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Title:
METHOD FOR RECOGNISING A CHARACTER AND/OR TEXT WRITTEN WITH A PEN, PEN FOR CARRYING OUT SAID METHOD AND DEVICE FOR MANUAL WRITING
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2014/068122
Kind Code:
A1
Abstract:
A method for recognising a character and/or text written with a pen (12") provides that the movements of the pen (12") are detected by means of at least one movement sensor unit (20) integrated into the pen and the written characters and/or texts are identified by a character and/or text recognition unit (26") from the information about the movement of the pen (12") that has been detected by the movement sensor unit (20). The characters, words or grammar information are checked by means of a checking unit (28") which obtains information from the character and/or text recognition unit (26") about the character and/or text that has been written. Depending on the correctness of the information, a signal is emitted by means of a signal transmitter (22) integrated into the pen. Furthermore, a pen and a device for manual writing are proposed.

Inventors:
WOLSKY FALK (AT)
WOLSKY MANDY (AT)
Application Number:
PCT/EP2013/072963
Publication Date:
May 08, 2014
Filing Date:
November 04, 2013
Export Citation:
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Assignee:
WOLSKY FALK (AT)
International Classes:
G06K9/00; G06K9/22; G09B11/00
Foreign References:
US20090253107A12009-10-08
GB2440921A2008-02-20
Attorney, Agent or Firm:
PRINZ & PARTNER (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1 . Verfahren zur Erkennung eines mit einem Stift (12; 12"; 12"') geschriebenen Schriftzeichens und/oder Textes, bei dem die Bewegungen des Stiftes (12; 12"; 12"') mittels wenigstens einer stift- integrierten Bewegungssensoreinheit (20) ermittelt werden, aus den von der Bewegungssensoreinheit (20) ermittelten Informationen über die Bewegung des Stiftes (12; 12"; 12"') von einer Schriftzeichen- und/oder Texterkennungseinheit (26; 26") die geschriebenen Schriftzeichen und/oder Texte bestimmt werden, - eine Prüfeinheit (28; 28") die Informationen über das geschriebene Schriftzeichen und/oder den geschriebenen Text von der Schriftzeichen- und/oder Texterkennungseinheit (26; 26") erhält und das Schriftzeichen einzeln oder in Verbindung mit den zuvor geschriebenen Schriftzeichen mithilfe von in einem Datenspeicher abgelegten Schriftzeichen, Wörtern und, insbesondere, auch zusätzlich Grammatikinformationen auf korrekte

Rechtschreibung, korrekte Grammatik und/oder ein korrektes Schriftbild hin überprüft, die Prüfeinheit (28; 28") in Abhängigkeit von der Richtigkeit des oder der geschriebenen Schriftzeichen in Bezug auf Rechtschreibung, Grammatik und/oder Schriftbild ein Signal an einen stiftintegrierten Signalgeber (22) abgibt und der Signalgeber (22) wiederum ein vom Benutzer des Stiftes (12; 12"; 12"') erfassbares Ausgabesignal erzeugt.

2. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Signalgeber (22) in Abhängigkeit des Signals der Prüfeinheit

(28; 28") einen Ton, ein Lichtsignal und/oder eine Bewegung, insbesondere eine Vibration, erzeugt, die den Benutzer auf Fehler oder die Richtigkeit des oder der geschriebenen Schriftzeichen in Bezug auf Rechtschreibung, Grammatik und/oder Schriftbild hinweist.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Bewegungssensoreinheit (20) einer oder mehrere der folgenden Sensoren verwendet werden: ein Gyro-Sensor (Gyroskop), ein Lagesensor, ein Neigungsschalter, ein Beschleunigungssensor (Accelerometer) und/oder ein 3D-Kompass (Magnetometer).

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schriftzeichen- und/oder Texterkennungseinheit (26; 26") aus den Informationen über die Bewegung des Stifts (12; 12"; 12"') eine dreidimensionale Trajektorie des Stiftes, insbesondere der Stiftspitze, ermittelt, vorzugweise mithilfe des Strapdown-Verfahrens.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schriftzeichen- und/oder Texterkennungseinheit (26; 26") aus der dreidimensionalen Trajektorie einen zweidimensionalen Schriftzeichenpfad extrahiert und mithilfe des Schriftzeichenpfads das geschriebene Schriftzeichen ermittelt.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine vorzugsweise drahtlose Übertragungs- und Empfangseinheit (24; 24"') Informationen über das geschriebene Schriftzeichen und/oder Informationen über die Richtigkeit des oder der geschriebenen Schriftzeichen in Bezug auf Rechtschreibung, Grammatik und/oder Schriftbild an ein externes Gerät (14) überträgt und/oder von dem externen Gerät (14) empfängt.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Drucksensor (30) einen Kontakt einer Schreibspitze (18) mit einer Unterlage detektiert und Informationen über den Kontakt an die Schrift- zeichen- und/oder Texterkennungseinheit (26; 26") übermittelt werden.

8. Stift zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, mit wenigstens einer Bewegungssensoreinheit (20) zum Erkennen der Bewegungen des Stiftes (12; 12"; 12"') und einem Signalgeber (22) zum Hinweisen des Benutzers auf die Richtigkeit des oder der geschriebenen Schrift- zeichen in Bezug auf Rechtschreibung, Grammatik und/oder Schriftbild.

9. Stift nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalgeber (22) einen Vibrationsmotor, einen Tongeber und/oder eine Lichtquelle aufweist.

10. Stift nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungssensoreinheit (20) einen oder mehrere der folgenden Sensoren aufweist: einen Gyro-Sensor (Gyroskop), einen Lagesensor, einen Neigungsschalter, einen Beschleunigungssensor (Accelerometer) und/oder einen 3D- Kompass (Magnetometer).

1 1 . Stift nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungssensoreinheit (20) im Betrieb mit einer Schriftzeichen- und Texterkennungseinheit (26; 26") informationstechnisch verbunden ist und der Signalgeber (22) im Betrieb mit einer Prüfeinheit (28; 28") informationstechnisch verbunden ist.

12. Stift nach einem der Ansprüche 8 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Stift (12; 12"; 12"') eine Schreibspitze (18) aufweist, die zur Abgabe einer Farbe auf einer Schreibunterlage ausgebildet ist.

13. Stift nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Schreibspitze (18) auswechselbar ist und durch eine Steckverbindung, einen Bajonett- verschluss, ein Gewinde oder eine Rastverbindung an einem Schaft des Stiftes (12; 12"; 12'") befestigbar ist.

14. Stift nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Stift (12; 12"; 12"') die Schriftzeichen- und/oder Texterkennungseinheit (26; 26") und/oder die Prüfeinheit (28; 28") aufweist.

15. Stift nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Stift (12; 12"; 12"') eine vorzugsweise drahtlose Übertragungs- und Empfangseinheit (24; 24"') aufweist, zum Übertragen und/oder Empfangen von Informationen über das geschriebene Schriftzeichen und/oder Informationen über die Richtigkeit des oder der geschriebenen Schriftzeichen in Bezug auf Rechtschreibung, Grammatik und/oder Schriftbild an oder von einem externen Gerät (14).

16. Stift nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Stift (12; 12"; 12"') einen Drucksensor (30) aufweist, der mit der Schrift- zeichen- und/oder Texterkennungseinheit (26; 26") gekoppelt und so ausgebildet ist, dass er einen Kontakt der Schreibspitze (18) mit einer Unterlage detektiert.

17. Vorrichtung zum manuellen Schreiben, mit einem Stift (12; 12"; 12"') gemäß einem der Ansprüche 8 bis 16, einer Schriftzeichen- und Texterkennungseinheit (26; 26"), die so ausgebildet ist, dass sie aus den von der Bewegungssensoreinheit (20) ermittelten Informationen über die Bewegung die geschriebenen Schriftzeichen und/oder Texte bestimmt, und einer Prüfeinheit (28; 28"), die einen elektronischen Datenspeicher aufweist, auf dem Schriftzeichen, Wörter und, insbesondere, auch zusätzlich Grammatikinformationen abgelegt sind, und die mit der Schrift- zeichen- und/oder Texterkennungseinheit (26; 26") gekoppelt ist, um

Informationen über das geschriebene Schriftzeichen und/oder den geschriebenen Text von der Schriftzeichen- und/oder Texterkennungseinheit (26; 26") zu erhalten, und die so ausgebildet ist, dass sie das Schriftzeichen einzeln oder in Verbindung mit den zuvor geschriebenen Schriftzeichen auf korrekte Rechtschreibung, korrekte Grammatik und/oder ein korrektes Schriftbild hin überprüft, wobei die Bewegungssensoreinheit (20) informationstechnisch mit der Schriftzeichen- und/oder Texterkennungseinheit (26; 26"), die Schriftzeichen- und/oder Texterkennungseinheit (26; 26") informationstechnisch mit der Prüf- einheit (28; 28") und die Prüfeinheit (28; 28") informationstechnisch mit dem Signalgeber (22) verbunden ist, und wobei die Prüfeinheit (28; 28") in Abhängigkeit von der Richtigkeit des oder der geschriebenen Schriftzeichen in Bezug auf Rechtschreibung, Grammatik und/oder Schriftbild ein Signal an den Signalgeber (22) abgibt und der Signal- geber (22) wiederum ein vom Benutzer des Stiftes (12; 12"; 12"') erfassbares Ausgabesignal erzeugt.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Schriftzeichen- und/oder Texterkennungseinheit (26; 26") einen Mikrocomputer aufweist, der so ausgebildet und programmiert ist, dass er aus den Informationen über die Bewegung des Stifts (12; 12"; 12"') eine dreidimensionale Trajektorie des Stiftes, insbesondere der Stiftspitze, ermittelt, vorzugsweise mithilfe des Strapdown-Verfahren, aus der dreidimensionalen Trajektorie einen zwei- dimensionalen Schriftzeichenpfad extrahiert und mithilfe des Schriftzeichenpfads das geschriebene Schriftzeichen ermittelt.

19. Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Schriftzeichen- und/oder Texterkennungseinheit (26; 26") und/oder die Prüf- einheit (28; 28") durch einen, insbesondere einen gemeinsamen Mikrocomputer verwirklicht sind.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Schriftzeichen- und/oder Texterkennungseinheit (26; 26") und/oder die Prüfeinheit (28; 28") auf einem zum Stift externen Gerät (14) angeordnet sind.

Description:
Verfahren zur Erkennung eines mit einem Stift geschriebenen Schriftzeichens und/oder Textes, Stift zur Durchführung dieses Verfahrens sowie Vorrichtung zum manuellen Schreiben Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung eines mit einem Stift geschriebenen Schriftzeichens und/oder Textes, einen Stift zur Durchführung des Verfahrens mit wenigstens einer Bewegungssensoreinheit sowie eine Vorrichtung zum manuellen Schreiben mit einem Stift.

Die Erkennung von Schriftzeichen und/oder Texten aus Vorlagen, die hand- schriftlich erstellt wurden, jedoch nur grafisch vorliegen, ist ein Standardverfahren in der heutigen Datenverarbeitung. Hierzu muss der zu erkennende Text digitalisiert, das heißt im Regelfall eingescannt oder abfotografiert werden, um anschließend von einem Computer die Schriftzeichen- und/oder Texterkennung durchführen zu lassen. Das Digitalisieren erfordert dabei jedoch in der Regel weitere Arbeitsschritte des Benutzers.

Ansätze zur Digitalisierung eines geschriebenen Textes während des Schreibens umfassen üblicherweise eine optische Sensorik, die Bewegungen des Stiftes erkennen kann. Diese kommen jedoch nicht ohne weitere Hilfsmittel, wie eine besondere Unterlage oder einen Detektor aus. Versuche, das mit dem Stift geschriebene Schriftzeichen ohne Hilfsmittel nur anhand von Beschleunigungen des Stiftes zu ermitteln, verwenden ein ungenaues Klassifizierungsverfahren. Dabei wird die Bewegung des Stiftes mit zuvor gespeicherten Bewegungsmustern verglichen, um das geschriebene Schriftzeichen zu identifizieren. Diese Verfahren weisen jedoch Defizite in der Erkennungsgenauigkeit, insbesondere bei individuellen Handschriften auf.

Weiterhin sind für Computer Rechtschreibungs- und Grammatikkorrekturprogramme bekannt, die einen digitalisierten Text auf Rechtschreibfehler und/oder grammatikalische Fehler hin untersuchen und dem Benutzer auf dem Bildschirm des Computers ein optisches Feedback zu inkorrekt geschriebenem Text geben.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, die das Schreibenlernen erleichtert. Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Erkennung eines mit einem

Stift geschriebenen Schriftzeichens und/oder Textes, bei dem die Bewegungen des Stiftes mittels wenigstens einer stiftintegrierten Bewegungssensoreinheit ermittelt werden, aus den von der Bewegungssensoreinheit ermittelten Informationen über die Bewegung des Stiftes von einer Schriftzeichen- und/oder Texterkennungseinheit die geschriebenen Schriftzeichen und/oder Texte bestimmt werden, eine Prüfeinheit die Informationen über das geschriebene Schriftzeichen und/oder den geschriebenen Text von der Schriftzeichen- und/oder Text- erkennungseinheit erhält und das Schriftzeichen einzeln oder in

Verbindung mit den zuvor geschriebenen Schriftzeichen mithilfe von in einem Datenspeicher abgelegten Schriftzeichen, Wörtern und, insbesondere, auch zusätzlichen Grammatikinformationen auf korrekte Rechtschreibung, korrekte Grammatik und/oder ein korrektes Schriftbild hin überprüft, die Prüfeinheit in Abhängigkeit von der Richtigkeit des oder der geschriebenen Schriftzeichen in Bezug auf Rechtschreibung, Grammatik und/oder Schriftbild ein Signal an einen stiftintegrierten Signalgeber abgibt und - der Signalgeber wiederum ein vom Benutzer des Stiftes erfassbares Ausgabesignal erzeugt.

Durch die Erfindung ist es möglich, dass der geschriebene Text bereits beim Schreiben digitalisiert wird und auf orthografische oder grammatikalische Richtigkeit und/oder ein korrektes Schriftbild hin überprüft wird, sodass der Benutzer noch während des Schreibens Feedback zur Richtigkeit des geschriebenen Schriftzeichens oder des Textes erhält. Dabei erfolgt die Detektion der Schreibbewegungen des Stiftes mittels der Bewegungssensoreinheit, die Bewegungen in zwei und/oder drei Raumdimensionen, Rotationen und/oder Beschleunigungen des Stiftes erfasst.

Die Ausgabe dieses Feedbacks erfolgt dabei am Stift selbst, sodass der Benutzer nicht seinen Blick oder seine Aufmerksamkeit von der Schreibunterlage nehmen muss, um die Rückmeldung zu einem Schreibfehler zu erhalten.

Auf diese Weise ist ein sofortiges Feedback in dem Moment des Schreibens selbst möglich, sodass ein direktes Lernfeedback für den Benutzer bzw. den Lernenden geschaffen wird. Dadurch wird eine bessere und direktere kognitive Verarbeitung des Feedbacks erreicht. Durch diese direkte kognitive Verarbeitung wird der Lerneffekt beim Lernenden erheblich vergrößert.

Beispielsweise erzeugt der Signalgeber in Abhängigkeit des Signals der Prüfeinheit einen Ton, ein Lichtsignal oder eine Bewegung, insbesondere eine Vibration, die den Benutzer auf Fehler oder die Richtigkeit des oder der geschriebenen Schriftzeichen in Bezug auf Rechtschreibung, Grammatik und/oder Schriftbild hinweist. Auf diese Weise wird ein körperlich erfahrbarer Reiz für den Benutzer erzeugt, der eine bessere und direktere kognitive Verarbeitung des Feedbacks ermöglicht.

Vorzugsweise werden für die Bewegungssensoreinheit einer oder mehrere der folgenden Sensoren verwendet: ein Gyro-Sensor (Gyroskop), ein Lagesensor, ein Neigungsschalter, ein Beschleunigungssensor (Accelerometer) und/oder ein 3D-Kompass (Magnetometer). Mithilfe einer oder mehrerer dieser Komponenten ist es möglich, die Bewegungen des Stiftes ohne weitere Hilfsmittel, wie beispielsweise besonderes markiertes Papier oder einen Detektor, zu erfassen. Hierzu sind beispielsweise Gyroskop-Beschleunigungssensorkombinationen der Firma Kionix® vom Typ KXGS2 geeignet. Die Bewegungssensoreinheit kann eine Auflösung der Bewegung des Stiftes von wenigstens 100 dpi bei 50 Hz, vorzugsweise 400 dpi bei 200 Hz bereitstellen.

In einer Ausführungsform ermittelt die Schriftzeichen- und/oder Text- erkennungseinheit, vorzugweise mithilfe des Strapdown-Verfahrens, aus den Informationen über die Bewegung des Stiftes eine dreidimensionale Trajektorie des Stiftes, insbesondere der Stiftspitze. Auf diese Weise lässt sich die Bewegung des Stiftes nachvollziehen, wodurch die Erkennung von Schriftzeichen ohne den Vergleich von Bewegungsmustern möglich wird.

Vorzugsweise extrahiert die Schriftzeichen- und/oder Texterkennungseinheit aus der dreidimensionalen Trajektorie einen zweidimensionalen Schriftzeichenpfad und ermittelt mithilfe des Schriftzeichenpfads das geschriebene Schriftzeichen. Dadurch wird es möglich dreidimensionale Bewegungen in zweidimensionale Pfade umzusetzen und das geschriebene Schriftzeichen mittels Verfahren zur Texterkennung zu identifizieren.

In einer Ausführungsvariante überträgt und/oder empfängt eine vorzugsweise drahtlose Übertragungs- und Empfangseinheit Informationen über das geschriebene Schriftzeichen und/oder Informationen über die Richtigkeit des oder der geschriebenen Schriftzeichen in Bezug auf Rechtschreibung, Grammatik und/oder Schriftbild an ein externes Gerät, sodass die Texterkennung, Prüfung und/oder weitere Interpretations- oder Unterstützungs- maßnahmen für den Benutzer von dem externen Gerät durchgeführt werden können. Auch wird es möglich, den Stift als Ausgabegerät der vom externen Gerät ermittelten Ergebnisse zu verwenden.

Das Gerät kann dabei ein Computer oder Smartphone sein, sodass der Stift als Peripheriegerät dient. Die Übertragungs- und Empfangseinheit ist beispielsweise ein Wireless LAN- oder Bluetoothmodul.

In einer Ausgestaltung der Erfindung detektiert ein Drucksensor einen Kontakt der Schreibspitze des Stiftes mit einer Unterlage und übermittelt Informationen über den Kontakt an die Schriftzeichen- und/oder Texterkennungseinheit, wodurch eine genauere Texterkennung und Feedback zum vom Benutzer aufgewandten Anpressdruck zur Verfügung gestellt werden können. Ferner kann so ermittelt werden, ob der Benutzer bereits schreibt oder noch mit dem Stift „spielt".

Weiterhin ist eine Energieversorgung im Schaft vorgesehen, um die einzelnen Einheiten mit Strom zu versorgen. Die Energieversorgung kann dabei eine oder mehrere Batterien oder Akkumulatoren aufweisen. Die Aufgabe wird ferner gelöst durch einen Stift mit wenigstens einer Bewegungssensoreinheit zum Erkennen der Bewegung des Stiftes und einem Signalgeber zum Hinweisen des Benutzers auf Richtigkeit des oder der geschriebenen Schriftzeichen in Bezug auf Rechtschreibung, Grammatik und/oder Schriftbild. Die Funktionen und Vorteile, die sich für das Verfahren ergeben, werden auch durch den erfindungsgemäßen Stift erzielt.

Beispielsweise weist der Signalgeber einen Vibrationsmotor, einen Tongeber und/oder eine Lichtquelle auf.

Vorzugsweise weist die Bewegungssensoreinheit einen oder mehrere der folgenden Sensoren auf: einen Gyro-Sensor (Gyroskop), einen Lagesensor, einen Neigungsschalter, einen Beschleunigungssensor (Accelerometer) und/oder einen 3D-Kompass (Magnetometer).

Die Bewegungssensoreinheit ist zum Beispiel im vorderen Drittel des Stiftes angeordnet, da dort die tatsächliche Bewegung der Stiftspitze besser erkannt werden kann als am Stiftende.

In einer Ausführungsvariante ist die Bewegungssensoreinheit im Betrieb mit einer Schriftzeichen- und/oder Texterkennungseinheit informationstechnisch verbunden, und der Signalgeber ist im Betrieb mit einer Prüfeinheit informationstechnisch verbunden, sodass Informationen zwischen der Bewegungssensor- einheit und der Schriftzeichen- und Texterkennungseinheit sowie dem Signalgeber und der Prüfeinheit ausgetauscht werden können.

In einer Ausführungsform weist der Stift eine Schreibspitze auf, die zur Abgabe einer Farbe auf einer Schreibunterlage ausgebildet ist, wodurch mit dem Stift auf einer Schreibunterlage dauerhaft geschrieben werden kann. Vorzugsweise ist die Schreibspitze auswechselbar und durch eine Steckverbindung, einen Bajonettverschluss, ein Gewinde oder eine Rastverbindung an einem Schaft des Stiftes befestigbar.

Die Spitze kann dabei umfangsmäßig zum Rest des Stiftes ausgerichtet sein, zum Beispiel über Führungen. Auf diese Weise ist es möglich, dass der Stift verschiedene Schreibfunktionen erfüllt und die passende Stiftart einfach vom Benutzer zu verändern ist. In einer Ausgestaltung der Erfindung weist der Stift selbst die Schriftzeichen- und/oder Texterkennungseinheit und/oder die Prüfeinheit auf, sodass keine weiteren Geräte neben dem Stift benötigt werden, um dem Benutzer Feedback geben zu können. In einer Ausführungsvariante weist der Stift eine vorzugsweise drahtlose Übertragungs- und Empfangseinheit auf, zum Übertragen und/oder Empfangen von Informationen über das geschriebene Schriftzeichen und/oder Informationen über die Richtigkeit des oder der geschriebenen Schriftzeichen in Bezug auf Rechtschreibung, Grammatik und/oder Schriftbild an oder von einem externen Gerät. Auf diese Weise kann ein externes Gerät sowohl zur Texterkennung und Prüfung verwendet werden, wobei das Feedback am Stift erfolgt. Ferner kann das externe Gerät auch weitere Informationen oder den Text speichern und zu einem späteren Zeitpunkt zur Verfügung stellen.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Stift einen Druck- sensor auf, der mit der Schriftzeichen- und/oder Texterkennungseinheit gekoppelt und so ausgebildet ist, dass er einen Kontakt der Schreibspitze mit einer Unterlage detektiert.

Die Aufgabe wird weiterhin durch eine Vorrichtung zum manuellen Schreiben gelöst, mit - einem erfindungsgemäßen Stift, und mit einer Schriftzeichen- und/oder Texterkennungseinheit, die so ausgebildet ist, dass sie aus den von der Bewegungssensoreinheit ermittelten Informationen über die Bewegung die geschriebenen Schriftzeichen und/oder Texte bestimmt, und - einer Prüfeinheit, die einen elektronischen Datenspeicher aufweist, auf dem Schriftzeichen, Wörter und insbesondere auch zusätzlich Grammatikinformationen abgelegt sind, und die mit der Schriftzeichen- und/oder Texterkennungseinheit gekoppelt ist, um Informationen über das geschriebene Schriftzeichen und/oder den geschriebenen Text von der Schriftzeichen- und/oder Texterkennungseinheit zu erhalten, und die so ausgebildet ist, dass sie das Schriftzeichen einzeln oder in Verbindung mit den zuvor geschriebenen Schriftzeichen auf korrekte Rechtschreibung, korrekte Grammatik und/oder ein korrektes Schriftbild hin überprüft, wobei die Bewegungssensoreinheit informationstechnisch mit der Schriftzeichen- und/oder Texterkennungseinheit, die Schriftzeichen- und/oder Texterkennungseinheit informationstechnisch (das heißt elektrisch oder per Funk) mit der Prüfeinheit und die Prüfeinheit informationstechnisch mit dem Signalgeber verbunden ist, und wobei die Prüfeinheit in Abhängigkeit von der Richtigkeit des oder der geschriebenen Schriftzeichen in Bezug auf Rechtschreibung, Grammatik und/oder Schriftbild ein Signal an den Signalgeber abgibt und der Signalgeber wiederum ein vom Benutzer des Stiftes erfassbares Ausgabesignal erzeugt.

Die zum Verfahren und zum Stift genannten Vorteile und Funktionen ergeben sich auch für die erfindungsgemäße Vorrichtung. Beispielsweise weist die Schriftzeichen- und/oder Texterkennungseinheit einen Mikrocomputer auf, der so ausgebildet und programmiert ist, dass er aus den Informationen über die Bewegung des Stiftes eine dreidimensionale Trajektorie des Stiftes, insbesondere der Stiftspitze, ermittelt, vorzugsweise mithilfe des Strapdown-Verfahren, dass er aus der dreidimensionalen Trajektorie einen zweidimensionalen Schriftzeichenpfad extrahiert und dass er mithilfe des Schriftzeichenpfads das geschriebene Schriftzeichen identifiziert.

In einer Ausgestaltung der Erfindung sind die Schriftzeichen- und/oder Texterkennungseinheit und/oder die Prüfeinheit auf einem externen Gerät angeordnet, wodurch eine besonders einfache und kostengünstige Möglichkeit der Ausgestaltung des Stiftes ermöglicht wird, da für die Interpretation der Bewegungsinformation benötigten Bauteile durch ein anderes Gerät übernommen werden.

Beispielsweise sind die Schriftzeichen- und/oder Texterkennungseinheit und/oder die Prüfeinheit, egal ob sie im Stift oder im externen Gerät unter- gebracht sind, durch einen, insbesondere einen gemeinsamen Mikrocomputer verwirklicht, wodurch Bauraum und Kosten gespart werden. Hierzu eigen sich beispielsweise ein Overo® Air COM Mikrocomputer. Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:

- Figur 1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem erfindungsgemäßen Stift zur Durchführung des erfindungsgemäßen

Verfahrens,

- Figur 2 eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stiftes, und

- Figur 3 eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Stiftes. In Figur 1 ist eine Vorrichtung 10 zum manuellen Schreiben dargestellt, die einen Stift 12 und ein externes Gerät 14, beispielsweise ein Computer oder ein Smartphone, aufweist.

Der Stift 12 hat einen länglichen Schaft 16, in dem an einer seiner Stirnseiten eine Öffnung für eine Schreibspitze 18 vorgesehen ist. Die Schreibspitze 18 ist in der Öffnung des Schaftes 16 angeordnet und kann als Rollerball, Tintenfüller oder Kugelschreiber ausgeführt sein, sodass sie Farbe aus einem Farbspeicher auf eine Schreibunterlage abgeben kann. Ebenso ist es denkbar, dass die Schreibspitze 18 als Bleistift ausgeführt ist oder lediglich einer Stiftspitze nachempfunden ist und keine Spuren auf der Schreibunterlage hinter- lässt.

Die Schreibspitze 18 kann zudem auswechselbar am Schaft 16 des Stiftes befestigt sein, beispielsweise durch eine Steckverbindung, einen Bajonett- verschluss, ein Gewinde oder eine Rastverbindung. Die Verbindung ist dabei umfangsmäßig zum Rest des Stiftes ausgerichtet, zum Beispiel durch Führungen.

Wieder eine andere Ausführungsform sieht vor, dass die Schreibspitze 18 in einen Adapter lösbar eingesetzt ist und der Adapter dann in die stiftseitige Aufnahme eingesetzt wird. Damit lassen sich unter Umständen auch herkömmliche Stiftspitzen 18 verwenden. Im Schaft 16 sind eine Bewegungssensoreinheit 20, ein Signalgeber 22 sowie eine drahtlose Übertragungs- und Empfangseinheit 24 angeordnet.

Die Bewegungssensoreinheit 20 ist in der Lage, Bewegungen in zwei und/oder drei Raumdimensionen, Rotationen und/oder Beschleunigungen des Stiftes 12 zu erfassen. Diese Bewegungen sind durch Pfeile in Figur 1 angedeutet.

Dazu kann die Bewegungssensoreinheit 20 ein optisches System aufweisen, beispielsweise eine Kamera, die die Umgebung, wie die Schreibunterlage, des Stiftes erfasst und hieraus Informationen über die Bewegungen des Stiftes ermittelt. Ebenso kann das optische System mittels Triangulation die Bewegung des Stiftes 12 erkennen, wobei die Bewegungssensoreinheit 20 in diesem Fall einen Reflektor aufweist.

Vorzugsweise weist jedoch die Bewegungssensoreinheit 20 und der ganze Stift keine optischen Detektiersysteme auf, sondern beispielsweise einen Gyro- Sensor (Gyroskop), einen Lagesensor, einen Neigungsschalter, einen Beschleunigungssensor (Accelerometer) und/oder einen 3D-Kompass (Magnetometer).

In Figur 1 stellen ein Gyroskop 20a und ein Beschleunigungssensor 20b einen Teil der Bewegungssensoreinheit 20 dar. Hierzu eignen sich besonders Gyroskop-Beschleunigungssensorkombination der Firma Kionix® vom Typ KXGS2.

Die Bewegungssensoreinheit 20 ist in der Lage, Bewegungen mit einer Auflösung von wenigstens 100 dpi bei 50 Hz, vorzugsweise 400 dpi bei 200 Hz, erfassen. Der Signalgeber 22 kann einen Vibrationsmotor, einen Tongeber und/oder eine Lichtquelle aufweisen, wobei die Anordnung des Signalgebers 22 im Schaft 16 derart gewählt ist, dass das abgegebene Signal möglichst gut vom Benutzer erfasst werden kann. Beispielsweise ist ein Vibrationsmotor des Signalgebers 22 nahe an der Grifffläche des Schaftes 16 angeordnet. Im Falle einer Lichtquelle als Signalgeber 22 ist diese vorzugsweise auf der dem Benutzer beim Schreiben zugewandten Seite des Schaftes 16 des Stiftes 12 vorgesehen, sodass die Lichtquelle im Blickfeld des Benutzers liegt. Die Übertragungs- und Empfangseinheit 24 ist sowohl mit der Bewegungssensoreinheit 20 sowie mit dem Signalgeber 22 elektrisch verbunden und ist in der Lage, Informationen zum externen Gerät 14 zu übertragen sowie Informationen vom externen Gerät 14 zu empfangen. Die Übertragung bzw. das Empfangen kann drahtlos erfolgen. Hierzu kann die Übertragungs- und Empfangseinheit 24 als Wireless LAN- oder Bluetoothmodul ausgebildet sein.

Das externe Gerät 14 weist eine Schriftzeichen- und Texterkennungseinheit 26 sowie eine Prüfeinheit 28 mit einem elektronischen Datenspeicher (nicht gezeigt) auf. Das externe Gerät 14 hat selbstverständlich auch eine mit der Übertragungs- und Empfangseinheit 24 des Stiftes 12 kompatible Übertragungsund Empfangseinheit 24.

Wird nun der Stift 12 von einem Benutzer zum Schreiben verwendet, so führt der Benutzer Schreibbewegungen aus, um Schriftzeichen darzustellen. Diese Bewegungen werden von der Bewegungssensoreinheit 20 erfasst, die daraufhin Informationen über die Bewegungen an die Übertragungs- und Empfangseinheit 24 übermittelt.

Die Übertragungs- und Empfangseinheit 24 überträgt die Informationen der Bewegungssensoreinheit 20 über das mit dem Stift 12 geschriebene Schriftzeichen an das externe Gerät 14. Diese Informationen werden an die Schriftzeichen- und Texterkennungseinheit 26 übermittelt, die aus den Informationen über die Bewegung des Stiftes 12 eine dreidimensionale Trajektorie des Stifte, insbesondere der Stiftspitze, ermittelt. Hierzu kann das Strapdown-Verfahren zur Trajektorienbestimmung verwendet werden. Aus der dreidimensionalen Trajektorie extrahiert die Schriftzeichen- und Texterkennungseinheit 26 einen zweidimensionalen Schriftzeichenpfad mittels Integration oder Projektion.

Das geschriebene Schriftzeichen kann anschließend mittels Texterkennung aus dem zweidimensionalen Schriftzeichenpfad ermittelt werden. Ebenfalls kann die Schriftzeichen- und Texterkennungseinheit Zeichenketten und/oder Wörterketten erkennen und in Wörter bzw. Text umwandeln. Die von der Schriftzeichen- und Texterkennungseinheit 26 ermittelten Informationen über das geschriebene Schriftzeichen werden an die Prüfeinheit 28 übermittelt. Die Prüfeinheit 28 vergleicht das geschriebene Schriftzeichen einzeln oder in Verbindung mit den zuvor geschriebenen Schriftzeichen, mit den Schriftzeichen, Wörtern und/oder Grammatikinformationen, die in dem elektronischen Datenspeicher hinterlegt sind.

Die Prüfeinheit 28 prüft so die Schriftzeichen einzeln oder in Verbindung mit den zuvor geschriebenen Schriftzeichen auf korrekte Rechtschreibung, korrekte Grammatik und/oder ein korrektes Schriftbild. In Abhängigkeit von der Richtigkeit des geschriebenen Schriftzeichens oder der geschriebenen Schriftzeichen in Bezug auf Rechtschreibung, Grammatik und/oder Schriftbild erzeugt die Prüfeinheit 28 ein Signal für den Signalgeber 22. Dieses Signal wird von der Übertragungs- und Empfangseinheit des externen Geräts 14 an die Übertragungs- und Empfangseinheit 24 des Stiftes 12 über- tragen und an den Signalgeber 22 übermittelt.

Der Signalgeber 22 erzeugt in Abhängigkeit des Signals der Prüfeinheit 28 ein vom Benutzer erfassbares Ausgabesignal. Dieses kann eine Vibration, ein Ton oder ein Leuchtsignal sein.

Die Prüfeinheit 28 kann sowohl bei inkorrekter Rechtschreibung, einem detektierten Grammatikfehler und/oder einem inkorrekten Schriftbild des geschriebenen Schriftzeichens, aber auch bei korrekter Rechtschreibung, einer korrekt verwendeten Grammatik und/oder einem korrekten Schriftbild ein Signal an den Signalgeber abgeben, der wiederum ein entsprechendes Ausgabesignal an den Benutzer erzeugt. Selbstverständlich sind dabei die Signale für eine korrekte Rechtschreibung, einer korrekt verwendete Grammatik oder einem korrekten Schriftbild von den Signalen bei einer inkorrekten Rechtschreibung, einem Grammatikfehler und/oder einem inkorrekten Schriftbild verschieden. Der Signalgeber 22 erzeugt entsprechend den verschiedenen Signalen der Prüfeinheit 28 unterschiedliche Ausgabesignale, sodass der Benutzer über die Richtigkeit des geschriebenen Schriftzeichens positiv oder negativ informiert wird. Auch sind unterschiedliche Signale für verschiedene Arten von Fehlern (Grammatik, Rechtschreibung, Schriftbild) denkbar, um den Benutzer auf die Art des Fehlers aufmerksam zu machen.

Auf diese Weise wird beim Schreiben ein direktes und nahezu unmittelbares Feedback zur Richtigkeit des geschriebenen Schriftzeichens und/oder Textes für den Benutzer realisiert.

In Figur 2 ist eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung und des Stiftes gemäß Figur 1 dargestellt. Für gleiche und funktionsgleiche Teile werden dieselben Bezugszeichen verwendet. Auch wird auf eine wiederholte Beschreibung ihrer Funktion verzichtet.

Die Vorrichtung 10" nach Figur 2 weist ebenfalls einen Stift 12" mit einem Schaft 16 und einer Schreibspitze 18 auf.

Neben der Bewegungssensoreinheit 20 und dem Signalgeber 22 sind jedoch auch die Schrift- und Texterkennungseinheit 26" sowie die Prüfeinheit 28" im Schaft 16 angeordnet.

Eine Übertragungs- und Empfangseinheit ist in dieser Ausführungsform nicht vorgesehen, sodass sämtliche zuvor im Zusammenhang mit Figur 1 beschriebenen Funktionen durch den Stift allein erfüllt werden.

Die Bewegungssensoreinheit 20 ist mittels einer Signalleitung mit der Schrift- zeichen- und Texterkennungseinheit 26" verbunden, die wiederum mittels einer Signalleitung mit der Prüfeinheit 28" elektrisch gekoppelt ist. Die Prüfeinheit 28" weist weiterhin eine Signalleitung zum Signalgeber 22 auf.

Die Schriftzeichen- und/oder Texterkennungseinheit 26" und die Prüfeinheit 28" sind durch einen, insbesondere einen gemeinsamen Mikrocomputer verwirklicht. Hierfür eignet sich beispielsweise ein Overo® Air COM Mikrocomputer.

Ebenso ist es denkbar, die Bewegungssensoreinheit 20, die Schrift- und Texterkennungseinheit 26", die Prüfeinheit 28", die Übertragungs- und Empfangseinrichtung und/oder den Signalgeber 22 auf einer gemeinsamen Platine anzuordnen. Die Funktionsweise der Vorrichtung 10" entspricht weitestgehend der der ersten Ausführungsform gemäß Figur 1 , wobei jedoch auf die Übertragung von Informationen an einen Computer außerhalb des Stiftes verzichtet wird, sodass die Informationen über die Bewegung des Stiftes 12" von der Bewegungs- sensoreinheit 20 direkt an die Schriftzeichen- und/oder Texterkennungseinheit 26" übermittelt werden. Die Prüfeinheit 28" übermittelt das Signal an den Signalgeber 22 ebenfalls direkt. Folglich findet die gesamte Schriftzeichen- und Texterkennung sowie Überprüfung im Stift 12" selbst statt, sodass keine weiteren Geräte benötigt werden. In Figur 3 ist eine dritte Ausführungsform der Vorrichtung und des Stiftes nach

Figur 1 dargestellt. Die Vorrichtung 10"' und der Stift 12"' entsprechen dabei weitestgehend der Vorrichtung 10" und dem Stift 12" gemäß Figur 2, die jedoch im Gegensatz im Schaft 16 des Stiftes 12"' eine Übertragungs- und Empfangseinheit 24"' aufweisen. Die Übertragungs- und Empfangseinheit 24"' ist elektrisch mit der

Bewegungssensoreinheit 20, dem Signalgeber 22, der Schrift- und Texterkennungseinheit 26" und/oder der Prüfeinheit 28" verbunden. Dadurch kann die Übertragungs- und Empfangseinheit 24"' Informationen über das geschriebene Schriftzeichen und/oder Informationen über die Richtigkeit des geschriebenen Schriftzeichens oder der geschriebenen Schriftzeichen in Bezug auf Rechtschreibung, Grammatik und/oder Schriftbild an ein externes Gerät 14, beispielsweise einen Computer oder ein Smartphone, übertragen oder empfangen.

Ebenfalls kann im Schaft 16 des Stiftes 12"' zusätzlich ein Drucksensor 30 vorgesehen sein, der mit der Schriftzeichen- und Texterkennungseinheit 26" und/oder der Prüfeinheit 28" elektrisch verbunden ist. Der Drucksensor 30 kann auch bei den anderen Ausführungsformen zu identischen Zwecken eingesetzt werden. Der Drucksensor 30 kann den Anpressdruck der Schreibspitze 18 auf eine Unterlage ermitteln und diese Informationen an die Schriftzeichen- und Texterkennungseinheit 26" und/oder die Prüfeinheit 28" übermitteln.

Die Informationen können für eine genauere Bestimmung des Schriftbildes oder aber zur Überprüfung der Feinmotorik des Benutzers herangezogen werden. Drückt der Benutzer beispielsweise den Stift 12"' zu fest auf die Schreibunterlage auf, so kann ebenfalls ein Signal an den Signalgeber 22 ausgegeben werden, der durch ein Ausgabesignal den Benutzer auf einen zu großen Anpressdruck hinweist.

Selbstverständlich sind die hier dargestellten Ausführungsformen lediglich beispielhaft für die Ausgestaltung der Vorrichtung oder des Stiftes zu sehen. Eine beliebig andere Kombination der Einheiten und Komponenten der Ausführungsformen ist ebenfalls denkbar.