, dann kann das auf dem Bildschirm 61 angezeigte Muster ebenfalls
unterbrochen werden, sofern das Zeitintervall abgelaufen ist und ein neuer Kontakt nicht
hergestellt wurde, wie dies vom Drucksensor 10 erfasst wird. Unterbrechungen des Drucksensors
von sehr kurzer Dauer werden ignoriert und dann wird die Signalverarbeitung und
Signalspeicherung weitergeführt. Solche Unterbrechungen von sehr kurzer Dauer können der kurzen
Zeit entsprechen, die benötigt wird, um die Spitze 6 von der Seite abzuheben und dann wieder
aufzusetzen, da ein Wort beendet ist und ein weiteres in derselben Schreibzeile begonnen
wird. Diese Zeitdauer (die beispielsweise kürzer als 1/3 Sekunde ist) wird akzeptiert, um zu
vermeiden, dass die Aufzeichnungssequenz (durch erneutes Ausführen des
Initialisierungszeichens) zwischen jeweils zwei Wörtern erneut initialisiert werden muss. Wenn dagegen der
Kontakt über einen Zeitraum verloren ist (was der Drucksensor 10 erfasst), der länger als ein
vorgewählter Zeitraum ist, so wird dies als ein Vorgang gewertet, bei dem die Schreibspitze
vom Papier abgehoben und damit der Schreibvorgang abgebrochen wird, oder als eine
Bewegung des Geräts in eine neue Textzeile. Nach dieser Verzögerung muss ein neues
Initialisierungszeichen gemacht werden, ehe der Aufzeichnungsbetrieb wieder aufgenommen wird. Um
Verwirrung darüber zu vermeiden, wann das Schreibgerät ein Muster aufzeichnet und wann
kein Muster aufgezeichnet wird, kann es auch von Vorteil sein, eine Signalanzeige wie
beispielsweise eine Leuchtdiode auf dem Gerät vorzusehen, die der Schreiber sehen und
einschalten kann, sobald eine Aufzeichnung läuft, und die abgeschaltet wird, wenn kein
Aufzeichnungsbetrieb vorliegt. Auf diese Weise wird der Verlust eines Musters vermieden, das
der Benutzer aufzeichnen wollte, das aber nicht aufgezeichnet wurde, weil der Drucksensor
über einen zu langen Zeitraum deaktiviert war oder weil das Initialisierungszeichen nicht
gesetzt oder nicht korrekt gelesen wurde.
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Fig. 8 stellt ein zweites Ausführungsbeispiel des Merkmals des Initialisierungszeichens
dar, bei welchem das Initialisierungszeichen 17 als Anfangszeichen verwendet wird, das dem
System signalisiert, dass es mit dem Aufzeichnungsbetrieb und der Anzeige der Abbildung
beginnen soll, die geschrieben wurde, nachdem das Initialisierungszeichen auf der Schreibfläche
3 markiert worden ist. Ein Stopp-Zeichen 18, bei dem es sich um dasselbe Symbol wie
das Startzeichen 17 handeln kann, wird am Ende jeder Markierung, jeder geschriebenen Zeile,
jedes Musters, usw. gezeichnet oder markiert, um dem System zu signalisieren, dass der
Betrieb zur Aufzeichnung und Anzeige der markierten Abbildung beendet werden soll. Das
System beginnt erst dann mit dem Aufzeichnen und Anzeigen der Originalabbildung, sobald
das Startzeichen 17 auf der Schreibfläche 3 markiert wird, wie dies in Fig. 8 dargestellt ist.
Wenn deshalb dasselbe Symbol sowohl als Startzeichen 17 wie auch als Stopp-Zeichen 18
verwendet wird, dann zeichnet das System nur die markierte Originalabbildung nach dem
Markieren jedes anderen Zeichens 17 auf und zeigt sie an. Die Übersetzungsprogramme 62
bzw. die im Aufzeichnungsmedium 39 eingebaute Logik erkennt automatisch, dass jede
geradzahlige Eingabe ähnlich einem Stopp-Zeichen 18 bedeutet, dass die Anzeige bzw. die
Aufzeichnung gestoppt werden soll.
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Fig. 9 stellt ein drittes Ausführungsbeispiel des Merkmals mit dem
Initialisierungszeichen dar, bei dem ein Stoppzeichen 19 verwendet wird, das ein anderes Symbol als das
Startzeichen 17 ist. Damit stellt das System die Aufzeichnung und Anzeige der ursprünglich
markierten Abbildung ein, sobald das Stoppzeichen 19 auf der Schreibfläche 3 markiert wird. Der
Aufzeichnungs- und Anzeigebetrieb wird nach der Eingabe des Startzeichens 17 auf der
Schreibfläche 3 wieder aufgenommen.
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Mit der vorliegenden Erfindung ist es möglich, durch elektronische Signale die
Unterschrift einer Person wiederzugeben, wobei diese Möglichkeit zu Sicherheitszwecken bei
Anwendungen eingesetzt werden kann, die mit automatisierten Bankschaltergeräten verbunden
sind, sowie bei verschiedenen Arten von Kreditkarten. Die vorliegende Erfindung lässt sich
auch in Verbindung mit Digitalisierern einsetzen, um Aufzeichnungen vollständig zu
übermitteln.
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Fig. 2 stellt ein zweites Ausführungsbeispiel des Schreibgeräts dar, bei dem ein zweiter
Sensor 21 zur Beschleunigungsmessung verwendet wird, der sich nahe der Spitze des
Gehäuses 5 befindet, das wirkungsmäßig an die elektronische Schaltung 30 zur Signalverarbeitung
über eine Kabelverbindung zur Übermittlung und Aufzeichnung von Signalen angeschlossen
ist, die sich auf die Bewegung und die Führung des Oberteils des Geräts beziehen, das
unabhängig von den von der Spitze 6 des Geräts übermittelten Signalen ist. Damit ist eine noch
präzisere Aufzeichnung und Anzeige der Markierung wie beispielsweise die Unterschrift
einer Person möglich, um so die Sicherheit noch zu erhöhen.
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Während der Bildung eines Musters, beispielsweise einer Unterschrift, kann eine
Person mit dem hinteren Ende des Schreibgeräts zum Beispiel charakteristische Bewegungen in
einer ganz bestimmten Art ausführen, während eine andere Person, die versucht, dieselbe
Unterschrift oder dasselbe Mustern nachzuahmen, unter Umständen absolut nicht in der Lage
ist, die charakteristische Gesamtbewegung des Geräts nachzuahmen. Wenn Muster von den
unteren und oberen Sensoren 20 und 21 im Aufzeichnungsmedium 30 abgespeichert werden
und später dann mit dem bekannten zulässigen Muster der Unterschrift verglichen werden, so
lässt sich eine gefälschte Unterschrift weitaus leichter entdecken und weitaus schwieriger
anfertigen. Fig. 2 stellt außerdem eine abweichende Version der Erfindung dar, bei welcher die
Schreibspitze 6 statt mit einer Schreibkugel 7 mit einer Filzspitze 70 versehen ist. Die
Filzspitze 70 kann beispielsweise mit einem Dehnungsmesser 100 verwendet werden, der das
Biegen der Filzspitze erfasst und damit als Druck- oder Nähe-Erfassungseinrichtung dient.
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Als weiteres alternatives Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann ein
Drucksensor bzw. ein Nähe-Sensor durch einen Eintrag in der Nachschlag-Tabelle im
Aufzeichnungsmedium 39 ersetzt werden, der eine abrupte Veränderung in der Beschleunigung
in der Z-Richtung (entlang der Achse des Schreibgeräts) erfasst und dabei den Umstand
signalisiert, dass die Spitze des Schreibgeräts auf die Schreibfläche aufgesetzt wurde und nun
zur Bildung eines Musters bereit ist.
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Auch hier wird erneut betont, dass sich die vorliegende Erfindung nicht nur auf das
Schreiben beschränkt, sondern auch das Zeichnen, Malen und sogar das Abheben von
Material wie beim Stechen, Meißeln oder Schneiden mit umfasst, und sogar auch das einfache
Nachziehen eines vorher vorhandenen Musters, wobei man zum Beispiel unter Verwendung
eines Stifts ein vorher vorhandenes Muster abfährt, um das Muster zu speichern. Auch
beschränkt sich die vorliegende Erfindung nicht auf zweidimensionale Musterbildungen auf
einer zweidimensionalen Oberfläche wie beispielsweise einer Schreibfläche, sondern sie kann
auch zum Aufzeichnen und Bilden von dreidimensionalen Flächen wie zum Beispiel der
Kontur einer Skulptur oder anderen dreidimensionalen Mustern verwendet werden.
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Die erfindungsgemäße Schaltung ist auch mit einem Schlummerschalter versehen, der
die gesamte Signalverarbeitung nach einer entsprechenden Verzögerungszeit abschaltet, um
so die Batterie zu schonen.
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Dabei ist zu beachten, dass das Initialisierungszeichen Informationen über Richtung und
Ausrichtung beinhaltet, die von den Logikschaltungen gelesen werden, welche mit den
Beschleunigungsmessern oder anderen Erfassungseinrichtungen verbunden sind, um die
Richtung zu orientieren, entlang derer das Muster weitergeführt werden soll (d. h. der Schreibzeile,
die auf das Initialisierungszeichen folgt). Zum Beispiel weist das auf dem Kopf stehende L
einen vertikalen Abschnitt auf, der als senkrecht zur Orientierungsrichtung erfasst wird, sowie
einen horizontalen Abschnitt, der als parallel zur Orientierungsrichtung gelesen wird. Damit
sind zwei Komponenten der Orientierung vorhanden. Da alle Beschleunigungsmesser
hinsichtlich der Präzision eine unvermeidlicht Einschränkung aufweisen, welche bei
fortgeführtem Muster eine Verschiebung verursacht, hat es sich als günstig erwiesen, ein neues
Initialisierungszeichen vorzusehen, welches das nachfolgende Muster sowohl initialisiert als auch
orientiert, und vor jeder Schreibzeile gesetzt ist. Auf diese Weise wird die Auswirkung auf
ein Mindestmaß reduziert, das die Verschiebung bzw. der Drift auf die Zeichenerkennung
nimmt.
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Des Weiteren wird darauf hingewiesen, dass neben einer Steckverbindung, einer
Kabelverbindung oder Funkverbindung zwischen dem erfindungsgemäßen Schreibgerät und einem
Rechner auch eine Kommunikation über eine Infrarot-Schnittstelle verwendet werden kann.
Während vorstehend spezielle Ausführungsbeispiele der Erfindung im einzelnen
abgebildet und beschrieben wurden, um den Einsatz der Grundgedanken der Erfindung
darzustellen, kann selbstverständlich die Erfindung auch in anderer Form realisiert werden, ohne dabei
von diesen Grundgedanken abzuweichen.