DE69828065T2 - Mittel zum Eingeben von Zeichen und Befehlen in einen Computer - Google Patents

Mittel zum Eingeben von Zeichen und Befehlen in einen Computer Download PDF

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    • G06V30/373Matching; Classification using a special pattern or subpattern alphabet

Description

  • Die Erfindung betrifft Mittel zum Eingeben von Zeichen oder Befehlen in einen Computer oder ein anderes Informationsempfangsgerät ohne eine Tastatur oder Ähnliches mit Hilfe der automatischen Handschrift-Fähigkeiten.
  • WO 90/15399 zeigt Mittel für das Eingeben eines handgeschriebenen Zeichens in einen Computer, die das Zeichnen eines Zeichens, Mittel zum Abstrahieren einer Abfolge von Signalen beim Zeichnen des Zeichens entsprechend den Komponenten des Zeichens für die Erzeugung eines Codes für dieses Zeichen und Mittel für die Erkennung dieses Codes umfassen.
  • EP 0509224A zeigt eine Methode für die Eingabe und Erkennung von Merkmalen aus einer Reihe von Symbolen, zu der eine Vorlage aus Liniensegmenten gehört, die auf einer elektronischen Schreibfläche angezeigt werden. Eine Schreibspitze wird zum Verfolgen eines gewünschten Symbols auf der elektronischen Schreibfläche verwendet. Rechenmittel werden eingesetzt, um die von der Schreibspitze auf den entsprechenden Vorlagenliniensegmenten durchgeführten Striche zu erfassen. Nach Vollendung eines Symbols wird ein Code erstellt, der die Liniensegmente repräsentiert; dieser Code wird als Verweis auf Einträge in einer Datenstruktur verwendet, um den entsprechenden passenden Computercode zu finden.
  • EP 0254561 A zeigt ein tastaturloses Computersystem mit transparentem Eingabebildschirm, das Positionsinformationen erzeugt, wenn es von einer Schreibspitze berührt wird, und einen Anzeigebildschirm, der sich physikalisch unter dem Eingabebildschirm befindet, so dass ein Zeichen, das angezeigt wird, unter dem Eingabebildschirm zu sehen ist. Zum System gehört ein Computer, der so programmiert ist, dass er die Positionsinformationen in Striche umwandelt, um Strichcharakteristiken zu berechnen und dann die Strichcharakteristiken mit den in einer Datenbank gespeicherten zu vergleichen, um das von der Schreibspitze gezeichnete Symbol zu erkennen.
  • US 4751741 zeigt einen stiftartigen Zeichenerkennungsapparat.
  • Die heute verwendeten Computertastaturen wurden ursprünglich für den Einsatz als Schreibmaschine entwickelt. Die Tasten dienten als Hebel, um eine Druckplatte auf Papier zu pressen und so jeweils ein Zeichen zu drucken. Jede Taste hatte zwei Zeichen, eines über dem anderen, wobei der Kleinbuchstabe durch den normalen Tastendruck, mit einem Farbband dazwischen, auf das Papier reproduziert wurde, und der Großbuchstabe durch das Verstellen des gesamten Papierwagens oder des Druckplattensatzes erhalten wurde, so dass der Druck durch das obere Druckplattenzeichen und nicht das untere erfolgte. Zeichensetzung und Sonderzeichen erhielt man durch Verstellen der Zahlen oder durch Extratasten.
  • Die Druckmethode ist im Grunde die gleiche wie bei einer Druckpresse, aber der Zweck einer Schreibmaschine unterscheidet sich sehr vom Zweck einer Presse. Drucken ermöglicht selbstverständlich die Veröffentlichung eines Manuskripts oder die Reproduktion vieler identischer Kopien des Originalmanuskripts, ohne dass jedes Exemplar von Hand geschrieben werden muss.
  • Die Schreibmaschine kam mit der Entwicklung des modernen Handels und der Notwendigkeit leserlicher Geschäftsschreiben auf. Zu jener Zeit (und auch heute noch) war die Handschrift sehr persönlich und zeigte große Variationen von einer Person zur anderen. Dies machte handgeschriebenen Briefe, Vereinbarungen, Verträge und andere rechtliche Dokumente potenziell zweideutig oder unklar in Bezug auf die Bedeutung. Es ist diese Komplexität der Handschrift, die den aktuellen Ansätzen zur Computeranalyse von Handschrift entgegenwirkt.
  • Variationen bei der Handschrift stellen einfache Informationen dar, die in einer Unmenge redundanter Details eingebettet sind. In der modernen Information und Kommunikation ist die Herangehensweise bei Redundanz in einem Muster der Einsatz großer Rechnerleistung für Analyse und Erkennung. Computergeräte für die Analyse von Handschrift sind verfügbar, erfordern jedoch beträchtliche Rechnerleistung und sind daher relativ teuer und können die Handschrift oft nicht schnell genug in Echtzeit erkennen, was zu Verzögerungen beim Eingabevorgang führt.
  • Die bei solchen Methoden verwendete Analyse hängt von der Extrahierung hervorstechender Merkmale aus dem Muster der Handschrift ab, die dem Gerät und seiner Software vorliegen. Besonders zu beachten ist, dass die gewählten hervorstechenden Merkmale oft komplex sind und dass jedes davon für ein Zeichen oder einen Buchstaben spezifisch sein kann. Dies impliziert, dass der Satz solcher Merkmale groß und komplex ist. Außerdem gibt es eine Reihe unterschiedlicher Möglichkeiten, wie ein bestimmtes Zeichen gezeichnet werden kann, die jeweils unterschiedliche hervorstechende Merkmal haben können. Daneben besteht die Schwierigkeit, dass auch bei einer einzigen Art und Weise des Zeichnens eines bestimmten Buchstabens, das gezeichnete Muster sich zwischen den Personen erheblich unterscheidet. Daher war eine solche Herangehensweise an die Computererkennung von Handschrift bisher nur eingeschränkt erfolgreich und erforderte oft einen Lernprozess, bei dem die Software sich auf die Handschrift des Benutzers einstellt oder der Benutzer lernt, so zu schreiben, dass das System funktioniert. Der Einsatz in Bezug auf Programmgröße und benötigte Rechnerleistung ist oft teuer und unpraktisch in der Anwendung für Handheld-Computer oder PDAs, insbesondere am unteren Ende der Skala von Größe, Leistung und Kosten (dem Markt für Pocket-Datenbanken, Notizbüchern, Organiser und Ähnlichem mit hohem Volumen).
  • Eine andere Methode der Dateneingabe in einen Computer durch Fingerbewegung ist in Systemen integriert, bei denen der Benutzer jedes Zeichen in einer bestimmten Art und Weise zeichnen muss, die unzweideutig ist. Dies führt zu einer Art Kurzschriftcode, der vom Benutzer gelernt werden muss. Die Kurzschriftformen sind oft den Zeichen, die sie darstellen, nicht ähnlich oder nicht einfach als solche zu erkennen. Das Ergebnis ist ein kommerziell erfolgreiches System, das sich aber in gewisser Weise von der natürlichen Schrift entfernt und gelernt und geübt werden muss.
  • Eine weitere, mit der aktuellen Herangehensweise an die handschriftliche Eingabe in einen Computer verbundene Schwierigkeit ist die Komplexität und die Kosten der für die Abtastung der Fingerbewegung erforderlichen Hardware. Bei beiden oben beschriebenen Herangehensweisen muss die Bewegung der Finger von Augenblick zu Augenblick und von Punkt zu Punkt abgetastet, digitalisiert und zum Prozessor übertragen werden, der die Analyse und Erkennung durchführt. Bei vielen heute verfügbaren Geräten wird diese Funktion durch einen Stift oder eine Schreibspitze durchgeführt, der/die von den Fingern über einen berührungsempfindlichen Bildschirm bewegt wird. Die Fingerbewegungen werden von diesem Gerät erfasst und an den Prozessor übertragen, was zu einem Bild der Bewegung führt, das auf genau diesem Bildschirm angezeigt wird. Ein solch komplexes Eingabegerät ist teuer und kann einen erheblichen Teil der Kosten beispielsweise für einen Handheld-Computer ausmachen.
  • Es ist also nicht einfach, handgeschriebene Informationen direkt in einen Computer einzugeben.
  • Das gedruckte Wort ist andererseits klar und eindeutig. Jedes Zeichen ist Standard in Form und Maßstab und einfach zu lesen. Die Druckpresse richtet den Text als Block von Bleisätzen ein, der auf eine oder mehrere Papierseiten gleichzeitig gedruckt wird. Dies ermöglicht die schnelle Herstellung vieler Kopien einer Seite. Die Schreibmaschine musste jedoch auf der Ebene des einzelnen Zeichens flexibel sein, nicht auf der Ebene der einzelnen Seite. Daher eine Taste (ein Druckvorgang) pro Zeichen. Deshalb hat die heutige Tastatur 60 bis 70 Tasten.
  • Es wurden Tastaturen, die die Komponententeile des einzelnen Zeichens (als Teil einer Taste) liefern, vorgeschlagen. Da die Form der gedruckten Zahlen und Buchstaben vereinfacht werden kann (sie können durch die Anzeige von 7 und 14 Segmenten dargestellt werden), hätte eine solche Tastatur nur eine relativ geringe Zahl an Tasten im Vergleich zur Standardtastatur. Jedoch sind solche Tastaturen nicht erfolgreich möglich, weil eine neue Art und Weise des Tippens erlernt werden muss, was die Vorteile einer solch einfachen Tastatur aufhebt. Besonders zu beachten ist, dass obwohl während dem konventionellen Tippen die Finger beider Hände die Tasten bedecken, nur jeweils ein Finger arbeitet. Bei den oben erwähnten Tastaturen, die die Zeichen zusammensetzen, muss eine Reihe von Fingern gleichzeitig zum Drucken eines Zeichens eingesetzt werden; deshalb muss die Koordination vom Benutzer gelernt werden. Dies bedeutet, dass die dafür erforderliche Tipptechnik weniger natürlich ist, als das Ein-Tasten/Ein-Ziffern-Schema, das bei konventionellen Tastaturen verwendet wird.
  • Eine Aufgabe der Erfindung ist die Lieferung von Mitteln für das Eingeben handgeschriebener Informationen in einen Computer.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung werden Mittel zum Eingehen eines handgeschriebenen Zeichens in eine digitale Vorrichtung, die Mittel zum Zeichnen eines Zeichens, Mittel zum Erfassen von Charakteristiken von Bewegungen beim Zeichnen eines Zeichens, um eine zeitabhängige Abfolge von Signalen als einen Code für das Zeichen zu erzeugen, durch Vergleichen der oder jeder Charakteristik mit einem vorbestimmten Satz von Charakteristiken während des Zeichnens des Zeichens, wobei jedes Signal der vorbestimmten Charakteristik entspricht, die der derzeitigen Charakteristik am nächsten ist, die in jedem aufeinander folgenden Schritt der Bewegung erfasst wird, und visuelle Rückmeldemittel bereit gestellt, dadurch gekennzeichnet, dass mit jedem aufeinander folgenden Signal in der Abfolge für das Zeichen eine Komponente eines handgeschriebenen Zeichens positionsunabhängig von den Zeichenmitteln angezeigt wird.
  • Das abstrahierte Signal entspricht vorzugsweise eine Quantisierung der Bewegung, während das Zeichen gezeichnet wird. Das abstrahierte Signal kann einer Änderung der Richtung beim Zeichnen des Zeichens und/oder der Bewegung beim Zeichnen des Zeichens über einen oder mehrere festgelegte Schwellenwerte in eine bestimmte Richtung hinaus entsprechen. Außerdem kann das abstrahierte Zeichen auch einer Änderung der Position der Zeichenmittel von einem festgelegten Bereich zu einem anderen festgelegten Bereich auf der Zeichenoberfläche entsprechen.
  • Gemäß diesem Aspekt der Erfindung können diese Mittel bei jedem System für die Handschrifterkennung/-eingabe verwendet werden, ganz gleich ob es Quantisierungserkennung oder andere Systeme der Handschriftanalyse verwendet.
  • Visuelle Rückmeldung geschieht in Form eines sequentiellen Aufbaus oder einer Animation einer Zeichenform, die selbst aus dem oben erwähnten codierten Signal erzeugt wird. Rückmeldung kann vom Prozessor erzeugt werden, der an das oben erwähnte Eingabemittel oder Eingabegerät oder an andere geeignete Eingabemittel angeschlossen ist.
  • So kann der Anzeigebildschirm die Ergebnisse des Handschrifterkennungsprozesses als Rückmeldung der Informationen zeigen, um den Schreiber zu führen. Er geht vorzugsweise Schritt für Schritt vor, wenn die Merkmale der Bewegung vom Eingabegerät codiert werden, und umfasst im Gegensatz zu früherer Technik den Aspekt der Computererkennung beim visuellen Rückmeldungsvorgang. Er zeigt nicht die Bewegung der Finger Moment für Moment oder die Form der Zeichen Punkt für Punkt während des Zeichnens, wie es bei aktuellen Ansätzen der handschriftlichen Eingabe in einen Computer der Fall ist. Der Benutzer wird durch die Interpretation der Fingerbewegungen vom System geführt, damit er mühelos und natürlich die richtigen Fingerbewegungen erzeugen kann, die als richtige Abfolge der Merkmale zur eindeutigen Erkennung der Schrift codiert werden.
  • Vorzugsweise umfasst das visuelle Rückmeldungsmittel Mittel für die Erzeugung einer grafischen Simulation einer Zeichenkomponente auf einem Monitor als Reaktion auf ein abstrahiertes Signal. Die grafische Simulation ist vorzugsweise als Reaktion auf ein nachfolgendes Signal einer Abfolge für ein Zeichen modifizierbar.
  • Die grafische Simulation beinhaltet weiterhin vorzugsweise einen Anzeiger zur Position des Zeichenmittels auf einer Zeichenoberfläche. Der Anzeiger kann ein Symbol umfassen, das bei oder nahe dem Ende der letzten grafischen Simulationskomponente angezeigt wird. Alternativ kann der Anzeiger ein Symbol umfassen, das sich als Reaktion auf die Bewegung der Zeichenmittel um die grafische Simulation des Zeichens bewegt.
  • Die Rückmeldung kann eine zügig erzeugte Animation einer Schreibschrift sein, die bei ihrer Entstehung auf den ankommenden Fluss der erkannten Merkmale oder Signalcodes reagiert.
  • Der Computer oder das Eingabegerät unterstützt den Benutzer beim Schreiben und erzeugt die Zeichen auf dem Bildschirm entsprechend den Fingerbewegungen.
  • Selbstverständlich sind die auf dem Bildschirm dargestellten Zeichen nicht repräsentativ für den tatsächlichen Ort oder die tatsächliche Form der Bewegung der Finger, sondern synthetische Darstellungen der Absicht des Benutzer und führen den Benutzer lediglich beim Eingabeprozess. Aus Sicht des Benutzers erscheinen die Zeichen wie vom Benutzer mit Unterstützung des Computers geschrieben.
  • Solche Zeichen können sich ansammeln und ein komplettes Wort anzeigen, beispielsweise in der üblichen, klaren, verbundenen Schreibschrift, wobei jedes Zeichen aus der Abfolge einfacher Merkmale erzeugt wird, die aus der Operation des Eingabegeräts erzeugt oder daraus abstrahiert wurden.
  • Wenn der Benutzer den Stift abhebt oder das Ende eines Worts in geeigneter Weise anzeigt, kann der Prozessor die Schreibschrift umgehend durch das entsprechende Wort ersetzen, das in der ausgewählten Schriftart entsprechend der Anwendung oder des Anwendungsprogramms angezeigt wird.
  • Im Gegensatz zu früheren Techniken der Handschriftanalysesysteme, bei denen Informationen durch Beschreibung des Zeichens, wie es gezeichnet wird, eingegeben werden und eine Extrahierung der hervorstechenden Merkmale ausgeführt wird (notwendigerweise skalierungs- und geschwindigkeitsunabhängig), gefolgt vom Vergleich mit einer gespeicherten Bibliothek möglicher Formen, Striche und ihrer Beziehung untereinander, sowohl in Bezug auf Raum als auch auf Zeit, um die beste Übereinstimmung des Zeichens mit einem kompletten Zeichensatz und damit für den erkannten Code für das Zeichen zu erreichen, ist das System der vorliegenden Erfindung ein direktes Codiersystem, bei dem die Bewegungen, die das Zeichen beim Zeichnen erzeugt, mit einer einzigen Vorlage so verglichen werden, dass die unreflektierten Bewegungen direkt die Merkmale eines Codes erzeugen, die das Zeichen nach Vollendung des Zeichens vollständig identifizieren. In dem Augenblick, wo das Zeichen vollendet ist, ist der erkennbare Code vollständig erstellt und keine weitere Analyse oder Verarbeitung für die Erkennung nötig.
  • Vorzugsweise erfolgt die Erkennung Zeichen für Zeichen in Echtzeit. Ein oder mehrere Merkmale der Bewegung oder Kraft sind vorzugsweise Einheitsvektoren.
  • Vorzugsweise erfolgt die Analyse der Bewegungen oder Kräfte in Merkmalen mittels Quantisierung besagter Bewegungen oder Kräfte in einem oder einer Abfolge von Einheitsvektoren. Diese Merkmale sind vorzugsweise geschwindigkeitsunabhängig, vorzugsweise skalierungsunabhängig und vorzugsweise im Wesentlichen unabhängig von Störungen oder Variationen beim reproduzierten Zeichen.
  • Vorzugsweise bilden die Merkmale einen Satz, der allen zu reproduzierenden Zeichen gemeinsam ist; dieser Satz enthält keine Merkmale, die nur für eines oder wenige Zeichen spezifisch sind.
  • Das Signal ist vorzugsweise von einem Computer oder einem anderen Informationsverarbeitungsgerät erkennbar, an das das Gerät angeschlossen ist, wobei das Zeichen auf einem visuellen Anzeigegerät dargestellt werden kann, das vom Computer betrieben wird, oder genauso verarbeitet werden kann, wie die Zeicheneingabe durch eine Tastatur.
  • Wenn ein Eingabegerät durch Bewegungen aktiviert wurde, die den beim Schreiben genutzten ähnlich sind, könnte dies eine Methode der Eingabe von Zeichen und Text in einen Computer liefern, ohne dass eine komplett neue Fähigkeit gelernt werden muss.
  • Was hier beschrieben wird, ist ein Gerät, das eine Analysemethode liefert, die mechanisch oder automatisch erfolgt und im Gegensatz zu früherer Technik keinen indirekten Analyse- oder Vergleichsprozess erfordert, um einen eindeutigen Code aus einem Zeichen zu erzeugen.
  • Diese automatische Erzeugung eines eindeutigen Zeichencodes kann mittels einer visuellen Rückmeldung von einer Anzeige der erkannten Merkmale des Zeichens, wie aus dem Signal vom Eingabegerät synthetisiert, erleichtert werden.
  • Die automatische schalterähnliche Methode der Extrahierung des codierten Signals aus den Fingerbewegungen führt zu relativ einfachen und billigen Eingabegeräten, Erkennung gleichzeitig mit Vollendung eines handgeschriebenen Zeichens, niedrigen Anforderungen an die Computerleistung, natürlichen Zeichenformen und problemlosem Lernen und Verwendung im Gegensatz zu früherer Technik.
  • Dadurch ermöglicht die hierin beschriebene Erfindung die Dateneingabe in einen Computer oder ein anderes System mittels der natürlichen Fingerbewegungen beim Schreiben, unter Nutzung einfacher und billiger Eingabegeräte mit Hochgeschwindigkeitserkennung und visuelle Rückmeldung.
  • Die Erfassung der Bewegung hat Vorteile, da dies anders als die Analyse des Raummusters der vollendeten Handschrift geschieht. Die Bewegung eines Stifts beim Schreiben des Kreises des Buchstabens „a" unterscheidet sich von der Bewegung beim Schreiben des Kreises des Buchstabens „p", obwohl die sich daraus ergebenden Formen sehr ähnlich sind. Der „a"-Kreis wird normalerweise von einer Bewegung entgegen dem Uhrzeigersinn erzeugt, während der „p"-Kreis normalerweise durch eine Bewegung im Uhrzeigersinn erfolgt. Die Unterscheidung geht verloren, wenn das daraus entstehende handgeschriebene Zeichen nach dem Schreiben betrachtet wird. Wenn jedoch die Handschrift während des Schreibens dynamisch analysiert wird, sind die daraus gewonnenen Informationen nützlicher. Es wird anerkannt, dass Bezüge auf die Erfassung der Bewegung die Erfassung der angewandten Kräfte bei der Erzeugung dieser Bewegungen umfassen.
  • In einer bevorzugten Ausführung ist das Zeichenmittel ein in der Hand gehaltener Stift oder Ähnliches, wobei der Stift oder ein Teil davon bewegt werden kann, um Zeichen zu reproduzieren.
  • Es ist geplant, dass das Zeichenmittel der Erfindung einen Teil hat, der beim Erzeugen eines Zeichens relativ zu einer realen oder Notationsvorlage bewegt wird, und dass das Zeichenmittel Mittel für die Erfassung besagter Bewegung in Bezug auf die Vorlage enthält. Die Vorlage kann im Zeichenmittel selbst enthalten oder getrennt davon sein. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, wie die Bewegung des besagten Teils des Zeichenmittels erfasst werden kann.
  • Es kann beispielsweise eine Vorlage möglich sein, um die besagter Teil des Zeichenmittels bewegt wird, wodurch der Kontakt dieses Teils des Zeichenmittels mit einem Sensor in einem bestimmten Teil der Vorlage eine Richtung der Bewegung anzeigt, und wiederum eine Bewegung oder eine Abfolge von Bewegungen ein Signal entsprechend dem durch solche Bewegungen reproduzierten Zeichen generiert.
  • Anders gesagt, angenommen der Stift hat einen Körper, eine Schreibspitze und eine echte Vorlage, dann kann die Vorlage vom Stift getrennt sein, beispielsweise auf einer Fläche, kann am Stiftkörper oder an der Spitze befestigt sein. Wenn andererseits ein Stift einen Körper und eine Schreibspitze hat, kann die Bewegung eines oder beider Teile in Bezug auf eine angenommene Vorlage erfolgen, die mit dem Körper, der Spitze oder der einer getrennten Fläche verbunden ist.
  • Die Mittel für die Erfassung einer Bewegung des Zeichenmittels oder der Teil davon kann Kontaktschalter, magnetische oder kapazitive Sensoren, optische Codierer, Lichtdetektoren, Spannungsänderungen, piezo-elektrische Kristallaktivierung oder andere geeignete Mittel umfassen.
  • Das System der Erfindung beinhaltet vorzugsweise Mittel für die Signalisierung der Vollendung eines gezeichneten Zeichens. Die Vollendung kann durch Abheben des Zeichenmittels von einer Zeichenoberfläche signalisiert werden. Alternativ kann die Vollendung eines Zeichens durch eine eindeutige Bewegung des Zeichenmittels in Bezug auf dieses Zeichen angezeigt werden. Eine weitere Alternative kann die Anzeige der Vollendung eines Zeichens durch Bewegung eines der Zeichenmittel und eines Symbols, das die Zeichenmittel anzeigt, zu einer definierten Position sein, möglicherweise auf der Zeichenoberfläche oder einem festgelegten Bereich auf einem Monitor.
  • Der von der Erfindung geplante Analysemodus befasst sich mit den Zeitmustern der Muskeltätigkeit im Gegensatz zum Raummuster der abgeschlossenen Handschrift. Es ist wichtig anzumerken, dass die gesamte Kommunikation über das Medium der Muskeltätigkeit erfolgt, ob Sprache, Körpersprache, Berührung, Tätigkeit, Handschrift oder Tippen. Der erste sichtbare Ausdruck des Gedankens ist immer eine Muskeltätigkeit.
  • Diese Erfindung zielt darauf, die Kommunikation mit einem Computer auf Ebene der neuromuskulären Fertigkeit des Schreibens zu ermöglichen.
  • Es wird jedoch anerkannt, dass in der Handschrift erhebliche Redundanz vorhanden ist. Obwohl Schreiben mit der Hand in einheitlicher Weise gelehrt wird, werden Variationen und Verzierungen hinzugefügt, wenn eine Person ihre Handschrifttechnik entwickelt. Während also Buchstaben und Wörter erkannt werden können, ist es beispielsweise für eine Computerscanvorrichtung aufgrund der persönlichen Variationen und Verzierungen extrem schwierig, die wesentlichen Zeichen zu extrahieren.
  • Dementsprechend ist die Ermöglichung der Reproduktion von Zeichen als Einheitsvektoren ein bevorzugtes Ziel des Geräts der Erfindung. In anderen Worten, jedes Zeichen erzeugt, während es mit Hilfe des Geräts der Erfindung gezeichnet wird, vorzugsweise ein Signal für dieses Zeichen aus einem oder einer Abfolge von Schritten. Dies kann durch die Begrenzung oder Einschränkung der Registrierung der Bewegung auf einen oder eine Reihe quantisierter Schritte oder Einheitsvektoren erreicht werden.
  • Man muss sich vergegenwärtigen, dass Signale, die lediglich die Position, Bewegung oder den Ort eines Stifts oder sich bewegenden Teils des Geräts beschreiben, einfach eine Kopie dieser Bewegung usw. in elektronischer, elektrischer usw. Form liefern. Sie erleichtern nicht selbst die logische Erkennung der eingegebenen Buchstabenform oder Zeichenform.
  • Was diese Erfindung ermöglicht, ist eine automatische Reduzierung der Bewegung usw. in eine quantisierte Form. Dies bedeutet, dass die Bewegung in Schritte eingeteilt wird, die die zeitliche Abfolge der Einheitsvektoren anzeigen, die die Bewegung charakterisieren usw. Die Schritte selbst beschreiben nicht die Bewegung, die aus dem Zeichnen der Zeichenform entsteht Punkt für Punkt und Moment für Moment. Sie sind eher das Ergebnis einer Analyse der Bewegung usw., die eine Reihe von Einheitsvektoren angibt. Diese Reihe von Einheitsvektoren kann nicht verwendet werden, um die ursprünglichen Fingerbewegungen zu rekonstruieren, da alle redundanten Raum- und Zeitinformationen bei der Erfassung der Einheitsvektorenabfolge entfernt werden. Es bleibt nur die Abfolge der Einheitsvektoren und das Zeichen der Einheitsvektoren.
  • Das Zeichen der Einheitsvektoren hängt von der Gestaltung des Geräts ab. Bei einer physikalischen, rechteckigen Vorlage könnten die Einheitsvektoren beispielsweise als oben, unten, links oder rechts charakterisiert werden.
  • Die Zeitverzögerung zwischen einem Einheitsvektor und dem nächsten ist nicht von Bedeutung und diese Informationen werden entfernt. Alles, was für die Erkennung wichtig ist, ist die Abfolge, z. B. links dann nach unten dann nach rechts dann nach unten für die Form des handgeschriebenen Buchstabens „a".
  • Außerdem berücksichtigt der Prozess der Ableitung der Einheitsvektoren nicht den Maßstab oder die Größe der Bewegung oder Buchstabenform. Aus einem großen „a" entsteht dieselbe Abfolge desselben Einheitsvektors wie aus einem kleinen „a". Vorausgesetzt, die physikalischen Bewegungen, die die Bewegungs- oder Positionsdetektoren aktivieren, sind kleiner als das kleinste zu zeichnende Zeichen, ist außerdem die Abfolge der Einheitsvektoren die gleiche für große Variationen oder Störungen bei der Form des ursprünglichen Zeichens, Buchstabens oder der resultierenden Bewegung.
  • Besonders zu beachten ist, dass eine solche Familie der Einheitsvektoren (ein einfacher Fall ist: NACH OBEN, NACH UNTEN, NACH LINKS, NACH RECHTS) alle in einen Computer durch Fingerbewegungen einzugebenden Zeichen usw. darstellen kann.
  • Mit anderen Worten, jede Zahl, jeder Buchstabe usw. kann in einer Abfolge desselben Satzes oder derselben Familie von Einheitsvektoren analysiert werden. Die Eindeutigkeit des Zeichens liegt in der Abfolge der Einheitsvektoren, die einen eindeutigen Code für das Zeichen darstellt. Die unterschiedlichen Zeichen benötigen keine Analyse in eindeutige individuelle Merkmale wie bei der früheren Technik.
  • Die Analyse der ursprünglichen Bewegung in Einheitsvektoren erfolgt entsprechend einem Schema, das die Bewegung mit einer Anordnung von Detektoren vergleicht, die in fester Relation zu einer realen oder Notationsvorlage platziert sind. Dies ermöglicht den Vergleich der Bewegung mit der Geometrie einer Vorlage in der Art und Weise, dass eine unreflektierte Bewegung zu einem einzigen Signal oder Teil eines Signals führt, das die charakteristische Richtung oder Bewegung in diesem Stadium des Zeichnens des Buchstabens oder Zeichens usw. anzeigt.
  • Sobald sich beispielsweise der sich bewegende Teil über die obere Grenze der Erfassung bewegt, zeigt der Einheitsvektor einfach „nach oben" an, bis der sich bewegende Teil wieder in den Bereich der Erfassung in eine Richtung zurückgekehrt ist, in der er „nach unten" verfolgt werden kann. Ähnliches gilt für die horizontale Bewegung. Diese Herangehensweise führt natürlicherweise zu einer Beschreibung der Operation des Geräts hinsichtlich Vorlage.
  • Die Vorlage ist einfach die Geometrie, die die Signalisierung der Einheitsvektoren bestimmt. Sie kann in physikalischer Form, z. B. eine rechteckige Öffnung, innerhalb der sich die Stiftspitze usw. bewegt, vorliegen oder sie kann eine Notationsvorlage und somit einfach das Raummuster der Detektorwechselgrenzen in zwei Dimensionen sein oder sie kann in den die Bewegung analysierenden Prozessor integriert sein, der an das von den Fingern bewegte Eingabegerät angeschlossen ist.
  • Jedes System führt zu praktischen Geräten, die die Finger- und Handbewegung, die uns als Handschrift bekannt ist, in Codesignale umwandeln, die als Entsprechung des gezeichneten Zeichens logisch erkennbar sind.
  • Für die Genauigkeit der Codierung und um die durch persönliche Verzierung eingeführten Ungenauigkeiten zu beseitigen, kann der Schreiber durch visuelle Rückmeldung von einem Bild auf einem Anzeigebildschirm angeleitet werden; er kann natürliche Zeichenformen wählen, die schnell und einfach gelernt werden können.
  • So ermöglicht das Gerät das „Tippen" oder Eingeben von Textinformationen in einen Computer oder ein anderes automatisches Textbearbeitungsgerät (z. B. Schreibmaschine, tragbare Datenbank oder Notizbuch usw.) bei Handschreibegeschwindigkeit oder schneller, ohne die Notwendigkeit, die komplizierteren Fähigkeiten des Blindschreibens mit Hilfe einer konventionellen Tastatur lernen zu müssen.
  • Das Prinzip der Operation basiert auf der Quantisierung der Bewegung und darf nicht mit Handschriftanalyse verwechselt werden, die zur automatischen Erkennung der Form der Handschrift einer normalen Person (oder sogar der Erkennung eines begrenzten oder definierten oder stilisierten Satzes an Zeichenformen) durch eine Analyse der komplexen tatsächlichen Form führt.
  • Das Ziel der Vorlage, ob real oder Notationsvorlage, ist die Registrierung der Bewegung des Geräts als Einheitsvektoren, aber nicht notwendigerweise die Einschränkung der Bewegung des Geräts auf Einheitsvektorform, wodurch ein erkennbares Signal entsprechend diesem Zeichen erzeugt werden kann.
  • In bevorzugten Formen der Erfindung ist das Verhältnis zwischen der Vorlage und dem Teil oder den Teilen des Geräts flexibel, wodurch das Gerät nicht gezwungen ist eckige, rechteckige oder lineare Bewegungen durchzuführen. In anderen Worten, durch die Einführung einer flexiblen Verbindung zwischen relativ beweglichen Teilen des Geräts oder zwischen einem beweglichen Teil des Geräts und der Vorlage, kann das Gerät sowohl geraden als auch gekrümmten Linien folgen, während diese Bewegungen als gerade Linienbewegungen oder Kräfte, die Einheitsvektoren erzeugen, erfasst werden.
  • So hat das bevorzugte Gerät der Erfindung die Fähigkeit, Bewegungen von zumindest einem Teil davon bei der Erzeugung eines Zeichens als einem oder einer Abfolge von Einheitsvektoren zu erfassen, um ein Signal entsprechend dem Zeichen zu erzeugen, auch wenn das Zeichen nicht in einem Format reproduziert wird, das von der Geometrie der Vorlage geführt wird.
  • Die flexible Verbindung kann jede geeignet Form annehmen. Wenn beispielsweise die Spitze eines Stiftgeräts in Bezug auf den Körper des Geräts beweglich ist, kann die flexible Verbindung aus einem oder mehreren elastischen Gliedern bestehen, die den Stift mit dem Körper verbinden.
  • Bei der Entscheidung über die Art der realen oder Notationsvorlage können verschiedene Überlegungen berücksichtigt werden.
  • In einer Ausführung kann die Vorlage die Form einer Begrenzung annehmen, die an beabstandeten Positionen um die Peripherie Mittel für die Erfassung der Bewegung des besagten Geräteteils von einem Punkt zum anderen um die Peripherie der Begrenzung hat. Die Begrenzung kann jede geeigneten Form annehmen, ist jedoch vorzugsweise quadratisch oder kreisförmig. Vorzugsweise gibt es vier Erfassungspositionen an gleichentfernten Abständen.
  • Der bewegliche Teil des Geräts kann ein Stab oder Ähnliches sein und seine Bewegung von einem Erfassungspunkt zum anderen kann durch alle geeigneten Sensormittel erfolgen, wie bereits weiter oben vorgeschlagen.
  • In einer anderen bevorzugten Ausführung kann die Vorlage in Form einer begrenzten Spur vorliegen, um die sich der bewegliche Teil des Geräts bewegen kann, wiederum mit beabstandeten Erfassungspunkten wie in der ersten bevorzugten Ausführung.
  • In noch einer weiteren bevorzugten Ausführung ist die Vorlage eine Notationsvorlage und keine reale Vorlage und kann im Prozessor enthalten sein, auf dem die erforderliche Software läuft, und der bewegliche Teil des Geräts kann als Übereinstimmung mit einer Vorlage erfassbar sein. Somit beinhaltet das Gerät dieser bevorzugten Ausführung der Erfindung Mittel für die Registrierung der Bewegung des besagten beweglichen Teils, als ob er einer Vorlage folgen würde. Folglich kann das Gerät so angeordnet werden, dass es Ausgangssignale erzeugt, wenn die Bewegung zumindest eines Teils davon eine Notationsgrenze der Notationsvorlage überschreitet.
  • Es wird anerkannt, dass diese Signale größere Richtungsänderungen gegenüber einer Vorlage oder einem Satz an Richtungen oder Achsen angeben. Es ist möglich, die Signale, die Einheitsvektoren als Änderungen der Geschwindigkeit oder anderer Zeitableitungen sowie Richtung oder Position angeben, abzuleiten. Eine solche Ableitung ist für die Anwendung dieser Erfindung auf konventionelle Computerzeigegeräte geeignet.
  • Beispielsweise gibt der Datenstrom vom Zeigegerät eines Computer wie Maus, Trackball, Stift und Tablett usw. die relative Position der Finger Moment für Moment an. Wenn dieser Datenstrom von einem Computer oder einem dedizierten Prozessor so analysiert wird, dass Abweichungen der Fingerposition mit einer Notationsvorlage verglichen werden, die in einem Algorithmus verschlüsselt ist, der im Computer oder Prozessor oder dem damit verbunden Speicher als Muster der Abweichungsgrenzen in zwei Dimensionen gespeichert ist, können Bewegungen über diese Grenzen hinaus oder den Vorlagengrenzen entsprechende Bewegungen die Erzeugung einer Abfolge von Signalen auslösen, die Einheitsvektoren angeben, die eindeutig für das von den Fingern gezeichnete Zeichen, die die Maus, den Trackball, den Stift, das Tablett oder ein anderes Zeigegerät bewegen, codiert werden.
  • Die Erfindung wird jetzt anhand von Beispielen weiter erklärt. Dabei wird auf folgende begleitende Zeichnungen Bezug genommen:
  • 1 zeigt schematisch ein System für das Schreiben in einen Computer.
  • 2A und 2B zeigen eine mögliche Anordnung für ein Stiftgerät der Erfindung.
  • 3A und 3B zeigen die mögliche Bewegung des Stiftkörpers von 2 und die resultierende Abfolge der Einheitsvektoren um die Vorlage.
  • 4 zeigt alternative Formen des Schreibens, die von derselben Abfolge beschränkter Bewegungen repräsentiert werden.
  • 5 zeigt eine weitere mögliche Anordnung für ein Stiftgerät der Erfindung.
  • 6 zeigt eine Einheitsvektorabfolge, die aus der Gestaltung eines Briefs resultiert.
  • 7 zeigt eine Vielzahl von Formen desselben Briefs, die die in 6 dargestellte Einheitsvektorabfolge erzeugen können.
  • 8A bis D zeigen die schematische Operation eines Stiftgeräts, das Reibungskräfte zwischen der Spitze und einer Fläche nutzt.
  • 9A und 9B zeigen die Entsprechung des beabsichtigten Zeichens, die Einheitsvektorabfolge und die animierte Schreibschriftzeichenform, die bei der visuellen Rückmeldung verwendet wird.
  • 10, 11 und 12 zeigen eine weitere Form des Stiftgeräts gemäß der Erfindung.
  • 13A und 14A sind Schnittansichten durch eine weitere Form des Stiftgeräts gemäß der Erfindung.
  • 13B und 14B sind Schnitte entlang der Linien AA bzw. BB der 13A und 14A.
  • 15 zeigt das Prinzip der Verwendung einer virtuellen Vorlage in Beziehung zu einem Stiftgerät gemäß der Erfindung.
  • 16 zeigt eine Pocket-Databank mit konventioneller Tastatur.
  • 17 zeigt eine Pocket-Databank mit einem Stiftgerät der Erfindung.
  • 18 zeigt ein Flussdiagramm mit dem Ablauf der Synthese eines animierten Bildes zur Anzeige auf einem Bildschirm, das dem Schreibenden als visuelle Rückmeldung dient; und
  • 19 zeigt den Informationsfluss in einem solchen System unter Verwendung des Eingabegeräts der Erfindung sowie der hier beschriebenen Methode der visuellen Rückmeldung;
  • 20 zeigt einen Buchstaben „a", bei dem eine zusätzliche Bewegung die Vollendung des Buchstabens und den Beginn eines neuen Buchstabens ankündigt;
  • 21 zeigt die Erkennung von doppelten Einheitsvektoren;
  • 22 zeigt die Erkennung von doppelten Einheitsvektoren beim Zeichnen des Buchstaben „g";
  • 23 zeigt das Symbol für die tatsächliche Stiftposition beim Zeichnen eines Buchstabens;
  • 24 zeigt das Symbol für die synthetisierte Stiftposition beim Zeichnen eines Buchstabens;
  • 25 zeigt, wie Buchstaben ausgehend von demselben Anfangspunkt gezeichnet werden können;
  • 26 zeigt die Verwendung von Hilfslinien für eine einfachere Zeicheneingabe;
  • 27 zeigt eine Gegenüberstellung von visueller Rückmeldung und tatsächlicher Bewegung des Zeichengeräts;
  • 28 zeigt einen Bildschirm mit speziellen Bereichen zur Signalisierung der Vollendung eines Zeichens; und
  • 29 zeigt die Änderung in der visuellen Rückmeldung, wenn neue Einheitsvektoren erkannt werden;
  • 1 der beigefügten Zeichnungen zeigt das Schema einer Ausführung dieser Erfindung.
  • Ein Stiftgerät 10 enthält eine Vorlage, welche die von den Fingern während des Schreibens ausgeführten Bewegungen erfasst und aus diesen Bewegungen Informationsmerkmale abstrahiert, die eine Erkennung durch einen Computer ermöglichen. Zusammen mit dieser Vorlage bildet es einen „Stift", der die Abfolge von Bewegungsmerkmalen eines jeden Zeichens erfasst und dem Benutzer das Gefühl vermittelt, er schreibe auf beinahe normale Weise. Die Bewegungsabfolgen werden über mechanische Schalter oder optische, elektrische oder magnetische Sensoren oder andere Mittel auf elektronischem Wege aufgezeichnet, die Abfolgen anschließend von einem Mikroprozessor 12 entschlüsselt, die Zeichen an einen Computer wie bei der Eingabe über eine Tastatur übermittelt und auf einer Anzeigeeinrichtung 14 des Computers nach deren Erkennung angezeigt. Alternativ dazu kann die Abfolge auch direkt zur einfachen logischen Erkennung im Computer übertragen werden.
  • Betrachtet man die praktische Ausführung diese Konzepts etwas näher, besteht die einfachste Form einer Vorlage in einem Quadrat und die Vorlage sollte um die Spitze des Stifts beweglich sein, während die Spitze selbst nicht bewegt wird. Mit einem solchen Stift ist man gezwungen, in einer „quadratischen" Handschrift zu schreiben. Zusätzlich werden Stift und Vorlage über eine „bewegliche" oder flexible Verwindung miteinander verbunden, um das Schreiben kreisrunder Zeichen, wie zum Beispiel ein „a" oder „p", zu ermöglichen.
  • Mit einem solchen Aufbau, wie ihn die 2A und 2B der beigefügten Zeichnungen zeigen, kann der Stift einen Kreis beschreiben, während sich die Vorlage um die Stiftspitze in vier segmentierten Bewegungen bewegt. Wird der Stiftkörper 18 von den Fingern in einem Kreis geführt, wird die flexible Verbindung 20 gedehnt und die Vorlage 24 um die Stiftspitze 22 gezogen. Der Kraftaufwand dafür ist relativ gering und vermittelt eine leichte taktile Rückmeldung, die den Benutzer beim Schreiben unterstützt. Da sich die Vorlage im Innern des Stiftkörpers befindet und kleiner als der kleinste vom Benutzer gezeichnete Kreis ist, wird die Vorlage durch die leichte Zugkraft der gedehnten flexiblen Verbindung gegen die Seiten der Stiftspitze gezogen. Die relationale Bewegung von Stiftspitze und Vorlage muss daher innerhalb der vier möglichen Segmente der quadratischen Vorlage erfolgen.
  • 2B zeigt den Stift in Ruhestellung und 2A zeigt den Stift, wie er in Richtung des Pfeils F bewegt wird.
  • Diese Segmente können als „Einheitsvektoren" der folgenden Vektoren angesehen werden: auf ab links rechts bzw. u d l r Für den Kreis eines „a" würde demnach diese Bewegungsabfolge erkannt:
    l, d, r, u
    die Abfolge für den Kreis eines „p" wäre demnach:
    r, d, l, u
  • 3A und 3B zeigen, wie ein Buchstabe mit einem Stift gemäß 2 gezeichnet werden kann bzw. die aus der Bewegung resultierende Abfolge der Einheitsvektoren. Die gleiche Abfolge der Einheitsvektoren ergibt sich auch für eine Vielzahl anderer Kreisformen, wie in 4 der beigefügten Zeichnungen gezeigt.
  • Würden alle in 4 gezeigten Kreise im Uhrzeigersinn gezeichnet, wobei der Anfangspunkt der Stiftspitze in der oberen rechten Ecke der Vorlage liegt, ergeben diese die gleiche Abfolge von Einheitsvektoren:
    d, l, u, r
  • Dennoch bliebe es dem Benutzer freigestellt, wie er die Kreisform ausführt.
  • In der praktischen Ausführung dieses Stifts würde der Stiftkörper von den Fingern geführt, während die Spitze auf eine Oberfläche aufgesetzt und nicht bewegt würde. Die Vorlage befände sich dann im Innern des Stiftkörpers (eine typische Vorlage hätte eine Seitenlänge von 0,5 mm), die Spitze entspräche dem Ende eines Stabs, der aus dem hohlen Innern des Stifts herausragt, mit dem Stiftkörper über die flexible Verbindung verbunden ist und dessen Bewegung daher den Seiten der quadratischen Vorlage folgen muss. Der Benutzer hätte den Eindruck, dass er auf beinahe normale Weise schriebe, während die Fingerbewegungen in eine Abfolge von Einheitsvektoren umgewandelt würden.
  • Eine quadratische Vorlage könnte z. B. zur Kodierung aller Kleinbuchstaben des englischen Alphabets und der Ziffern 0–9 verwendet werden.
  • Damit eine solche Vorrichtung Bewegungsabfolgen ermöglicht, die von einem Computer als Zeichen erkannt werden, muss die Konvertierung der Einheitsvektoren aller Zeichen innerhalb des Zeichensatzes a–Z und 0–9 durchgeführt werden. Die Formen der Zeichen sind dabei vorzugsweise intuitiv und einfach gehalten. Zuerst sollten die Kleinbuchstaben und dann die Großbuchstaben geschrieben werden (z. B. mit einer gleichzeitig am Stiftkörper angebrachten Änderungstaste).
  • Über eine Umschalttaste ist die Eingabe von Großbuchstaben und der Sonderzeichen ! @ ú $ ~ & etc. wie bei einer herkömmlichen Tastatur möglich. Bei gedrückter Umschalttaste ergäbe das Schreiben des Zeichens „a" dann ein „A".
  • Über weitere Änderungstasten, wie z. B. „Option", könnten Befehle an den Computer gegeben werden.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass für Sonderzeichen, Interpunktion und Befehle viele redundante Codes von Einheitsvektoren zur Verfügung stehen.
  • Zum Beispiel könnte eine einzelne Bewegung „nach links" für den Einheitsvektor L das zuletzt eingegebene Zeichen löschen, ebenso wie eine Löschtaste auf einer Computertastatur.
  • Anfang und Vollendung eines Zeichens könnten über einen Schalter im Innern des Stiftkörpers signalisiert werden, der durch den Druck der Stiftspitze auf die Oberfläche oder durch eine dritte Taste betätigt wird. Diese Taste würde dann beim Schreiben eines Zeichens gedrückt und am Ende der Abfolge des Zeichens wieder losgelassen werden. Mit ein wenig Übung hat sich der Benutzer schnell an diese Vorgehensweise gewöhnt. Mit dem Ende-Signal würde die Analyse der Abfolge von Einheitsvektoren ausgelöst – ein Lookup-Algorithmus von nur wenigen Mikrosekunden – und das Zeichen erschiene auf dem Computerbildschirm.
  • In einer anderen Ausführung dieser Erfindung könnten die Vollendung eines Zeichens durch eine kurze Pause (z. B. während das Gerät zur visuellen Rückmeldung die Animation der beabsichtigte Form des geschriebenen Zeichens auf dem Bildschirm anzeigt) und das Ende eines Wortes dadurch signalisiert werden, dass der Schreibende den Stift von der Schreiboberfläche abhebt.
  • Eine Anordnung für eine Vorlage ist in 5 der beigefügten Zeichnungen gezeigt. Eine quadratische Vorlage 50 verfügt über die Sensorschalter 52(1, 2, 3 und 4) zur Erkennung der Position der Stiftspitze 54 (genauer gesagt, des Stabs) innerhalb des Quadrats. Diese Sensorschalter 52 sind in der Mitte einer jeden Vorlagenseite angeordnet und werden ausgelöst, sobald der Stab gegen die entsprechende Seite gedrückt wird. Die Bewegung des Stifts im Verhältnis zu Stab und Stiftspitze wird durch die Zeitsequenz dieser Schaltzustände signalisiert.
  • Auf diese Weise werden zudem Redundanzen der Bewegungsinformationen reduziert. So wie hinsichtlich des Raumes die Variation der Form durch eine Einschränkung der Bewegung auf bekannte Einheitsvektoren reduziert wird („Einheit" ist hier als bekannte absolute Vektorenlänge zu verstehen – aufgrund des Designs der Schaltungen ist lediglich die Richtungskomponente abstrahiert), wird hinsichtlich der Zeit die Variation des Timings allein durch die Abstrahierung des Befehls für den Schaltzustand reduziert, die absoluten Zeitintervalle werden nicht berücksichtigt; das liegt in dem Design des Software-Sequencing begründet.
  • (Es wird darauf hingewiesen, dass der Stab und die Abmessungen der Vorlage um ein Vielfaches größer sein können als die tatsächliche Vorlagengröße. Die tatsächliche Größe entspricht dem möglichen Bewegungsspielraum des Stabs oder der Stiftspitze innerhalb der Vorlage. Typischerweise liegt diese bei 0,5 mm × 0,5 mm. Das lässt sich in etwa mit der Bewegung vergleichen, die für das Schreiben eines Buchstabens „a" mit einem Durchmesser von ca. 3 mm ausgeführt wird.
  • Die Abfolge der Schaltzustände beim Zeichnen eines „a" bei Verwendung des Aufbaus in 5 wäre dann:
    2– 4+ 1– 3+ 4– 2+ 3– 1+ 1– 3+
    (wobei + das Einschalten und – das Ausschalten eines Schalters und die Nummer vor diesen Zeichen die jeweilige Schalternummer bezeichnet). Diese resultiert widerum aus der Abfolge der Einheitsvektoren für „a", nämlich: l, d, r, u, d beginnend oben rechts in der Vorlage (vgl. 6).
  • Die gleiche Abfolge von Schaltzuständen ergibt sich, wenn der Benutzer die erste Kurve des „a" langsam zeichnet und dann seine Bewegung beschleunigt oder wenn er schnell beginnt und dann langsamer wird. Das einzige was zählt, ist die relative Reihenfolge der Einheitsvektoren.
  • Nimmt man an, dass die quadratische Miniaturschablone im Innern des Stifts kleiner als das kleinste gezeichnete „a" ist, werden alle Buchstaben „a" in 7 wie folgt kodiert:
    2– 4+ 1– 3+ 4– 2+ 3– 1+ 1– 3+
    unabhängig von den Variationen in Form oder Größe.
  • Es wird daran erinnert, dass die Finger den Stiftkörper frei bewegen können und dass die Bewegungsübertragung zwischen Stiftspitze und Vorlage durch eine flexible Verbindung erfolgt. Das bedeutet, dass das ausgeführte Zeichen Kurven enthalten kann, die Vorlage sich aber um die Stiftspitze in einer Reihe von linearen Schritten bewegt.
  • Hinsichtlich der Stilisierung von Zeichenformen für eine einfachere Erkennung der Bewegungsabfolgen wird daran erinnert, dass Großbuchstaben automatisch durch den Lookup-Algorithmus erzeugt werden können, wenn der Einheitsvektor eines Kleinbuchstabens bei gedrückter Umschalttaste oder ähnlicher Taste gezeichnet wird. Wichtig für das Verständnis ist, dass die Position des Stiftkörpers unsichtbar bleibt. Die Stiftbewegungen werden gefühlt und nicht gesehen. Der Stift „schreibt" also nicht, er signalisiert lediglich Codes an den Computer. Bei den verwendeten stilisierten Zeichen handelt es sich demnach um virtuelle Zeichen. Das geistige Auge konstruiert ein eigenes, geeignetes Bild des Zeichens, das es zu zeichnen glaubt.
  • Im Gegensatz zu der unveränderlichen Fingerposition beim Schreiben mit einer herkömmlichen Tastatur erlaubt der Stift eine einfachere Nutzung. Da der Stift nicht über die „Seite" geführt werden muss und da die Bewegungen automatisch von der taktilen und/oder visuellen Rückmeldung geleitet werden, muss man nicht einmal auf den Stift hinabblicken.
  • Eine weitere Ausführung dieser Erfindung betrifft ein Stiftgerät, das in den 8A bis 8D schematisch dargestellt ist und bei dem die Spitze 200 im Kontakt mit der „Schreiboberfläche" gehalten und relational zu der physikalischen oder virtuellen Vorlage 202 mittels Reibungskraft zwischen Spitze und Oberfläche bewegt wird. Auf diese Weise wird die Richtung signalisiert, in die der Stiftkörper auf dieser Oberfläche durch Finger und Hand bewegt wird. Die 8A bis 8D zeigen die Bewegungsrichtungen abwärts, aufwärts, nach links und nach rechts des Stifts. Wird der Stift mittels Reibungskraft über die Oberfläche bewegt, berührt er die Kontakte 211, 212, 213 und 214 und signalisiert so eine Abfolge von Einheitsvektoren. Ein solcher Stift kann ebenso frei über eine Oberfläche bewegt werden wie ein herkömmlicher Stift.
  • A und 9B zeigen Tabellen mit stilisierten Zeichen, die zusammen einen Zeichensatz bilden. Es handelt sich dabei aber lediglich um ein Beispiel unter vielen möglichen Zeichensätzen. Der optimale Zeichensatz einer bestimmten Ausführung der Erfindung hängt von dem Design der Vorlage sowie der Anordnung und der Logik der Schaltungen im Verhältnis zu den Animationsabfolgen ab, die zur Optimierung der visuellen Rückmeldung und für persönliche Einstellungen ausgewählt werden.
  • Dieser Zeichensatz bedarf einer flexiblen Verbindung, damit ein realistisches Schreibgefühl beim Zeichnen der Buchstaben entsteht. Die einfache quadratische Vorlage ermöglicht aber keine Abweichungen (Haken) nach unten oder oben. Die Finger führen diese Bewegungen zwar automatisch aus und der Stiftkörper folgt den Fingern, der Stab bleibt aber immer innerhalb der quadratischen Vorlage. Glücklicherweise ergibt jedes Zeichen eine singuläre Abfolge von Einheitsvektoren und lässt sich so eindeutig für die weitere Verarbeitung im Computer kodieren.
  • Zwar muss der Schreibende seine Schreibweise anpassen, damit jedes Zeichen die für eine fehlerfreie Erkennung erforderliche Abfolge erzeugt, die Vielzahl der aus der Abfolge der Einheitsvektoren ableitbaren Codes lässt jedoch unterschiedliche Schreibweisen für ein und denselben Buchstaben zu. (Erkennbar am Beispiel für die Buchstaben „b" und „q" in dem Zeichensatz der A und 9B).
  • Vor allem wird die visuelle Rückmeldung den Schreibenden während des Zeichnens mühelos unterstützen, wenn die Animationsmerkmale zum Aufbau handschriftlicher Zeichenformen so gestaltet sind, dass sie die Vollendung der Bewegungen jederzeit und unmittelbar für die erforderlichen nachfolgenden Bewegungen bestätigen.
  • Aufgrund der flexiblen Verbindung und der mentalen Vorstellung der Befehle, die das Gehirn an die Finger erteilt, erscheinen diese Buchstabenformen sehr natürlich.
  • Mit etwas Übung – weitaus weniger als bei der Verwendung einer herkömmlichen Tastatur mit allen diesen Zeichen erforderlich ist – werden die zusammengesetzten Bewegungen nicht mehr einzeln und hintereinander ausgeführt, sondern in einem schnellen Fluss, noch während des mentalen Schreibvorgangs eines jeden Buchstabens. Die Geschwindigkeit kann typischerweise bei 20 Einheitsvektoren pro Sekunde liegen.
  • 10, 11 und 12 zeigen die Form eines Stifts gemäß dieser Erfindung mit einem Stifkörper 60, der sich gegenüber einer Vorlage 62 in der Stiftspitze 64 bewegen lässt, die wiederum auf eine Oberfläche aufgesetzt und selbst nicht bewegt wird. Die Stiftspitze 64 kann aus Gummi von geeigneter Form oder einem ähnlichen Material gestaltet sein, das, z. B. auf einer Tischplatte, relativ rutschfest ist.
  • Der Vorteil dieser Ausführung liegt darin, dass die tatsächliche Bewegung des Stifts um die Vorlage mit der gedachten Bewegung des Stifts übereinstimmt. Mit dem zuvor beschriebenen Stift müssen die Bewegungen in entgegengesetzter Richtung erfolgen und diese neuen mentalen Verknüpfungen erlernt werden. Die Vorlage kann ein beliebiges Aussehen besitzen und die Bewegungssensoren können ebenfalls irgendeinem der zuvor oder im Folgenden beschriebenen Typen entsprechen.
  • Eine andere Weiterentwicklung, die sowohl bei Vorlagen mit vier Schaltern als auch für komplexere Vorlagen Anwendung finden kann, besteht darin, dass die Signale für Anfang und Vollendung eines Zeichens von den Vorlageschaltern erzeugt werden. Das Anfangssignal kann immer dann erfolgen, wenn mindestens einer der Vorlageschalter eingeschaltet wird, das Vollendungssignal, sobald alle vier Schalter ausgeschaltet sind. Auf diese Weise wird ein Anfangspunkt für die Stiftspitze in der Mitte der Vorlage definiert. Wird darüber hinaus die Stiftspitze immer wieder in die Mitte zurückgeführt, d. h. automatisch nach jeder Strichführung, entweder durch ein leichtes Anheben des Stifts oder einfach durch geringeren Druck auf die Oberfläche, wird der Prozess der Zeichenübertragung weiter vereinfacht und automatisiert. Die Logik des Anfangssignals kann elektronisch verarbeitet werden.
  • Bei Ausführungen mit größerer Bewegungsfreiheit der Stiftspitze können komplexere Vorlagen vorgesehen werden. Vergleichbar wäre dies mit der zunehmenden Komplexität von Schaltkulissen in Kfz bei einer steigenden Anzahl an Gängen.
  • Wird eine physikalische oder echte Vorlage verwendet, kann die tatsächliche Größe des Quadrats soweit reduziert werden, bis die erforderliche Bewegung des Stiftköpers und des Stabs oder der Stiftspitze beliebig klein ist. Die Einheitsvektoren können dann über Druckmesswandler oder Dehnmessstreifen an jeder der vier Vorlageseiten erfasst werden.
  • Die Signale für Anfang und Vollendung eines Zeichens können aus diesen Vorlagesignalen logisch abgeleitet werden.
  • Damit der Stift unter dem Druck der schreibenden Finger leicht bewegt werden kann, sollte die Verbindung zu einem gewissen Grad flexibel sein. Dies kann dadurch erreicht werden, dass die Stiftspitze z. B. aus Gummi oder einem Material ähnlichen gefertigt wird und/oder durch Integration einer leichten Kompressionsbewegung in den Druckmesswandlern oder an anderer geeigneter Stelle.
  • Die Bewegung des Stifts bei dieser Ausführung ist dabei nicht unbedingt auf eine quadratische Vorlage beschränkt, die Signale von dem Druckmesswandlern ergeben aber für die gleichen Zeichen die gleichen Kodierungsabfolgen.
  • Die Kontrolle des Schreibvorgangs kann durch eine akustische Rückmeldung erfolgen, die von den Prozessoren zur Erkennung der Vektoren ausgeht. Führen beispielsweise die Finger die Bewegungen einer bestimmten Stilisierung aus, wird am Ende eines jeden Vektors ein akustisches Signal erzeugt, wobei für das Akustiksignal eines jeden Vektors eine eigene Frequenz vorgesehen ist. Nach einiger Übung kann dieses Signal stumm geschaltet oder deaktiviert werden. Tritt bei der Ausführung eines bestimmten Zeichens ein Fehler auf (nicht erkannte Sequenz), kann diese Funktion für eine voreingestellte Anzahl von Zeichen wieder aktiviert werden. Auf diese Weise wird der Lernprozess unterstützt. Vergleichbar ist dies mit einem Tastentelefon, bei dem die fehlerhafte Eingabe einer oft gewählten Nummer sofort eine „falsche" Tonfolge erzeugt, während bei Eingabe der richtigen Nummer die Tonfolge „richtig" klingt.
  • Eine weitere Rückmeldung, die sowohl das Erlernen der Bedienung und die normale Benutzung des Geräts vereinfachen soll, kann in der visuellen Anzeige der Vektoren selbst während des Zeichenaufbaus bestehen. Viele Computerbildschirme nutzen bei der Textverarbeitung einen Cursor, um auf dem Bildschirm die Einfügemarke anzuzeigen. Diese könnte z. B. durch eine quadratische Abb. einer virtuellen Vorlage ersetzt werden, auf der die Vektoren als fett dargestellte Seitenlinien des Quadrats erscheinen (oder der entsprechend verwendeten Form der Vorlage). Bei Übermittlung des Signals für die Vollendung eines Zeichens würde diese Grafik durch das kodierte Zeichen ersetzt und automatisch zur nächsten Position im Text wechseln, um die nächste Vektorenabfolge anzuzeigen.
  • Weiter entwickelte Techniken der visuellen Rückmeldung und Bestätigung sind möglich, bei denen die Information der Vektorenabfolge dazu benutzt wird, auf dem Bildschirm eine Grafik zu erzeugen, welche das Fortschrittsstadium des von dem Benutzer beabsichtigten Zeichens anzeigt, indem es auf ein Programm zurückgreift, dass die verfügbaren Möglichkeiten jeder Phase erkennt, um den Aufbau des eingegebenen Zeichens zu unterstützen.
  • Ein solches System der visuellen Rückmeldung ist in 18 dargestellt, die wie ein Flussdiagramm gelesen werden muss. Sie zeigt die Art und Weise, mit der Zeichen, die mit einem Einheitsvektor „AUFWÄRTS" beginnen (beispielhaft), auf einem Bildschirm als progressiv entstehendes Abbild des beabsichtigten Zeichens in synthetisierter, klarer, standardisierter handschriftlicher Form (dargestellt in den quadratischen Kästchen) angezeigt werden können.
  • In dem Flussdiagramm von 18 wird die Abfolge der Einheitsvektoren durch die Bezeichnungen in den Kreisen angegeben. 1U bedeutet, dass es sich bei dem ersten Einheitsvektor um einen Vektor „AUFWÄRTS" handelt. Auf die gleiche Weise bezeichnet 6L, dass es sich bei dem sechsten Einheitsvektor um einen Vektor „NACH LINKS" handelt.
  • Dekodiert das System bei der Erkennung die Fingerbewegung in eine singuläre Abfolge von Einheitsvektoren für ein bestimmtes Zeichen, wird an der entsprechenden.
  • Stelle des Flussdiagramms in 18 das erkannte Zeichen durch ein quadratisches Kästchen mit dem entsprechenden Zeichen des Zeichensatzes angezeigt.
  • Der Aufbau eines jedes Zeichens erfolgt progressiv und gleichzeitig mit der Bewegung der Finger, die das Eingabegerät führen, über das die Bewegungen in eine Abfolge von Einheitsvektoren umgewandelt werden. Dieser Animationsprozess wird durch die fortlaufende Übertragung der Einheitsvektoren gesteuert. Auf diese Weise wird der Regelkreis geschlossen und eine völlig neue Möglichkeit zur Eingabe handschriftlicher Informationen in einen Computer oder ein ähnliches Gerät eröffnet.
  • Mit anderen Worten, die Augen können die Entstehung des Zeichens auf dem Bildschirm mitverfolgen, während die Finger die erforderliche Bewegung zum Entstehen der entsprechenden Abfolge aus Einheitsvektoren ausführen. Der Computer bzw. ein anderes Gerät scheinen den Prozess des Schreibens gemeinsam mit dem Benutzer auszuführen.
  • In dem Beispiel in 18 werden die Buchstaben „l" „h" „b" und „t" erzeugt und erkannt. Aus diesem Beispiel wird auch ersichtlich, dass alle Basisformen der Zeichen „a" bis „z" und „0" bis „9" auf ähnliche Weise in Einheitsvektoren umgewandelt und auf einem Bildschirm angezeigt werden können.
  • Als wichtiger Hinweis sei an dieser Stelle angemerkt, dass die Definitionen des Zeichens in Form von Einheitsvektoren mit der Konvertierungsabfolge zur Animation der synthetisierten handschriftlichen Zeichenformen auf dem Bildschirm eine funktionale Beziehung aufweisen. Da die Einheitsvektoren automatisch erzeugt werden, folgt die Animation den in jeder Phase möglichen Formen und dem durch diese vorgegebenen Aufbau des Buchstabens. Betrachtet man wieder 18, wird die Buchstabenform für ein handgeschriebenes 1 durch die weitere Eingabe der Einheitsvektoren U R D in eine handgeschriebene Form des Buchstabens h umgewandelt. Auf ähnliche Weise wird das h nach Eingabe eines Einheitsvektors L in die Form eines b umgewandelt. Das für die visuelle Rückmeldung verwendete Design des handschriftlichen Zeichensatzes enthält demnach die Struktur der grundlegenden Handschriftbewegungen, die wiederum durch die Abfolgen der Einheitsvektoren (d. h. die Richtungsänderungen der Bewegungen) definiert ist und auf einfache Weise automatisch erkannt werden kann.
  • Aus diesem Grund sind das Design des Zeichensatzes zur visuellen Rückmeldung und der Animationsprozess von großer Bedeutung. Es ist geplant, dass für verschiedene Applikationen, Sprachen, Länder, Handschriften und Benutzer jeweils verschiedene Zeichensätze entwickelt werden können.
  • Auf diese Weise kann ein Gerät produziert werden, mit dem das Schreiben mit natürlichen Zeichenformen durch eine visuelle Rückmeldung unterstützt werden kann, da Gehirn, Finger, Eingabestift oder Eingabegerät, Prozessor, Bildschirm und Auge gemeinsam einen Regelkreis bilden.
  • Dieser Regelkreis ist in 19 dargestellt. Der Informationsfluss ist durch die Pfeile 406(1 bis 5) angezeigt. Die Finger 400 des Schreibenden führen die Bewegungen zum Schreiben eines Zeichens aus und diese Bewegungen werden von dem Eingabegerät 401 erkannt, das daraufhin automatisch die entsprechenden Signale der Einheitsvektoren zur Darstellung des Zeichens erzeugt. Diese Signale werden an einen Prozessor 402 weitergeleitet, der ausgehend von der Abfolge dieser Einheitsvektoren ein animiertes Abbild synthetisiert. Das animierte Zeichen wird auf einem Bildschirm 403 angezeigt und von dem Auge 404 des Schreibenden erfasst. Das Gehirn 405 des Schreibenden erhält auf diese Weise mit fortlaufender Abfolge der Einheitsvektoren eine Rückmeldung in Form des synthetisierten Bildes der Intention des Schreibenden und kann instinktiv die Bewegung der Finger korrigieren, um so wiederum die Erkennung des ausgeführten Zeichens durch den Computer zu korrigieren.
  • Der Erkennungsprozess des Computers erfolgt so in einem Regelkreis, der auch den Benutzer selbst mit einbezieht und unterscheidet sich daher völlig von bisherigen Techniken, bei denen die Rückmeldung lediglich durch das Reproduzieren der tatsächlichen Fingerbewegungen auf dem Bildschirm erfolgt und der Erkennungsprozess selbst nicht beteiligt ist.
  • Die Vollendung eines Zeichens wird in diesem Beispiel durch eine kurze Pause in der Stiftbewegung signalisiert. In 18 ist sie durch den Buchstabens P in einem Kreis angezeigt. Die Animation am Bildschirm kann durch einen einfachen Prozess auch verbundene handschriftliche Zeichen produzieren. Dies erfolgt mit Hilfe gespeicherter Anweisungen für entsprechende Abfolgen von Einheitsvektoren welche die Verbindungen zwischen den Buchstaben anzeigen.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass der Animationsprozess für den Benutzer als eine sich fortlaufend bewegende handschriftliche Linie auf dem Bildschirm dargestellt werden kann, die den Signalen des Eingabegeräts folgt. Die Signale selbst können dabei aber durchaus mit Unterbrechungen übertragen werden. Die Augen sehen eher die Intention des Gehirns als das, was die Finger tatsächlich ausführen. Schon nach kurzer Eingewöhnungszeit wird der Prozess beinahe automatisch und natürlich erscheinen.
  • Am Ende eines Wortes wird der Stift oder das Eingabegerät angehoben (wie es auch beim normalen Schreiben auf Papier der Fall ist), um dem Prozessor das Signal (das automatisch von einem Schalter oder einem anderen Erfassungsmedium erzeugt wird) für den Konvertierungsstart des vollständigen geschriebenen Wortes in entsprechende Zeichen des Zeichensatzes der Applikation usw., für das die Eingabe durchgeführt wird, zur Anzeige am Bildschirm zu geben.
  • Die Erkennung eines jeden Zeichens erfolgt in der Pause nach Eingabe des letzten Einheitsvektors. Mit anderen Worten, legt der Benutzer nach Vollendung eines jeden Zeichens eine kurze Pause ein, in der dann der Prozessor die Animation der handschriftlichen Zeichenform zur Anzeige auf dem Bildschirm vollendet. Das Abbild einer handschriftlichen Zeichenform ist bereits das Ergebnis des Erkennungsprozesses und erfolgt auf der Basis eines singulären Codes aus Einheitsvektoren, die bereits in das System eingegeben wurden. Es unterscheidet sich daher von den handschriftlichen Formen, die in bereits existierenden Erfindungen die aktuellen, noch nicht erkannten Fingerbewegungen anzeigen.
  • In diesem Beispiel wird die handschriftlichen Form solange auf dem Bildschirm angezeigt, bis das ganze Wort vollendet ist, um die Rückmeldung zur Unterstützung des Schreibenden zu verbessern.
  • Wichtig dabei ist, dass die auf diese Weise synthetisierte und angezeigte handschriftliche Buchstabenform zu den für das Schreiben des Zeichens ausgeführten Fingerbewegungen eine funktionale Beziehung aufweist. Es wäre wenig hilfreich, wenn zu diesem Zeitpunkt die „gedruckten" Formen eines Zeichensatzes angezeigt würden.
  • Die Struktur der synthetisierten Zeichenformen basiert auf den Einheitsvektoren zur Charakterisierung des jeweiligen geschriebenen Zeichens. Diese Beziehung wird aus dem Beispiel des Flussdiagramms in 18 ersichtlich.
  • Die Rückmeldung unterstützt den Schreibenden in beinahe natürlicher Weise bei der Eingabe der korrekten Abfolge von Einheitsvektoren, ohne dass dieser dabei auf diese Analyse achten muss.
  • Nach Eingabe des Wortes verfügt das System über alle notwendigen Informationen zur Anzeige des erkannten Zeichens in der endgültigen Form als „gedrucktes" Zeichen eines Zeichensatzes, um daraus ein vollständiges Wort in Druckform zu generieren.
  • Die Entwicklung von Computerlernprogrammen, die dem Benutzer die Struktur und die Stilisierung des Zeichensatzes sowie die Interpretation der oben beschriebenen Anzeigen und Rückmeldungen nahe bringen, bedarf keines großen Aufwands.
  • Neben einer virtuellen Vorlage kann auch eine physikalische Vorlage verwendet werden. Die Zeichenerkennung bei dem System mit der physikalischen Vorlage wird durch die Vereinfachung der Bewegung mittels physikalischer Begrenzung der Vorlage und die daraus resultierende Reduzierung dieser Bewegung auf maßstabs- und geschwindigkeitsunkabhängige Abfolgen von Einheitsvektoren erleichtert.
  • Allerdings ist noch eine andere Weiterentwicklung möglich, indem man die physikalische Begrenzung zur Beschränkung der Bewegung durch einen virtuellen Grenzwert für die Speicherung dieser Bewegung ersetzt. Werden die Bewegungen von den Sensoren nur für parallel zu den Seiten einer virtuellen, nicht-physikalischen Vorlage verlaufende Richtungen erkannt und werden diese Bewegungen von den Sensoren und/oder den damit verbundenen elektronischen Schaltungen und Algorithmen nur bis zu einem bestimmten Grenzwert für eine Bewegung quantisiert, und ist dieser Grenzwert kleiner als das kleinste ausgeführte Zeichen, dann wird für die gleiche Zeichenstilisierung das Endresultat bei virtueller und physikalischer Vorlage identisch sein.
  • Auf diese Weise wären einfachere und schnellere praktische Ausführungen von Stiften oder Touchscreens zum Erfassen der Stift- oder Fingerbewegungen möglich und die Erfindung zusammen mit den bislang erhältlichen Eingabegeräten für Computer, wie Maus, Trackball, Fingerpad, Touchscreen, druckempfindlicher Bildschirm, Grafiktablett und Grafikstift usw. einsetzbar.
  • Andere Weiterentwicklungen der Erfindung sind weiter unten mit Verweis auf die 20 bis 29 der beigefügten Zeichnungen beschrieben.
  • Die einzugebenden Zeichen werden durch die zur Erstellung einer geeigneten Abfolge von Einheitsvektoren erforderlichen Bewegungen definiert. Dazu bedarf es zuvor bereits festgelegter Formen von Zeichen, die den natürlichen Zeichenformen sehr ähnlich und in den meisten Fällen mit diesen identisch sein können. Die Zeichen werden durch Einheitsvektoren so definiert, dass jedes Zeichen durch eine Abfolge von Einheitsvektoren gebildet wird, die keine verkürzte Form einer längeren Abfolge von Einheitsvektoren eines anderen Zeichens darstellt. Auf diese Weise ist eine kontinuierliche Eingabe (z. B. eines Wortes) ohne die Signalisierung der Vollendung der einzelnen Zeichen möglich. Die Vollendung eines Zeichens muss jedoch durch den letzten Einheitsvektor der für dieses Zeichen definierten Abfolge signalisiert werden.
  • Ein Beispiel für einen derartigen Satz von Einheitsvektoren folgt:
    a = rldrud und dann r für den Anfang
    b = uddurdl und dann r für den Anfang
    c = rldr und dann r für den Anfang
    d = rldruudd und dann r für den Anfang
    e = ruldr und dann r für den Anfang oder ruld und dann r für den Anfang
    f = uddu und dann rr für den Anfang
    g = rldruddl und dann r für den Anfang
    h = uddurd und dann r für den Anfang
    i = d und dann r für den Anfang
    j = dl und dann r für den Anfang
    k = uddrl und dann r für den Anfang
    l = udd und dann r für den Anfang
    m = dudud und dann r für den Anfang
    n = dud und dann r für den Anfang
    o = rldru und dann r für den Anfang
    p = dduurdl und dann r für den Anfang
    q = rldudd und dann r für den Anfang
    r = duudr und dann r für den Anfang
    s = rudl und dann r für den Anfang
    t = udrld und dann r für den Anfang
    u = drud und dann r für den Anfang oder dru und dann r
    v = du und dann r für den Anfang
    w = dudu und dann r für den Anfang
    x = rl und dann r für den Anfang
    y = druddl und dann r für den Anfang
    z = rlrdl und dann r für den Anfang
  • 20 zeigt ein animiertes Abbild auf einem Bildschirm, das der Bewegung eines Zeichengeräts beim Zeichnen eines Buchstabens „a" gemäß dem oben aufgeführten Vektorensatz entspricht. Das letzte Bewegungssignal NACH RECHTS signalisiert die Vollendung eines singulären nicht integrierten Codes für ein „a" und daher das Ende des Zeichens. Dies kann zur visuellen Anzeige einer Linie auf dem Bildschirm genutzt werden, die bis zur Anfangsposition des nächsten Zeichens weitergeführt wird.
  • Das Ende eines Wortes wird durch das Anheben des Stifts zur Aktivierung eines Schalters oder Sensors oder z. B. durch das Drücken einer Taste, durch eine besondere Abfolge von Einheitsvektoren oder eine besondere Bewegungsabfolge signalisiert.
  • Die Einheitsvektoren können auf eine der folgenden Weisen abgeleitet werden:
    mit Hilfe von Schaltern, welche die Bewegungen in einem Stiftgerät wie oben beschrieben erfassen,
    durch das Überschreiten eines Bewegungsschwellenwerts in eine Richtung,
    durch das Überschreiten eines Schwellenwerts aus einer beliebigen Kombination von Zeitwerten als Ableitung einer Bewegung in eine Richtung,
    durch die Bewegung von einer definierten Fläche in eine andere definierte Fläche der Schreiboberfläche,
    durch eine weitgehende Übereinstimmung mit einer Richtung oder Achse oder Vorlagenseite, durch Kombinationen der zuvor genannten Möglichkeiten.
  • Weitgehende Übereinstimmung bedeutet hier, dass die Vektorenkomponenten der parallel zur Richtung, Achse oder Vorlagenseite ausgeführten Bewegung größer sind als solche, die parallel zu allen anderen definierten Richtungen, Achsen oder Vorlagenseiten des Systems ausgeführt werden.
  • Um das Zeichnen und die Erkennung einiger Zeichen zu vereinfachen, kann die Erfassung doppelter Einheitsvektoren sinnvoll sein. Mit anderen Worten, bei einigen Zeichen können zwei gleiche Einheitsvektoren hintereinander erzeugt werden. Die Erfassung zweier Vektoren gleicher Richtung kann durch den Einsatz zweier Detektoren mit unterschiedlichen Schwellenwerten zur Erfassung oder durch zwei hintereinander angeordnete (physikalische oder virtuelle) Vorlagen erfolgen, so dass die Bewegung die Erfassung des ersten und dann des zweiten Einheitsvektors gleicher Richtung auslöst. Dies wird in den 21 und 22 der beigefügten Zeichnungen dargestellt. In 21 zeigt der Pfeil die Bewegungsrichtung des Zeichengeräts oder Zeigers an. 22 zeigt, wie diese Vorgehensweise z. B. für den Buchstaben „g" genutzt werden kann.
  • Stifte und Zeigergeräte, die zusammen mit Computern und dazugehörigen Displays oder Bildschirmen eingesetzt werden, nutzen zur Darstellung auf dem Schirm eine Linie aus Pixel, welche die Spur oder die Position des Zeichengeräts darstellt. Manchmal wird dies als „Bildschirmtinte" bezeichnet. Eine solche Anzeige kann in Verbindung mit der Erfassung der Einheitsvektoren dazu genutzt werden, den Benutzer bei der Eingabe der korrekten Buchstabenformen zu unterstützen.
  • Wie in 23 der beigefügten Zeichnungen ersichtlich, ist es möglich, auf einem Bildschirm ein Symbol zu erzeugen, das der tatsächlichen Bewegung des Zeichengeräts folgt. Das Symbol 500 kann neben dem animierten Zeichen erscheinen und der oben beschriebenen visuellen Rückmeldung dienen. Auf diese Weise kann der Benutzer die erforderlichen Bewegungen für eine korrekte Erkennung der Einheitsvektoren besser beurteilen, die durch die Anzeige der entsprechenden animierten Zeichensatzelemente 501, 502, 503, 504 – in diesem Falle für die Eingabe eines gezeichneten Buchstabens "o" – bestätigt wird.
  • Da die Bewegung des Zeigergeräts der Anzeige des animierten Zeichensatzelements auf dem Bildschirm dient, ist es vorteilhaft, die Richtung der Stiftbewegung und die korrespondierende Position des Stifts anzugeben. Dies erfolgt, indem der den Bildschirm ansteuernde Prozessor ein Symbol an das Ende aller nacheinander animierten Zeichensatzelemente setzt. Dieses Symbol darf nicht mit dem Symbol zur Anzeige der tatsächlichen Bewegung des Zeichengeräts verwechselt werden. 24 der beigefügten Zeichnungen zeigt die Bildabfolge, die aus der Eingabe des Buchstabens „o" resultiert. Das Symbol 520 erscheint bei der Eingabe des Buchstabens „o" am Ende jedes der animierten Zeichensatzelemente 521, 522, 523 und 524.
  • Dabei ist es vorteilhaft die Zeichen so auszuführen, dass alle am selben Anfangspunkt beginnen. Auf diese Weise kann der Schreibende einen Satz von Zeichenformen speichern, die vor der Eingabe des nächsten Zeichens keine mentale Neuanpassung der Stiftposition erfordern und dadurch die spätere Schreibgeschwindigkeit erhöhen. 25 der beigefügten Zeichnungen zeigt Beispiele von Buchstaben, die ausgehend von einem gleichen Anfangspunkt gezeichnet werden können.
  • Bei Vollendung eines jeden Zeichens ist es vorteilhaft, die visuelle Rückmeldung so zu gestalten, dass das Symbol zur Anzeige der Stiftposition (tatsächlich oder synthetisiert) von der Vollendungsposition des Zeichens zur Standard-Anfangsposition geführt wird. Dadurch wird sofort die vom Schreibenden angenommene Stiftposition eingenommen und die Eingabegeschwindigkeit für die nachfolgenden Zeichen erhöht.
  • Das gleiche Ergebnis kann erzielt werden, indem man die Bildschirmtinte zur Standard-Anfangsposition laufen lässt oder auf dem Bildschirm ein Zeichensatzelement animiert, um die Lücke zwischen Vollendungposition und nachfolgender Standard-Anfangsposition zu überbrücken. Dies wird beispielhaft in 20 der beigefügten Zeichnungen gezeigt. Hier signalisiert der letzte Einheitsvektor nach rechts die Vollendung des Zeichens „a" und die visuelle Rückmeldung erzeugt automatisch eine Linie, die bis zur Standard-Anfangsposition weitergeführt wird.
  • 26 zeigt die Verwendung von Hilfslinien zusammen mit einer Bildschirmanzeige. Zusammen mit der Bildschirmtinte oder dem Symbol für die tatsächliche Stiftposition geben sie einen Hinweis auf geeignete Größe und erforderliche Bewegung und unterstützen so die korrekte Eingabe. Dies ermöglicht eine gleichmäßigere Ausführung von Zeichenform und Zeichengröße, die mit der Schwellenwertreihe zur Erkennung der Einheitsvektoren übereinstimmen.
  • Der Einsatz weitergeführter Vektorenabbilder zur visuellen Rückmeldung bildet eine zusätzliche Variante, dem Benutzer bei der Zeicheneingabe die Erzeugung korrekter Abfolgen von Einheitsvektoren zu ermöglichen. Der erkannte Einheitsvektor bewirkt, dass das Abbild der von dem Zeigergerät ausgeführten Bewegung mit der entsprechenden Richtung verknüpft wird und erlaubt so die Erzeugung einer Linie, die auf dem Bildschirm als Fortführung dieser Bewegung erscheint. Wird die Bewegungsrichtung soweit geändert, dass die Erkennung eines neuen Einheitsvektors erfolgt, wird die angezeigt Linie in der neuen Richtung weitergeführt. Die visuelle Rückmeldung erlaubt die gleichzeitige Anzeige von Abbildern der beabsichtigten Zeichenform als gerade Liniensegmente in Abhängigkeit von dem Bewegungsgrad in die jeweilige Richtung. Diese Methode ist in 27 dargestellt.
  • Eine Verwendung besonderer Bereiche oder Hilfslinien auf dem Bildschirm in Verbindung mit Bildschirmtinte und/oder Zeigersymbol ist vorteilhaft, um die Vollendung eines Zeichens zu signalisieren und eine kontinuierliche Eingabe (z. B. eines Wortes) ohne Anheben des Stiftgeräts oder ohne sonstige Vorgehensweise zur Signalisierung der Zeichenvollendung und/oder um die Übermittlung von Befehls- oder Änderungszeichen oder Signalen zu ermöglichen. Wird bei dieser Methode das Symbol für die Stiftposition und/oder die Bildschirmtinte in einen Bereich der Bildschirmanzeige geführt, der einem definierten Bereich der Schreiboberfläche entspricht oder wird der Stift in einen definierten Bereich der Schreiboberfläche geführt oder kreuzt die Bewegung des Stifts eine definierte Linie auf einer der Flächen, erzeugt der Prozessor ein Signal, welches die Vollendung eines Zeichens oder anderen Kontrollereignisses oder Befehls anzeigt.
  • Dies ermöglicht die schnelle Eingabe von miteinander verbundenen handschriftlichen Zeichen ohne dass ein Anheben des Stifts oder ein anderes Signal für die Vollendung eines Zeichens erforderlich ist. Diese Methode wird in 28 der beigefügten Zeichnungen dargestellt. Hier signalisiert die Bewegung der Bildschirmtinte oder des Stiftsymbols in den schattierten Bereich 550 die Vollendung eines Zeichens.
  • Die visuelle Rückmeldung kann eine Änderung der angezeigten Zeichenelemente beim Erkennen neuer Einheitsvektoren beinhalten. Diese Methode wird in 29 der beigefügten Zeichnungen dargestellt. Der untere Teil des „h" wird bei Erkennen des Einheitsvektors L (nach links) in den Kreis für ein „b" geändert. Das „b" wird schließlich bei Erkennen des letzten Einheitsvektors R (nach rechts) in ein „k" umgewandelt.
  • Im Folgenden wird mit Verweis auf die 13A und 13B sowie 14A und 14B der beigefügten Zeichnungen ein Zeichengerät zur Verwendung mit dieser Erfindung beschrieben, dessen praktische Ausführung erforderlich ist, um eine effiziente Quantisierung von Fingerbewegungen während des handschriftlichen Schreibens zur Erzeugung von Einheitsvektoren nachzuweisen. Es wird davon ausgegangen, dass für die Verwendung mit dieser Erfindung eine Vielzahl möglicher Stiftformen produziert und dass darüber hinaus existierende Eingabegeräte für Computer zur Integrierung der hier beschriebenen Erfindung angepasst werden können.
  • Die Zeichnungen zeigen einen Stift 100 mit einem röhrenförmigen, hohlen Körper 102. Aus dem unteren Ende des Körpers ragt ein Stab 104 hervor, der in dem Körper unter 106 zentral angebracht ist, so dass, wird die Spitze des Stabs auf einer Oberfläche aufgesetzt und nicht bewegt, der Stiftkörper sich gegenüber der Spitze in verschiedene Richtungen bewegt werden kann. Im Innern des Stiftkörpers befinden sich vier Lichtquellen 108, die jeweils am Mittelpunkt der Seiten einer virtuellen quadratischen Vorlage angeordnet sind. Über jeder dieser Lichtquellen befindet sich ein Glasfaserkabel 110 zur Erfassung des Zustands Ein bzw. Aus der jeweiligen Lichtquelle, wobei die Signale zur Erkennung durch einen Mikroprozessor erzeugt werden können. Der Stab 104 wird am oberen Ende durch eine quadratische Platte 112 abgeschlossen, die in einer Ruhestellung, d. h. wenn der Stab in der zentralen Achse des Stifts ausgerichtet ist, die Erkennung aller Lichtquellen durch die zugeordneten Glasfaserkabel 110 ermöglicht. Wird der Stiftkörper gegenüber dem Stab bewegt, verdeckt diese Platte abhängig von der Bewegungsrichtung des Stifts zwei dieser Lichtquellen. Die 13B bzw. 14B zeigen diese Platte in ihrer neutralen Position bzw. in der entsprechenden Position bei Bewegung des Stifts nach oben rechts. Die Bewegung der Stiftspitze wird durch eine quadratische Vorlage 114 in Form einer Öffnung am unteren Ende des Stifts eingeschränkt, durch welche die Stiftspitze weitergeführt ist. Der Stift umfasst daher die notwendigen Mittel zur Erkennung der Richtung, in die der Stift beim Formen der Zeichen geführt wird, und erzeugt auf diese Weise ein Signal, das von einem Mikroprozessor oder Computer zur Anzeige der Zeichen auf einem Bildschirm erkannt werden kann.
  • Ist die Stiftspitze darüber hinaus flexibel gestaltet, können die Finger auch kreisrunde und Bogenbewegungen ausführen, während die Signale weiterhin auf der Basis der quadratischen Vorlage erzeugt werden.
  • 15 der beigefügten Zeichnungen zeigt schematisch die Verwendung eines Stiftgerät mit einer virtuellen Vorlage. Die Position der Stiftspitze 150 im Verhältnis zum Zentrum der virtuellen Vorlage 152 wird als Wert der Koordinaten x und y erfasst. Bewegt man den Stiftkörper mit den Fingern um die Stiftspitze, folgt die virtuelle Vorlage dieser Bewegung und bewirkt eine relationale Bewegung zwischen Stiftspitze und Vorlage. Die zur virtuellen Vorlage relationale Spur oder Position der Stiftspitze ist durch die Linie 154 dargestellt.
  • Die Bewegung wird mit den Vorlageseiten verglichen, d. h. sie wird als Abbild der Position der Stiftspitze auf der Vorlage gespeichert. Daraus ergibt sich z. B. eine Abfolge der Einheitsvektoren L D R, die als Zeichen „c" dekodiert werden könnten.
  • Vorausgesetzt, dass die Stiftspitze wandert um die Außenseiten der Vorlage und die Vorlage ist immer kleiner als das kleinste ausgeführte Zeichen, wird die Abfolge der Einheitsvektoren immer für die Form der stilisierten Zeichen dekodiert, unabhängig von Maßstab oder Geschwindigkeit in denen diese ausgeführt werden.
  • Eine weitere Ausführung der Erfindung (vgl. 17) besteht aus einer Vorlage, die in eine tragbare Datenbank 300 oder einen tragbaren Computer oder ein anderes Produkt eingebaut ist, das die Eingabe von Informationen erfordert, wie z. B. Videorekorder, Taschenrechner, Telefon, Zentralheizungssteuerung, Waschmaschinen usw. Die Vorlagensensoren werden durch die Bewegung einer kleinen Schreibspitze 302 aktiviert, die man zwischen den Fingern hält.
  • Die Schreibspitze kann fest oder gelenkig mit dem Produkt verbunden, abnehmbar oder getrennt von diesem sein. Mit dieser Anwendung kann der für die Dateneingabe erforderliche Platz erheblich reduziert werden, da die Vorlage 304 die viel größeren Tastaturen oder Tastenfelder 310 einer herkömmlichen tragbaren Datenbank 312 (vgl. 16) mit einem Display 314 ersetzt. Nach der Eingabe kann zudem die Schreibspitze, wie dargestellt, Platz sparend eingeklappt werden. Der Vorteil dieser Ausführung der Erfindung liegt darin, dass das Produkt eine deutlich geringere Größe aufweisen kann, dass bei Benutzung der Schreibspitze die Augen nicht zwischen Display 314 und Spitze wechseln müssen, dass die Benutzung einfacher ist als mit den üblicherweise sehr engen Eingabetasten und dass die Daten schneller eingegeben werden können.
  • Die Produktion des Eingabegeräts kann weitaus billiger erfolgen als bei Verwendung einer Tastatur oder eines Touchscreens. Darüber hinaus kann eine Datenkabel zwischen der tragbaren Datenbank usw. und einem Computer die Texteingabe mittels eingebautem Stiftgerät direkt in den Computer ermöglichen.

Claims (41)

  1. Mittel zum Eingeben eines handgeschriebenen bzw. handerzeugten Zeichens in eine digitale Vorrichtung, umfassend Mittel zum Zeichnen eines Zeichens, Mittel zum Erfassen von Charakteristiken von Bewegungen beim Zeichnen eines Zeichens, um eine zeitabhängige Abfolge von Signalen als einen Code für das Zeichen zu erzeugen, durch Vergleichen der oder jeder Charakteristik mit einem vorbestimmten Satz von Charakteristiken während des Zeichnens des Zeichens, wobei jedes Signal der vorbestimmten Charakteristik entspricht, die der derzeitigen Charakteristik am nächsten ist, die in jedem aufeinander folgenden Schritt der Bewegung erfasst wird, und visuelle Rückmeldemittel, dadurch gekennzeichnet, dass mit jedem aufeinander folgenden Signal in der Abfolge für das Zeichen eine Komponente eines handgeschriebenen Zeichens positionsunabhängig von den Zeichenmitteln angezeigt wird.
  2. Mittel zum Eingeben eines handgeschriebenen Zeichens in eine digitale Vorrichtung, wie in Anspruch 1 beansprucht, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Charakteristiken der Bewegungen beim Zeichnen eines Zeichens Bewegungsrichtungen sind.
  3. Mittel zum Eingeben eines handgeschriebenen Zeichens in eine digitale Vorrichtung, wie in Anspruch 1 beansprucht, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Charakteristiken der Bewegungen beim Zeichnen eines Zeichens aufeinander folgende Positionen sind.
  4. Mittel zum Eingeben eines handgeschriebenen Zeichens in eine digitale Vorrichtung, wie in Anspruch 1 beansprucht, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Charakteristiken der Bewegungen beim Zeichnen eines Zeichens aufeinander folgende Änderungen in der Geschwindigkeit oder eine höhere Zeitableitung der Bewegung sind.
  5. Mittel zum Eingeben eines handgeschriebenen Zeichens in eine digitale Vorrichtung, wie in Anspruch 1 beansprucht, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Charakteristiken der Bewegungen beim Zeichnen eines Zeichens aufeinander folgende Formkomponenten sind.
  6. Mittel zum Eingeben eines handgeschriebenen Zeichens in eine digitale Vorrichtung, wie in irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5 beansprucht, weiter dadurch gekennzeichnet, dass das visuelle Rückmelden das Anzeigen eines Zeichens umfasst, das aufgebaut und, optional, Schritt für Schritt modifiziert wird, in Korrelation mit der zeitabhängigen Abfolge von Signalen, die erzeugt werden, während das handgeschriebene Zeichen gezeichnet wird.
  7. Mittel zum Eingeben eines handgeschriebenen Zeichens in eine digitale Vorrichtung, wie in irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5 beansprucht, weiter dadurch gekennzeichnet, dass das visuelle Rückmelden das automatische Anzeigen eines Zeichens in einer ausgewählten Schriftart umfasst, das aufgebaut und, optional, Schritt für Schritt modifiziert wird, wobei jeder Schritt einem der Signale der Code-Abfolge für das Zeichen entspricht, das gezeichnet wird, und sich in der gleichen Reihenfolge wie die Code-Abfolge befindet.
  8. Mittel zum Eingeben eines handgeschriebenen Zeichens in eine digitale Vorrichtung, wie in irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5 beansprucht, weiter dadurch gekennzeichnet, dass das visuelle Rückmelden das Anzeigen eines Zeichens umfasst, das aufgebaut und, optional, Schritt für Schritt modifiziert wird, in Korrelation mit der zeitabhängigen Abfolge von Signalen, die erzeugt werden, während das handgeschriebene Zeichen gezeichnet wird, und dadurch, dass jeder Schritt des Anzeigens von dem vorhergehenden Signal oder der Signal-Abfolge des Zeichens abhängig ist, das gezeichnet wird.
  9. Mittel wie in irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bewegung der Zeichenmittel als Einheits- bzw. Einheiten-Vektoren abstrahiert wird.
  10. Mittel wie in irgendeinem der Ansprüche 2 bis 9 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstrahierung einer Richtungsänderung Geschwindigkeits-unabhängig ist.
  11. Mittel wie in irgendeinem der Ansprüche 2 bis 10 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstrahierung einer Richtungsänderung Skalierungs- bzw. Größenverhältnis-unabhängig ist.
  12. Mittel wie in irgendeinem der Ansprüche 2 bis 11 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstrahierung einer Richtungsänderung im Wesentlichen unabhängig ist von Störungen oder Variationen in dem Zeichen wie gezeichnet bzw. während es gezeichnet wird.
  13. Mittel wie in irgendeinem der Ansprüche 1 bis 12 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, dass eine Erkennung Zeichen für Zeichen in Echtzeit geschieht.
  14. Mittel wie in irgendeinem der Ansprüche 1 bis 13 beansprucht, weiter umfassend Mittel zum Anzeigen des erkannten Zeichens.
  15. Mittel wie in irgendeinem der Ansprüche 1 bis 14 beansprucht, weiter umfassend Mittel zum Bereitstellen einer visuellen Rückmeldung entsprechend des Zeichens, das eingegeben wird, während jedes Signal abstrahiert wird.
  16. Mittel wie in Anspruch 15 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, dass die visuellen Rückmeldemittel Mittel umfassen, um in Antwort auf ein abstrahiertes Signal auf einem Monitor eine grafische Simulation einer Zeichenkomponente zu erzeugen.
  17. Mittel wie in Anspruch 16 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, dass die grafische Simulation in Antwort auf ein nachfolgendes Signal einer Abfolge für ein Zeichen modifizierbar ist.
  18. Mittel wie in Anspruch 16 oder 17 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, dass die grafische Simulation weiter einen Anzeiger der bzw. als die Position der Zeichenmittel auf einer Zeichenoberfläche umfasst.
  19. Mittel wie in Anspruch 18 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, dass der Anzeiger ein Symbol umfasst, das bei oder nahe dem Ende der letzten grafischen Simulationskomponente angezeigt wird.
  20. Mittel wie in Anspruch 18 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, dass der Anzeiger ein Symbol umfasst, das sich in Antwort auf die Bewegung der Zeichenmittel um die bzw. innerhalb der grafischen Simulation eines Zeichens bewegt.
  21. Mittel wie in irgendeinem der Ansprüche 16 bis 20 beansprucht, weiter umfassend Mittel zum Anzeigen des Zeichens als eine Reproduktion davon auf dem Monitor.
  22. Mittel wie in irgendeinem der Ansprüche 1 bis 21 beansprucht, einschließend Mittel zum Signalisieren der Vollendung eines Zeichens.
  23. Mittel wie in Anspruch 22 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, dass das Zeichenmittel angeordnet ist, um die Vollendung eines Zeichens anzuzeigen, indem das Zeichenmittel von einer Zeichenoberfläche abgehoben wird.
  24. Mittel wie in Anspruch 23 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, dass die Vollendung eines Zeichens durch eine eindeutige Bewegung der Zeichenmittel in Bezug auf dieses Zeichen angezeigt wird.
  25. Mittel wie in Anspruch 23 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, dass die Vollendung eines Zeichens durch eine Bewegung eines der Zeichenmittel und eines Symbols, das die Zeichenmittel anzeigt, zu einer definierten Position angezeigt wird.
  26. Mittel wie in Anspruch 25 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, dass die definierte Position ein Bereich einer Zeichenoberfläche ist.
  27. Mittel wie in Anspruch 25 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, dass die definierte Position ein Bereich ist, der auf einem Monitor definiert ist.
  28. Mittel wie in irgendeinem der Ansprüche 1 bis 27 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, dass das Zeichenmittel eine mit einer Hand haltbare Stift-ähnliche Vorrichtung umfasst.
  29. Mittel wie in Anspruch 28 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen Teil aufweist, der während der Wiedergabe eines Zeichens um eine Vorlage herum bewegbar ist.
  30. Mittel wie in Anspruch 29 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, dass der Teil in Bezug auf eine Notationsvorlage bewegbar ist.
  31. Mittel wie in Anspruch 29 oder 30 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, dass das Zeichenmittel ein Hohlkörper-Teil umfasst, das um eine reale oder Notationsvorlage innerhalb des Hohlkörper-Teils bewegbar ist.
  32. Mittel wie in Anspruch 29, 30 oder 31 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein bewegbarer Teil der Vorrichtung und der Rest der Vorrichtung und/oder Vorlage flexibel verbunden sind.
  33. Mittel wie in Anspruch 32 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein bewegbarer Teil der Vorrichtung eine Spitze ist, die in Bezug auf einen Körper der Vorrichtung bewegbar ist und ein oder mehrere flexible Verbindungen sich auf die Bewegung der Spitze in Bezug auf den Körper auswirken.
  34. Mittel wie in irgendeinem der Ansprüche 29 bis 33 beansprucht, einschließend Mittel zum Messen einer Bewegungsrichtung der Vorrichtung oder eines Teils davon in Bezug auf eine reale oder Notationsvorlage beim Wiedergeben eines Zeichens.
  35. Mittel wie in Anspruch 34 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, dass die Messmittel um die reale oder Notationsvorlage beabstandet sind.
  36. Mittel wie in Anspruch 33 oder 34 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, dass die Messmittel ausgewählt sind aus elektrischen, fotoelektrischen und magnetischen Messmitteln.
  37. Mittel wie in irgendeinem der Ansprüche 29 bis 36 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorlage eine allgemein quadratische Begrenzung ist.
  38. Mittel wie in irgendeinem der Ansprüche 29 bis 36 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorlage eine allgemein kreisförmige Begrenzung ist.
  39. Mittel wie in irgendeinem der Ansprüche 29 bis 36 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorlage eine Spur definiert.
  40. Mittel wie in irgendeinem der Ansprüche 29 bis 36 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorlage eine Vielzahl von Zonen aufweist, und der Teil sich beim Wiedergeben eines Zeichens von Zone zu Zone bewegt.
  41. Mittel wie in irgendeinem der Ansprüche 1 bis 40 beansprucht, einschließend Mittel zum Umwandeln eines Signals für ein kleines Zeichen in ein Signal für ein großes Zeichen.
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