-
Die Erfindung betrifft einen elektronischen Stift.
-
Bei einem elektronischen Stift wird die Bewegung eines Endstücks des elektronischen Stifts auf einer Fläche erfasst. Die zurückgelegte Bahn des Endstücks des elektronischen Stifts auf der Fläche wird ermittelt und kann auf einem Display angezeigt werden.
-
Ein konventioneller elektronischer Stift benötigt einen externen Sensor oder zumindest bestimmte externe Markierungen.
-
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen elektronischen Stift bereitzustellen, der unabhängig von externen Hilfsmitteln die Erfassung der Bewegung des Endstücks des elektronischen Stifts auf einer beliebigen Fläche erfasst.
-
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
-
Erfindungsgemäß ist ein elektronischer Stift zum Erfassen der Bewegung eines Endstücks des langgestreckten elektronischen Stifts auf einer Fläche vorgesehen, wobei:
- - der elektronische Stift am Endstück einen Kugelkopf aufweist, der durch die Bewegung des Endstücks auf der Fläche drehbar ist,
- - der elektronische Stift wenigstens eine Lichtquelle aufweist, die im Inneren des elektronischen Stifts angeordnet ist,
- - wenigstens ein von der Lichtquelle emittierter Lichtstrahl auf den Kugelkopf gerichtet ist,
- - der elektronische Stift wenigstens einen Sensor aufweist, der im Inneren des elektronischen Stifts angeordnet ist,
- - der Sensor zum Erfassen wenigstens eines von dem Kugelkopf reflektierten Lichtstrahls vorgesehen ist, und
- - auf der Oberfläche des Kugelkopfes ein Muster aus wenigstens drei verschiedenen Farben ausgebildet ist.
-
Mit dem erfindungsgemäßen elektronischen Stift kann die Bewegung des Endstücks des elektronischen Stifts auf einer beliebigen Fläche unabhängig von externen Hilfsmitteln erfasst werden. Die Bewegung des Musters auf der Oberfläche des Kugelkopfes verändert die Farbzusammensetzung des reflektierten Lichtstrahls, so dass die Bahn des Endstücks des elektronischen Stifts auf der Fläche anhand der zeitlichen Änderung der Farbzusammensetzung bestimmt werden kann. Aus der Farbzusammensetzung des reflektierten Lichtstrahls als Funktion der Zeit wird zunächst die Drehbewegung des Kugelkopfes und anschließend die Bahn des Endstücks des elektronischen Stifts auf der Fläche berechnet.
-
Vorzugsweise erstreckt sich das Muster über die gesamte Oberfläche des Kugelkopfes oder zumindest über den wesentlichen Teil der Oberfläche des Kugelkopfes.
-
Beispielseise umfasst das Muster eine Vielzahl von Oberflächenelementen, wobei jedem Oberflächenelement eine der wenigstens drei verschiedenen Farben zugeordnet ist. Insbesondere sind benachbarten Oberflächenelementen verschiedene Farben zugeordnet.
-
Das Muster kann auf der Oberfläche des Kugelkopfes die Farben Rot, Grün und Blau oder die Farben Blau, Gelb und Magenta aufweisen.
-
Weiterhin kann der elektronische Stift wenigstens eine elektronische Schaltung zum Auswerten von Signalen des Sensors aufweisen, wobei vorzugsweise die elektronische Schaltung wenigstens einen Mikroprozessor und/oder wenigstens einen Arbeitsspeicher umfasst.
-
Alternativ oder zusätzlich kann der elektronische Stift mit wenigstens einem externen Gerät verbindbar oder verbunden sein, welches eine elektronische Schaltung zum Auswerten von Signalen des Sensors aufweist.
-
Insbesondere ist mittels der elektronischen Schaltung die Bewegung des Endstücks des elektronischen Stifts auf der Fläche als alphanumerische Zeichen und/oder Text identifizierbar.
-
Beispielsweise ist die Lichtquelle eine lichtemittierende Diode (LED) oder eine Laserdiode.
-
Schließlich kann der elektronische Stift wenigstens ein Betriebssystem auf-, weisen, das die Installation und/oder Verwendung von Anwendungssoftware (APP) ermöglicht.
-
Weitere Merkmale, Vorteile und besondere Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
-
Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische perspektivische Ansicht eines elektronischen Stifts gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
- 2 eine schematische Schnittansicht eines unteren Gehäuseteils des elektronischen Stifts gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
- 3 eine perspektivische Ansicht eines Kugelkopfes des elektronischen Stifts gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung und Schraffuren von drei verschiedenen Farben, und
- 4 eine schematische Darstellung einer Auswertung der von einem Sensor des elektronischen Stifts gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfassten Daten.
-
In 1 ist eine perspektivische Ansicht eines elektronischen Stifts 10 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dargestellt.
-
Der elektronische Stift 10 weist ein langgestrecktes Gehäuse auf, das einen oberen Gehäuseteil 12, einen mittleren Gehäuseteil 14 und einen unteren Gehäuseteil 18 umfasst. Im mittleren Gehäuseteil 14 ist ein Ausschnitt für eine Anzeigevorrichtung 16 ausgebildet. Am unteren Ende des unteren Gehäuseteils 18 befindet sich ein drehbarer Kugelkopf 20.
-
Im oberen Gehäuseteil 12 und/oder mittleren Gehäuseteil 14 weist der elektronische Stift 10 wenigstens eine elektronische Schaltung auf. Alternativ oder zusätzlich kann ein externes Gerät mit wenigstens einer elektronischen Schaltung vorgesehen sein, das mit dem elektronischen Stift 10 über eine Kabelverbindung und/oder drahtlos verbunden ist. Weiterhin ist im oberen Gehäuseteil 12 und/oder mittleren Gehäuseteil 14 wenigstens eine Stromversorgungseinrichtung, beispielsweise wenigstens eine Batterie, ein Akku und/oder eine Solarzelle, angeordnet.
-
In 2 ist eine schematische Schnittansicht des unteren Gehäuseteils 18 des elektronischen Stifts 10 gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dargestellt.
-
Im unteren Gehäuseteil 18 befindet sich eine Lichtquelle 24, ein Sensor 26 und der Kugelkopf 20. Die Lichtquelle 24 ist beispielsweise eine lichtemittierende Diode (LED) oder eine Laserdiode. Auch eine Glühbirne kann als Lichtquelle 24 verwendet werden, wobei vorzugsweise die Glühbirne eine Linse aufweist. Der Kugelkopf 20 ist im unteren Gehäuseteil 18 um alle räumlichen Achsen drehbar. Ein Umfassungsring 22 umschließt den Kugelkopf 20. Der Umfassungsring 22 ist ortsfest am unteren Gehäuseteil 18 angebracht. Der Kugelkopf 20 ist innerhalb des Umfassungsrings 22 um alle räumlichen Achsen drehbar.
-
Ein von der Lichtquelle 24 emittierter Lichtstrahl 28 trifft auf die Oberfläche des Kugelkopfes 20 und wird reflektiert. Vorzugseise emittiert die Lichtquelle 24 weißes Licht oder zumindest Licht mit einem relativ breiten Frequenzspektrum. Ein reflektierter Lichtstrahl 30 wird vom Sensor 26 erfasst.
-
Auf der Oberfläche des Kugelkopfes 20 ist ein Muster aus wenigstens drei verschiedenen Farben 32, 34 und 36 ausgebildet. Die Farbzusammensetzung des reflektierten Lichtstrahls 30 hängt von der Ausrichtung des Kugelkopfes 20 ab, d.h. auf welche Farbe 32, 34 oder 36 der Oberfläche des Kugelkopfes 20 der emittierte Lichtstrahl 28 auftrifft. Die zeitliche Änderung der Farbzusammensetzung des reflektierten Lichtstrahls 30 hängt von der Bewegung des Kugelkopfes 20 ab. Durch die Auswertung der zeitlichen Änderung der Farbzusammensetzung des reflektierten Lichtstrahls 30 lässt sich die Bahn bestimmen, die der Kugelkopf 20 auf einer beliebigen Fläche zurückgelegt hat.
-
Zur Auswertung der von dem Sensor 26 erfassten Daten ist die elektronische Schaltung vorgesehen, die im oberen Gehäuseteil 12 und/oder mittleren Gehäuseteil 14 des elektronischen Stifts 10 und/oder in dem externen Gerät angeordnet ist. Beispielsweise umfasst die elektronische Schaltung einen Mikroprozessor und/oder Arbeitsspeicher. Insbesondere wird die vom Kugelkopf 20 auf der Fläche zurückgelegte Bahn bestimmt und als eine Folge von alphanumerischen Zeichen identifiziert.
-
In 3 sind eine perspektivische Ansicht des Kugelkopfes 20 des elektronischen Stifts 10 gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung und Schraffuren von drei verschiedenen Farben 32, 34, und 36 dargestellt.
-
Auf der Oberfläche des Kugelkopfes 20 ist ein Muster aus drei verschiedenen Farben 32, 34, und 36 ausgebildet. In diesem Beispiel weist das Muster auf der Oberfläche des Kugelkopfes 20 drei Oberflächenelemente auf, denen jeweils eine der Farben 32, 34, und 36 zugeordnet ist. Ein Oberflächenelement ist als Streifen ausgebildet, der den Kugelkopf 20 umschließt und dem eine erste Farbe 32 zugeordnet ist. Auf den beiden übrigen Oberflächenabschnitten ist jeweils ein Oberflächenelement ausgebildet, dem eine zweite Farbe 34 bzw. eine dritte Farbe 36 zugeordnet ist.
-
Die erste Farbe 32 ist durch eine weite Schraffur dargestellt. Die zweite Farbe 34 ist durch eine Schraffur dargestellt, deren Linien mittelgroße Abstände aufweisen. Die dritte Farbe 36 ist durch eine enge Schraffur dargestellt.
-
Beispielsweise ist das Muster auf der Oberfläche des Kugelkopfes 20 aus den drei Farben Rot, Grün und Blau gebildet. Weiterhin kann das Muster aus den Farben Blau, Gelb und Magenta gebildet sein. Auch andere Farbkombinationen sind möglich.
-
Insbesondere kann das Muster auf der Oberfläche des Kugelkopfes 20 auch mehr als drei Farben aufweisen. Außerdem kann das Muster auf der Oberfläche des Kugelkopfes 20 auch mehr als drei Oberflächenelemente aufweisen. Beispielsweise können die Oberflächenelemente als Polygone, insbesondere Dreiecke, Vierecke usw. ausgebildet sein. Vorzugsweise sind benachbarten Oberflächenelementen verschiedene Farben zugeordnet.
-
Die Eigenschaften des reflektierten Lichtstrahls 30 werden durch einen Vektor oder durch Koordinaten in einem Farbraum beschrieben, dessen Dimension der Anzahl der Farben entspricht. Die Länge des Vektors im Farbraum entspricht der Intensität des reflektierten Lichtstrahls 30, während die Richtung des Vektors im Farbraum der Farbzusammensetzung des reflektierten Lichtstrahls 30 entspricht. Besteht das Muster aus den drei Farben Rot, Grün und Blau, so werden die Eigenschaften des reflektierten Lichtstrahls 30 durch den Vektor im dreidimensionalen RGB-Farbraum beschrieben. Im Allgemeinen entspricht die Dimension des Farbraums der Anzahl der Farben auf dem Muster.
-
In 4 ist eine schematische Darstellung einer Auswertung der von einem Sensor 26 des elektronischen Stifts 10 gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfassten Daten dargestellt.
-
Der Sensor 26 erfasst den reflektierten Lichtstrahl 30 und gibt entsprechende Rohdaten 38 aus. Die Rohdaten 38 werden einerseits in einem Speicher 40 abgelegt und andererseits direkt an ein API-Netzwerk 42 weitergeleitet. Ein API-Betriebssystem 44 kann auf die Rohdaten 38 im Speicher 40 zugreifen. Auch das API-Netzwerk 42 kann auf die Rohdaten 38 im Speicher 40 zugreifen.
-
Weiterhin kann in der elektronischen Schaltung des elektronischen Stifts 10 oder in einem externen Gerät ein Betriebssystem eingelesen sein, das die Installation und Verwendung von Anwendungssoftware (APP) ermöglicht. Insbesondere umfasst die elektronische Schaltung einen Mikroprozessor und einem Arbeitsspeicher. Die Verbindung zwischen der elektronischen Schaltung des elektronischen Stifts 10 und dem externen Gerät kann drahtlos oder kabelgebunden sein.
-
Beispielsweise kann eine Anwendungssoftware zur Übersetzung von Fremdsprachen installiert und verwendet werden. Dabei kann ein Text, der auf den identifizierten alphanumerischen Zeichen basiert, übersetzt und von der Anzeigeeinrichtung 16 des elektronischen Stifts 10 oder einem externen Gerät angezeigt werden. Weiterhin kann eine Anwendungssoftware zum Lesen und Schreiben von elektronischen Nachrichten, beispielsweise einer E-Mail oder SMS, installiert und verwendet werden. Außerdem kann eine Anwendungssoftware zur Benutzung eigener Zeichen installiert und verwendet werden, um Funktionen zu steuern. Dabei kann auch die Eingabe eines Passworts oder Schlüssels möglich oder erforderlich sein. Schließlich kann eine Anwendungssoftware zur Echtzeitübertragung zu einem verbundenen Gerät installiert und verwendet werden.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Gehäuse
- 12
- oberer Gehäuseteil
- 14
- mittlerer Gehäuseteil
- 16
- Anzeigeeinrichtung
- 18
- unterer Gehäuseteil
- 20
- Kugelkopf
- 22
- Umfassungsring
- 24
- Lichtquelle
- 26
- Sensor
- 28
- emittierter Lichtstrahl
- 30
- reflektierter Lichtstrahl
- 32
- erste Farbe
- 34
- zweite Farbe
- 36
- dritte Farbe
- 38
- Rohdaten
- 40
- Speicher
- 42
- API-Netzwerk
- 44
- API-Betriebssystem
