-
Verweis auf verwandte Anmeldungen
-
Die
vorliegende Anmeldung beansprucht den Vorteil der schwedischen Patentanmeldung
Nr. 0601405-4, eingereicht am 28. Juni 2006, der vorläufigen
US-Patentanmeldung Nr. 60/817 404, eingereicht am 30. Juni 2006,
und der schwedischen Patentanmeldung Nr. 0700675-2, eingereicht
am 16. März 2007, welche hier alle per Referenz eingebunden
sind.
-
Technisches Fachgebiet
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein einen elektronischen Stift
zum Übertragen von Koordinatendaten an ein externes Endgerät,
und ein System, das einen elektronischen Stift und ein externes Endgerät
aufweist. Die Erfindung betrifft auch einen elektronischen Stift,
der eine elektronische Schaltungsanordnung aufweist, die in verschiedenen
Leistungsbetriebsarten betreibbar ist.
-
Hintergrund der Erfindung
-
Elektronische
Stifte zum Umsetzen handschriftlicher Informationen in digitale
Informationen wurden in den letzten Jahren in den Markt eingeführt. Zum
Beispiel hat die schwedische Firma Anoto derartige elektronische
Stifte entwickelt.
-
Die
Anoto-Technologie basiert auf einem elektronischen Stift, der eine
kleine eingebaute Kamera, einen eingebauten Prozessor und einen
Speicher aufweist, in Verbindung mit einem Papier mit einem Punktmuster.
-
Wenn
mit dem Stift geschrieben wird, erfaßt die Kamera fortlaufend
Bilder des Punktmusters auf dem Papier. Gleichzeitig bestimmt der
eingebaute Prozessor aus dem Punktmuster, in den Bildern die momentane
Position der Stiftspitze.
-
Von
Leapfrog Enterprises wurde ein interaktiver Stift basierend auf
der Anoto-Technologie entwickelt. Ein derartiger Stift ist in
US 2006/0033725 beschrieben
und wird als ein Pentopcomputer unter dem Markennamen „FLY"
vermarktet. Dieser Stift weist eine Anwendungssoftware auf, die
basierend auf einer von dem Prozessor bestimmten Abfolge von Stiftpositionen,
zum Beispiel bestimmen kann, welches Zeichen oder Wort geschrieben
wurde. Wenn das Wort bekannt ist, kann die Anwendungssoftware das
Wort in eine andere Sprache übersetzen, woraufhin die Übersetzung
des Worts von dem Stift über einen integrierten Lautsprecher
gesprochen werden kann.
-
Um
diese Anwendungen jedoch möglich zu machen, kann in dem
Stift ein leistungsfähiger Prozessor und/oder ein großer
Speicher und in manchen Fällen auch zusätzliche
Hardware, wie etwa ein Lautsprecher erforderlich sein. Diese Anforderungen
können den Stift weniger kostengünstig, weniger
energiewirtschaftlich und groß machen.
-
US 2002/0046887 offenbart
eine andere Art von Stift, die einen Flächensensor zum
Erfassen von Bildern eines Codierungsmusters hat, der in einer transparenten
Platte eingebettet ist, die auf einem LCD (Flüssigkristallanzeige) überlagert
ist. Der Stift enthält ferner eine Signalverarbeitungsschaltung zum
Digitalisieren der Bilder, eine Berechnungssteuerschaltung zum Berechnen
von Koordinaten aus den digitalisierten Bildern und eine Übertragungsschaltung
zum Ausgeben der berechneten Koordinaten. Anwendungssoftware auf
einer externen Vorrichtung kann basierend auf den Koordinaten von
dem Stift bedient werden, und Rückmeldungen könne
auf dem LCD bereitgestellt werden. Wenngleich der Stift grundsätzlich
zum Ausgeben von Koordinaten bestimmt ist, können seine
Herstellungskosten unter anderem aufgrund der Notwendigkeit kundenspezifischer
Schaltungen zum Erfassen, Digitalisieren und Decodieren der Bilder
immer noch unerwünscht hoch sein.
-
Zusammenfassung der Erfindung
-
Angesichts
des Vorstehenden ist es eine Aufgabe der Erfindung, die vorstehend
diskutierten Probleme zu lösen oder wenigstens zu verringern.
-
Ein
erster Aspekt der Erfindung ist ein elektronischer Stift zum Übertragen
von Koordinatendaten an ein externes Endgerät, wobei der
Stift aufweist: eine Bildkomponente, die konfiguriert ist, um ein
digitales Bild eines Bereichs einer Schreiboberfläche zu
erzeugen, und eine Kommunikationskomponente, die ein Bildanalysemodul
aufweist, das konfiguriert ist, um Bilddaten zu empfangen, welche
das digitale Bild darstellen, und um diese Bilddaten in Koordinatendaten
umzusetzen, und ein Sendermodul, das aufgebaut ist, um die Koordinatendaten
an das externe Endgerät zu übertragen.
-
Der
erste Aspekt der Erfindung kann dazu dienen, die Anzahl von elektronischen
Komponenten in dem Stift zu verringern, wodurch Verringerungen der
Größe, der Kosten und des Energieverbrauchs ermöglicht
werden.
-
In
einer Ausführungsform ist die Kommunikationskomponente
geeignet auf einer Standardkommunikationsschaltung mit überschüssiger
Verarbeitungskapazität implementiert, indem dedizierte
Bildanalysesoftware in einen Arbeitsspeicher der Kommunikationskomponente
geladen wird und ein Prozessor in der Kommunikationskomponente betrieben wird,
um die auf diese Weise geladene Software auszuführen. Dies
kann die Kostengünstigkeit des Stifts weiter verbessern.
-
In
einer anderen Ausführungsform wird die Software zum Steuern
der Bedienung des Stifts von einem Prozessor in der Bildkomponente
oder der Kommunikationskomponente ausgeführt, wodurch der
Bedarf an einem getrennten Stiftsteuerprozessor verringert wird.
-
Die
Schreiboberfläche kann ein Papier oder eine andere geeignete
Art von Produkt sein, das mit einem Muster versehen ist, aus dem
die Koordinatendaten abgeleitet werden können. In einer
Ausführungsform ist das Muster ein Codierungsmuster, das absolute
Positionen codiert. Ein derartiges Codierungsmuster kann Codesymbole
einschließlich Kreisen, Quadraten, Dreiecken, Punkten,
etc. aufweisen, ohne darauf beschränkt zu sein. Außerdem
können derartige Codesymbole gefüllt oder ungefüllt
sein. Außerdem kann das Codierungsmuster Codesymbole mit
unterschiedlicher Größe, Form, Farbe, etc. aufweisen.
-
In
einer Ausführungsform umfaßt der elektronische
Stift ferner ein Vorprozessormodul, das konfiguriert ist, um die
Bilddaten aus dem digitalen Bild zu extrahieren. Das Vorprozessormodul
kann in der Bildkomponente oder der Kommunikationskomponente enthalten
sein oder kann eine getrennte Komponente sein.
-
Die
Bilddaten können aus dem digitalen Bild extrahiert werden,
um Codesymbole anzuzeigen, die in dem digitalen Bild dargestellt
sind. Folglich können die Bilddaten eine kompakte Darstellung
des originalen digitalen Bilds, z. B. in der Form eines Ausschnitts eines
originalen digitalen Bilds, einer digitalisierten Version wenigstens
eines Teils eines derartigen originalen Bilds, eine Auflistung relevanter
Codierungsmerkmale der Codesymbole (wie etwa Stelle, Größe, Form,
Farbe, etc.) oder eine Auflistung von Codierungswerten der Codesymbole
sein.
-
Ein
zweiter Aspekt der Erfindung ist ein System für die Übertragung
von Koordinatendaten, das einen elektronischen Stift gemäß dem
ersten Aspekt und ein externes Endgerät aufweist, welches
für den Empfang von Koordinatendaten, die von dem elektronischen
Stift übertragen werden, konfiguriert ist.
-
Ein
exemplarisches Verfahren zum Übertragen von Koordinatendaten
von einem elektronischen Stift, der eine Bildkomponente und eine
Kommunikationskomponente aufweist, an ein externes Endgerät, weist
auf: Erzeugen eines digitalen Bilds, das einen Bereich einer Schreiboberfläche
darstellt, in der Bildkomponente; Empfangen von Bilddaten, welche
das digitale Bild darstellen, in der Kommunikationskomponente; Umsetzen
der empfangenen Bilddaten in Koordinatendaten in der Kommunikationskomponente; und Übertragen
der Koordinatendaten von der Kommunikationskomponente an das externe
Endgerät.
-
Ein
Verfahren zum Verbinden eines elektronischen Stifts mit einem externen
Endgerät, weist auf: Einleiten eines Aufbauverfahrens zum
Verbinden des elektronischen Stifts mit einem vorausgewählten externen
Endgerät; und wenn eine Stiftspitze des elektronischen
Stifts während des Aufbauverfahrens auf eine Oberfläche
aufgebracht wird, Ermöglichen der Auswahl zwischen nicht
vorausgewählten externen Endgeräten und Einleiten
eines Verfahrens zum Verbinden eines ausgewählten Endgeräts
aus den nicht vorausgewählten externen Endgeräten.
-
Ein
dritter Aspekt der Erfindung ist ein elektronischer Stift, der aufweist:
eine elektronische Schaltungsanordnung, die in einer Hochleistungsbetriebsart,
einer mittleren Leistungsbetriebsart und einer Niederleistungsbetriebsart
betreibbar ist; einen Sensor zum Erfassen, ob eine Spitze des elektronischen
Stifts auf eine Schreiboberfläche aufgebracht ist; und
ein Leistungsverwaltungssystem, das mit dem Sensor gekoppelt ist
und konfiguriert ist, um die elektronische Schaltungsanordnung zu
betreiben: in der Hochleistungsbetriebsart, immer dann, wenn die Spitze
mit der Schreiboberfläche in Kontakt ist, in der mittleren
Leistungsbetriebsart, immer wenn die Spitze weg von dem Kontakt
mit der Schreiboberfläche gebracht wird, und in der Niederleistungsbetriebsart, wenn
die Spitze länger als eine vorbestimmte Zeitspanne ohne
Kontakt mit der Schreiboberfläche war.
-
Andere
Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden
aus der folgenden detaillierten Be schreibung, aus den beigefügten abhängigen
Ansprüchen ebenso wie aus den Zeichnungen erscheinen.
-
Im
allgemeinen sollen alle in den Ansprüchen verwendeten Begriffe
entsprechend ihrer ursprünglichen Bedeutung auf dem technischen
Gebiet interpretiert werden, es sei denn sie sind hier ausdrücklich
anders definiert. Alle Verweise auf ein/eine/der/die/das [Element,
Vorrichtung, Komponente, Einrichtung, Schritt, etc.] sollen freiweg
als Bezugnahme auf wenigstens eine Instanz des genannten Elements,
der Vorrichtung, Komponente, Einrichtung, des Schritts etc. interpretiert
werden, es sei denn es ist ausdrücklich anders angegeben.
Die Schritte jedes hier offenbarten Verfahrens brauchen nicht in
der exakten offenbarten Reihenfolge durchgeführt werden,
es sei denn, dies ist ausdrücklich angegeben.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
Die
vorstehenden ebenso wie zusätzliche Aufgaben, Merkmale
und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende
veranschaulichende und nicht einschränkende detaillierte
Beschreibung beispielhafter Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen besser
verstanden.
-
1 ist
eine schematische Darstellung eines Gesamtprinzips eines elektronischen
Stiftsystems, das einen elektronischen Stift und ein externes Endgerät
umfaßt.
-
2A–2C stellen
drei verschiedene Hardwarekombinationen dar, welche die Verarbeitungsschaltungsanordnung
eines elektronischen Stifts bilden, von denen jede eine Kommunikationskomponente
umfaßt, die fähig ist, Koordinatendaten sowohl
zu bestimmen als auch zu übertragen.
-
3 ist
ein schematisches Flußdiagramm zum Übertragen
von Koordinatendaten von einem elektronischen Stift an ein externes
Endgerät.
-
4 ist
eine schematische Darstellung eines elektronischen Stifts mit einem
Näherungssensor, der mit der Stiftspitze verbunden ist.
-
5 ist
eine schematische Darstellung eines elektronischen Stifts mit einem
Näherungssensor, der Echoortung verwendet.
-
6 ist
ein schematisches Flußdiagramm, das ein beispielhaftes
Verfahren zum Bestimmen von Koordinatendaten aus einem Bild eines
Punktmusters darstellt.
-
7 ist
ein schematisches Flußdiagramm, das den ersten Schritt
in 6 detaillierter darstellt.
-
8 ist
ein Blockdiagramm, das ein elektronisches Stiftsystem detaillierter
darstellt.
-
9 ist
ein schematisches Blockdiagramm, das den Betrieb eines Zugriffsgewährungsmoduls
eines elektronischen Stifts darstellt.
-
10 ist
eine schematische Darstellung einer Hardwarerealisierung eines elektronischen
Stifts.
-
11 ist
eine schematische Darstellung einer Bildkomponente in einem elektronischen
Stift.
-
12 ist
eine schematische Darstellung einer Gesamtfunktion eines Leistungsverwaltungssystems
in einem elektronischen Stift.
-
13 ist
ein schematisches Flußdiagramm, das ein Aufbauverfahren
für ein elektronisches Stiftsystem darstellt.
-
Detaillierte Beschreibung
beispielhafter Ausführungsformen
-
Einführung in elektronisches
Stiftsystem
-
1 zeigt
das Gesamtprinzip eines elektronischen Stiftsystems, das einen elektronischen
Stift 100, ein Papier 101 mit einem auf seiner
Oberfläche bereitgestellten Codierungsmuster 102 und
ein externes Endgerät 104 aufweist.
-
Eine
Nachricht oder eine andere Information, in diesem Fall der Buchstabe „H",
wird mit dem elektronischen Stift 100 auf das Papier 101 geschrieben. Auf
diese Weise wirkt die Papieroberfläche 101 mit dem
Codierungsmuster 102 als eine Schreiboberfläche
für einen Benutzer des Stifts 100. Ein Bild eines Bereichs
der Oberfläche des Papiers 101 in der Nähe der
Stiftspitze wird von einer Kamera in dem Stift 100 erfaßt.
Die Kamera kann bildausbildende Optiken und eine Bildschaltung zum
Erzeugen eines elektronischen Bilds und möglicherweise
auch für die Vorverarbeitung des elektronischen Bilds umfassen. Eine
Ausführungsform einer derartigen Bildschaltung oder Komponente
wird später unter Bezug auf 8, 10 und 11 detailliertet
beschrieben. Basierend auf dem Bild und dem Codierungsmuster, das es
darstellt, können von einer Kommunikationsschaltung oder
Komponente in dem Stift 100 Koordinatendaten für
die momentane Stelle der Stiftspitze bestimmt werden. Eine Ausführungsform
einer derartigen Kommunikationskomponente wird später unter Bezug
auf 8 und 10 detaillierter beschrieben.
-
Die
Koordinatendaten können dann von der Kommunikationskomponente
für den Empfang durch ein externes Endgerät 104 zur
weiteren Verarbeitung ausgegeben werden. Diese weitere Verarbeitung kann
zum Beispiel dazu dienen, zu bestimmen, welches Wort geschrieben
wurde und möglicherweise auch eine Übersetzung
dieses Worts zu bestimmen, und wenn an dem externen Endgerät
ein Lautsprecher verfügbar ist, auch um die Übersetzung
auszusprechen.
-
Mit
anderen Worten kann der Stift 100 Koordinatendaten bestimmen,
und das externe Endgerät 104 kann die Koordinatendaten
in wenigstens einem Anwendungsprogramm verwenden, wobei in diesem Beispiel
ein Übersetzungsdienst implementiert wird.
-
Wenn
die Koordinatendaten von dem Stift gemäß einem
Standardkommunikationsprotokoll, wie etwa dem HID-Protokoll (Human
Interface Device: menschliche Schnittstellenvorrichtung), ausgegeben
werden, setzt die Tatsache, daß ein elektronischer Stift
verwendet wird, keine besonderen Berücksichtigungen voraus,
wenn Anwendungsprogramme für das externe Endgerät
entwickelt werden.
-
Außerdem
kann der Stift 100 eine Eingabevorrichtung, wie etwa einen
Knopf 106, und eine Ausgabevorrichtung, wie etwa ein Anzeige-LED 108,
für die Interaktion mit dem Benutzer aufweisen. Der Knopf 106 kann
zum Beispiel ein Ein-/Aus- Knopf oder ein Mehrfunktionsknopf vom
gewöhnlichen elektromechanischen oder berührungsempfindlichen Typ
sein.
-
Das
externe Endgerät 104 kann günstigerweise
ein Mobiltelefon sein, das von seinem Wesen her mobil ist und einen
leistungsfähigen Prozessor, eine hohe Speicherkapazität,
eine Anzeige, einen Lautsprecher, etc. hat und äußerst
häufig von dem Benutzer mitgeführt wird. Allerdings
können andere Arten mobiler oder ortsfester Vorrichtungen
als externes Endgerät, zum Beispiel ein PDA (persönlicher
digitaler Assistent), ein Laptopcomputer, ein PC, eine Spielkonsole,
ein Home Entertainment System (privates Unterhaltungssystem), ein
Digitalempfänger, ein Fernseher, etc. verwendet werden.
-
Ein
Ergebnis der Bestimmung der Koordinatendaten in dem Stift und der
Ausführung des/der Anwendungsprogramms/e in dem externen
Endgerät ist, daß der Stift einen weniger leistungsstarken
Prozessor und einen kleineren Speicher enthalten kann, was bedeutet,
daß der Stift kostengünstig und klein sein kann.
-
Ein
anderes Ergebnis ist, daß die Art des Anwendungsprogramms
und seine Implementierung nicht auf die Hardware des Stifts 100 beschränkt sind,
welcher ein MMI (Man Machine Interface: Mensch-Maschinen-Schnittstelle)
mit begrenzter Funktionalität und Rechenhardware mit begrenzter Leistungsfähigkeit
haben kann.
-
Verarbeitungsschaltungsanordnung in elektronischem
Stift
-
Wie
vorstehend angegeben, kann der Stift eine Bildkomponente und eine
Kommunikationskomponente aufweisen. Die Kommunikationskomponente
kann durch dedizierte Hardware und/oder Software konfiguriert sein,
um Koordinatendaten in einem oder mehreren vordefinierten Formaten/Protokollen auszugeben.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung
weist diese Kommunikationskomponente auch dedizierte Hardware und/oder
Software auf, um die Koordinatendaten zu bestimmen. Dadurch kann die
Anzahl getrennter elektronischer Komponenten in dem Stift verringert
werden. Dies kann die Kosten des Stifts senken und möglicherweise
auch seinen Energieverbrauch senken.
-
In
einer Ausführungsform ist die Kommunikationskomponente
eine Standardkommunikationsschaltung, in welcher die Bestimmung
von Koordinatendaten durch Laden dedizierter Software in einen Arbeitsspeicher
der Kommunikationsschaltung und Veranlassen, daß ein Prozessor
in der Kommunikationsschaltung die auf diese Weise geladene Software ausführt,
bewerkstelligt wird. Auf diese Weise kann die überschüssige
Verarbeitungsleistung einer Standardkommunikationsschaltung verwendet
werden, um die Koordinatenbestimmung zu implementieren. Die Verwendung
einer standardisierten Schaltung kann die Kostengünstigkeit
des Stifts weiter verbessern.
-
In
noch einer anderen Ausführungsform steuert ein Prozessor
in der Bildkomponente oder der Kommunikationskomponente den Gesamtbetrieb des
Stifts, einschließlich des Anlaufens, des Betriebs und
des Abschaltens seiner elektronischen Schaltungsanordnung. Dies
kann erreicht werden, indem die Komponente dedizierte Systemsteuerungshardware
von einem internen oder externen Speicher in einen internen Arbeitsspeicher
(RAM) lädt. Das Nichtvorhandensein eines dedizierten Prozessors zum
Steuern des Stifts ermöglicht niedrige Kosten und einen
niedrigen Energieverbrauch.
-
2A–2C stellen
drei verschiedene Kombinationen getrennter Hardwarekomponenten zum
Implementieren der Funktionalität des Stifts in 1 dar.
-
In 2A weist
der Stift eine Bildkomponente 200 und eine Kommunikationskomponente 202 auf.
Die Bildkomponente 200 erzeugt Bilder der Schreiboberfläche.
Die Kommunikationskomponente 202 weist auf: einen Vorprozessorteil 202a,
der Bilder verarbeitet, um Daten zu extrahieren, einen Decodierteil 202b,
der die extrahierten Daten verarbeitet, um die Koordinatendaten
zu bestimmen, und einen Kommunikationsteil 202c, der die
Koordinatendaten ausgibt.
-
In 2B weist
der Stift eine Bildkomponente 200, eine Bildvorprozessorkomponente 201 und eine
Kommunikationskomponente 202 auf. Die Bildkomponente 200 erzeugt
Bilder der Schreiboberfläche. Die Bildvorprozessorkomponente 201 verarbeitet
die Bilder, um Daten zu extrahieren. Die Kommunikationskomponente 202 weist
einen Decoderteil 202b auf, der die extrahierten Daten
verarbeitet, um die Koordinatendaten zu bestimmen, und einen Datenausgabeteil 202c,
der die Koordinatendaten ausgibt.
-
In 2C weist
der Stift eine Bildkomponente 200 und eine Kommunikationskomponente 202 auf.
Die Bildkomponente 200 weist einen Bilderzeugungsteil 200a auf,
der Bilder der Schreiboberfläche erzeugt, und einen Vorprozessorteil 200b,
der die Bilder verarbeitet, um Daten zu extrahieren. Die Kommunikationskomponente 202 weist
einen Decoderteil 202 auf, der die extrahierten Daten verarbeitet,
um die Koordinatendaten zu bestimmen, und einen Datenausgabeteil 202c,
der die Koordinatendaten ausgibt.
-
Der
Betrieb, die Steuerung, die Funktionalität und die Struktur
einer Ausführungsform des elektronischen Stifts werden
nun basierend auf der in 2C dargestellten
grundlegenden Hardwarekombination detaillierter beschrieben. Es
sollte jedoch erkannt werden, daß die Einzelheiten der
folgenden Ausführungsform ohne weiteres auch auf die alternativen
Hardwarekombinationen in 2A–2B anwendbar
sind.
-
Übertragen von Koordinatendaten
von einem elektronischen Stift an ein externes Endgerät
-
Die
Kommunikationskomponente 202 kann für die drahtlose
Ausgabe von Koordinatendaten, z. B. unter Verwendung der BluetoothTM- oder IrDA-Standards oder jeder beliebigen
WLAN-Technik, oder für die leitungsbasierte Ausgabe, z.
B. unter Verwendung des USB-Standards oder jedes anderen geeigneten
Standards, für die serielle oder parallele Datenkommunikation
konfiguriert sein.
-
3 stellt
ein Verfahren in einem elektronischen Stift für das Ausgeben
von Koordinatendaten dar.
-
In
Schritt 300 wird durch Betreiben des Bilderzeugungsteils 200a der
Bildkomponente 200 in dem elektronischen Stift ein Bild
erzeugt.
-
In
Schritt 302 wird das Bild durch Betreiben des Vorprozessors 200b der
Bildkomponente 200 verarbeitet. Dieser Schritt kann das
Identifizieren von Codesymbolen in dem Bild der Schreiboberfläche und
das Bilden extrahierter Bilddaten basierend auf diesen Codesymbolen
aufweisen. Auf diese Weise können die extrahierten Bilddaten
aus dem Bild extrahiert werden, um Codesymbole darin anzuzeigen.
-
Wahlweise
können die extrahierten Bilddaten in Schritt 304 unter
Verwendung jedes bekannten verlustfreien oder verlustbehafteten
Datenkompressionsalgorithmus komprimiert werden.
-
In
Schritt 306 werden die extrahierten Bilddaten an die Kommunikationskomponente 202 übertragen.
-
In
Schritt 308 werden die extrahierten Bilddaten von der Kommunikationskomponente 202 empfangen.
-
In
Schritt 310 werden die extrahierten Bilddaten durch Betrieben
des Decoderteils 202b der Kommunikationskomponente 202 in
Koordinatendaten umgesetzt. Dieser Schritt kann das Umsetzen der
extrahierten Bilddaten in eine vorbestimmte Perspektive und dann
das Bestimmen der Koordinatendaten, die den Codesymbolen entsprechen,
welche in den extrahierten Bilddaten dargestellt sind, aufweisen.
-
In
Schritt 312 werden die Koordinatendaten durch Betreiben
des Datenausgabeteils 202c der Kommunikationskomponente 202 für
den Empfang durch das externe Endgerät ausgegeben.
-
Entsprechend
werden die Bildkomponente 200 und die Kommunikationskomponente 202 gesteuert,
um immer dann zu arbeite, wenn der Stift auf die Schreiboberfläche
aufgebracht wird, so daß Koordinatendaten ausgegeben werden,
um die Bewegung des Stifts auf der Oberfläche (Stiftstriche)
darzustellen.
-
In
einer Variante wird der Schritt 312 verschoben, bis der
Stift von der Schreiboberfläche angehoben wird, so daß von
dem Stift anstelle einzelner Positionen Koordinatengruppen (z. B.
Stiftstriche) ausgegeben werden. Wie nachstehend weiter beschrieben
wird, kann der Stift auch konfigu riert sein, um die Koordinatendaten,
z. B. wenn die Kommunikationskomponente 202 nicht in der
Lage ist, den Kontakt mit dem externen Endgerät herzustellen,
in einem internen Speicher zu Puffern.
-
Das Papier
-
Das
Codierungsmuster 102 auf dem Papier 101 kann eine
Anzahl von Punkten aufweisen, die in einer derartigen Weise angeordnet
sind, daß der Stift 100 basierend auf einem Bild
eines Musterabschnitts eine absolute Position bestimmen kann. Wenn
der Stift 100 eine Stiftspitze hat, kann der Stift Bilder
dieses Punktmusters nahe der Stiftspitze erfassen und daraus die
Positionen ableiten, die an jeder momentanen Stelle der Stiftspitze
auf dem Papier 101 codiert werden.
-
In
der beispielhaften Ausführungsform sind die Punkte in Zeilen
und Spalten angeordnet. Außerdem ist jeder Punkt ein wenig
nach rechts, links, oben oder unten von einem zugehörigen
Gitterpunkt in einer unsichtbaren regelmäßigen
Gitterformation auf dem Papier 101 verschoben. Auf diese
Weise stellt jeder Punkt einen von vier verschiedenen Werten, d. h.
2 Datenbits dar. In einer kommerziellen Implementierung codiert
jede Gruppe von 6 × 6 benachbarten Punkten eine eindeutige
Position, was nominal 272 verschiedene Positionen
zuläßt. Der Abstand zwischen zwei Gitterpunkten
in der gleichen Zeile oder Spalte ist 0,3 mm, was bedeutet, daß eine
sehr große Fläche mit eindeutig codierten Stiftpositionen
erreichbar ist.
-
In
der beispielhaften Ausführungsform sind die von der Kamera
in dem Stift 100 erfaßten Bilder digitale Bilder
als Graustufen oder Farbe, in denen die Punkte als dunkle Bereiche
gegen einen leuchtenden Hintergrund erscheinen.
-
Auch
ist das Punktmuster
102 auf dem Papier
101 in
der beispielhaften Ausführungsform eine Teilmenge eines
großen abstrakten Positionscodierungsmusters, das in Seiteneinheiten
unterteilt ist. Beispiele für derartige abstrakte Muster
sind in
US-A-6 570 104 ;
US-A-6 663 008 und
US-A-6 667 695 gegeben,
die hiermit per Referenz eingebunden sind. Die Seiteneinheiten können
in einer Hierarchie von Seiteneinheitsgruppen, die Segmente, Fächer, Bücher
und Seiteneinheiten (wobei auf die letzteren auch als „Musterseiten"
Bezug genommen wird) einschließen, individuell adressierbar
sein. Entsprechend haben alle Musterseiten das gleiche Format innerhalb
einer Ebene der vorstehenden Musterhierarchie. Zum Beispiel können
manche Fächer aus Musterseiten im A4-Format bestehen, während
andere Fächer aus Musterseiten im A5-Format bestehen. Der
Ort einer gewissen Musterseite in dem abstrakten Muster kann als
eine Seitenadresse der Form: Segment.Fach.Buch.Seite, zum Beispiel 99.5000.1.1500,
mehr oder weniger wie eine IP-Adresse, notiert werden. Aus Gründen
der Verarbeitungseffizienz kann die interne Darstellung der Seitenadresse
anders, zum Beispiel als eine ganze Zahl mit einer vorgegebenen
Länge, z. B. 64 Bit, sein.
-
In
einem Beispiel kann jedes Segment aus mehr als 26000000 Musterseiten,
jede mit einer Größe von etwa 50 × 50
cm2, bestehen. Wenigstens ein derartiges
Segment kann in 5175 Fächer unterteilt werden, von denen
jedes aus 2 Büchern mit jeweils 2517 Seiten besteht.
-
Jede
Musterseite ist folglich eine eindeutige Teilmenge des abstrakten
Musters und codiert einen Satz von eindeutigen absoluten Positionen,
typischerweise X-, Y-Koordinaten. Jede derartige absolute Position
kann als eine globale Position in dem Koordinatensystem des Gesamtmusters
oder als logische Position, d. h. eine Seitenadresse und eine lokale
Position in einem gegebenen Koordinatensystem innerhalb der Musterseite
dargestellt werden.
-
Abhängig
von der Implementierung kann der elektronische Stift seine Bewegung
auf der Schreiboberfläche (Papier 101) entweder
als eine Folge globaler Positionen oder eine Folge logischer Positionen aufzeichnen.
-
Wenngleich
das vorstehend beschriebene Punktmuster viele Vorteile hat, kann
die vorliegende Erfindung in Verbindung mit verschiedenen anderen Codierungsmustern
für die absolute Position basierend auf anderen Arten von
Codesymbo len verwendet werden, wie z. B. in
US-A-5 852 434 ;
US-A-5 661 506 ;
US-A-6 330 976 und
WO 2006/006922 beschrieben.
In der Tat kann jede Art von Muster verwendet werden, wenn nur die
relative Bewegung des elektronischen Stifts bestimmt werden soll.
-
Stift-unten-Erfassung
-
Der
Stift kann einen Näherungssensor haben, um anzuzeigen,
daß der Stift nahe an oder in Kontakt mit einer Schreiboberfläche
(„Stift unten") ist. Um den Energieverbrauch zu verringern,
kann die elektronische Schaltungsanordnung in dem Stift selektiv
nur aktiviert werden, wenn ein von dem Näherungssensor
stammendes Aufwecksignal anzeigt, daß der Stift hinreichend
nahe an der Schreiboberfläche ist.
-
4 zeigt
eine Ausführungsform 400 des elektronischen Stifts
mit einem Spitzensensor 402, der mit einer Spitze oder
Nase 404 des Stifts gekoppelt oder verbunden ist.
-
Eine
andere Art von Näherungssensor ist konfiguriert, um das
Aufwecksignal basierend auf Strahlung zu erzeugen, die von einem
Strahlungssensor in dem Stift erfaßt wird.
-
In
einer Ausführungsform enthält der Stift eine Strahlungsquelle,
die intermittierend oder kontinuierlich betätigt wird,
um Strahlung zu emittieren. Immer, wenn der Stift hinreichend nahe
an eine Schreiboberfläche gebracht wird, erfaßt
der Strahlungssensor eine ausreichende Menge an Strahlung, die von
der Schreiboberfläche reflektiert wird, und gibt ein Aufwecksignal
für relevante Teile der elektronischen Schaltungsanordnung
des Stifts aus. Der Strahlungssensor kann die vorgenannte Bildkomponente
oder ein dedizierter Sensor sein.
-
In
einer fortgeschritteneren Ausführungsform nutzt der Näherungssensor
die Bildanalyse. Kurz gefaßt kann ein derartiger Näherungssensor
ein Bild von einem Bildsensor in dem Stift, z. B. der vorgenannten
Bildkomponente oder einem getrennten dedizierten Sensor, empfangen
und das Bild für die Identifizierung eines vorbestimmten
Codierungsmusters analysieren. Nach der Identifizierung des Codierungsmusters
in dem Bild kann der Näherungssensor das Aufwecksignal
ausgeben. Alternativ oder zusätzlich kann der Näherungssensor
den Abstand und/oder die Bewegungsrichtung zwischen der Stiftspitze
und der Schreiboberfläche aus dem Bild berechnen und die
Entfernung/Richtung bei der Bestimmung verwenden, wann das Aufwecksignal
gesendet werden soll. Durch Verwenden der Abstands-/Richtungsinformation
kann das Aufwecksignal sogar gesendet werden, bevor der Stift mit
der Schreiboberfläche in Kontakt gekommen ist, wodurch
die Stift-unten-Antwortzeit verbessert wird. Ein derartiger Näherungssensor
kann als Teil der Bildkomponente (200 in 2A–2C)
implementiert werden oder nicht. Um den Energieverbrauch zu senken,
ist es denkbar, den Bildsensor, wenn der Stift oben ist, wenn die
Bilder nur für die Erfassung der Nähe verwendet
werden, mit verringerter Frequenz und, wenn der Stift unten ist,
wenn die Bilder für die Koordinatenbestimmung verwendet
werden können, mit der Nennrahmenrate zu betreiben. Eine
weitere Energiesparmaßnahme könnte sein, nur einen
Teil des strahlungsabtastenden Bereichs der Bildkomponente zu aktivieren,
wenn der Stift oben ist.
-
Eine
Alternative ist, einen Spitzensensor mit der Verwendung der Strahlungserfassung
und/oder Bildanalyse zu kombinieren.
-
5 zeigt
noch eine andere Ausführungsform eines Näherungssensors 502 in
einem elektronischen Stift 500. Der Sensor 502 schließt
den Abstand und/oder die Bewegungsrichtung zwischen dem Stift und
der Schreiboberfläche durch Echoortung, d. h. durch Analysieren
Wegezeit eines Signals, das von dem Stift stammt und von der Schreiboberfläche
reflektiert wird. Das Signal kann Schallwellen, z. B. Ultraschall,
oder elektromagnetische Strahlung, z. B. Funkwellen, Infrarotstrahlung,
Ultraviolettstrahlung, etc. sein.
-
Noch
eine Alternative ist, den Echoortungssensor mit einem Spitzensensor
und wahlweise mit der Bildanalyse zu kombinieren.
-
Umsetzen von Bildern in Koordinatendaten
-
6 stellt
allgemeine Schritte der Umsetzung eines digitalen Bilds des vorstehend
diskutierten Punktmusters in Koordinatendaten dar. Diese Schritte
werden in der Bildkomponente 200 und der Kommunikationskomponente 202 (2C)
geeignet durchgeführt. Das digitale Bild wird von dem Bilderzeugungsteil 200a der
Bildkomponente 200 erfaßt.
-
In
einem ersten Schritt 600 verarbeitet der Vorprozessor 200b,
nachdem er das Bild empfangen hat, das Bild, um Punkte darin zu
identifizieren oder zu lokalisieren.
-
Nachdem
er die Punkte lokalisiert hat, bildet der Vorprozessorteil 200b eine
sogenannte Punktliste, um die Stelle der Punkte in dem Bild anzuzeigen. Die
Stelle eines Punkts kann als eine Pixelnummer oder eine x-, y-Stelle
in einem Bezugskoordinatensystem des Bilderzeugungsteils 200a angegeben werden.
Folglich ist die Punktliste eine kompakte Darstellung des Ursprungsbilds.
-
Danach
wird die Punktliste von der Bildkomponente 200 an die Kommunikationskomponente 202 übertragen.
Dann wird von dem Decoderteil 202b ein mit APR bezeichneter
zweiter Schritt 602 durchgeführt. Der Schritt 602 kann
in zwei Teilschritte unterteilt werden: einen Perspektivenkorrekturschritt 604 und
einen Koordinatendatendecodierungsschritt 606.
-
Der
Perspektivenkorrekturschritt 604 kann das Umsetzen der
Punktstellen in der Punktliste in eine vorbestimmte Perspektive
umfassen. Auf dies Weise wird die entsprechende Punktliste ungeachtet des
Winkels des elektronischen Stifts zu der Schreiboberfläche
(Papier 101) bei der Bewegung, als das Bild erfaßt
wurde, in die vorbestimmte Perspektive umgesetzt. Die vorbestimmte
Perspektive kann zum Beispiel eine Null-Perspektive sein, in der
alle perspektivischen Verzerrungen entfernt wurden, oder eine orthogonale
Perspektive, in der die Punktliste (d. h. die Punktstellen) ausschaut,
als ob sie durch Schauen entlang der Normalrichtung der Schreiboberfläche
erfaßt wurde.
-
Dann
werden in dem zweiten Teilschritt 606 Koordinatendaten
basierend auf der Punktliste bestimmt, die von dem Perspektivenkorrekturschritt 604 ausgegeben
wird.
-
-
In
der offenbarten Ausführungsform ist die APR-Funktionalität
der Schritte 604 und 606 als Software/Firmware
implementiert, die von einem Prozessor in einem CPU-Kern 1020 der
Kommunikationskomponente (siehe 10) ausgeführt
wird. Die Sortware/Firmware kann in einem internen ROM des CPU-Kerns 1020 oder
in einem externen ROM gespeichert werden, von denen jeder beim Anlaufen
in den internen RAM kopiert wird. Die Software-/Firmware-Implementierung
ist vorteilhaft, da wenig, wenn überhaupt, Hardware-Neukonstruktion
erforderlich ist, wenn eine kommerziell erhältliche Datenübertragungsschaltung,
z. B. eine BluetoothTM-Schaltung, als eine
Basis für die Kommunikationskomponente verwendet werden
soll. Alternativ kann die APR-Funktionalität jedoch durch
kundenspezifische Hardware implementiert werden, die mit einer kundenspezifischen
oder kommerziell erhältlichen Datenübertragungsschaltung
integriert sein kann.
-
In
einer Variante zu dem Vorstehenden wird der Perspektivenkorrekturschritt 604 durch
den Vorprozessorteil 200b der Bildkomponente 200 durchgeführt,
wenn sie die Punktliste erzeugt.
-
In 7 ist
eine Ausführungsform der Lokalisierung von Punkten (Schritt 600 in 6),
die in dem Vorprozessorteil 200b durchgeführt
wird, detaillierter dargestellt.
-
In
Schritt 700 kann das Eingangsbild gefiltert werden, um
im wesentlichen alle Unterschiede in der Hintergrundhelligkeit in
dem Bild zu entfernen. Zu diesem Zweck kann jeder Pixelwert über
eine zweidimensionale Faltung eines linearen Nullsummenfilters,
das auf eine Nachbarschaft eines aktuellen Pixels wirkt, gefiltert
werden, wodurch Spitzen für kleine dunkle Bereich auf einem
ansonsten gleichmäßigen Hintergrundpegel nahe
null erzeugt werden.
-
Danach
kann das Bild in Schritt 702 durch Abbilden des Bilds gegen
eine entsprechende Schwellwertoberfläche und Festlegen
der Pixelwerte abhängig von ihrer Beziehung zu einem Schwellwert an
gleicher Stelle entweder auf 1 oder 0 digitalisiert werden. Eine
beliebige Schwellwertoberfläche kann verwendet werden,
oder ein einziger Wert kann für das komplette Bild verwendet
werden. Es ist jedoch auch möglich, eine Schwellwertoberfläche
zu verwenden, die in dem Schwellwertbestimmungsschritt 710 adaptiv
berechnet wird.
-
In
Schritt 704 werden die Punkte in dem Bild ausgemacht, indem
verbundene dunkle Bereiche (verbundene Bestandteile), z. B. unter
Verwendung einer Nachbarschaft mit einer Konnektivität
von 4 oder 8, in dem digitalisierten Bild identifiziert werden. Die
Stellen der ausgemachten Punkte werden dann als der Schwerpunkt
jedes verbundenen Bestandteils berechnet. Wahlweise können
gewisse verbundene Bestandteile angesichts der vorbestimmten unteren und/oder
oberen Bereichsgrenzen ignoriert werden. Die sich ergebenden Punktstellen
werden dann in einer Punktliste, wahlweise zusammen mit einem Flächenmaß für
jeden Punkt, angeordnet. Die Punktliste kann in jedem geeigneten
Format, z. B. Klartext oder auf irgendeiner Basis codiert, sein.
-
Danach
kann die Punktliste in Schritt 706 komprimiert werden,
um die Menge der Information weiter zu verringern.
-
In
einem parallelen Schritt 708 kann das Bild analysiert werden,
um dadurch Bildstatistiken zu erzeugen, die in dem vorstehend erwähnten
Schwellwertbestimmungsschritt 710 und/oder einem Aufnahmezeitbestimmungsschritt 712 verwendet
werden sollen.
-
In
Schritt
710 können die Statistiken von dem Analyseschritt
708 verwendet
werden, um die Schwellwertoberfläche zu schätzen.
Zum Beispiel kann basierend auf dem Kontrast an gewissen Probenpunkten
in dem Bild eine Schwellwertoberfläche unter einer vorbestimmten
Krümmungsrandbedingung für die Oberfläche
an diese Probenpunkte angepaßt werden. Alternative Ausführungsformen
sind in
WO 03/001450 und
WO 03/044740 offenbart,
die hier per Referenz eingebunden sind.
-
Außerdem
wird in einem Schritt
712 basierend auf den Statistiken
aus dem Analyseschritt
708 eine Aufnahmezeit bestimmt.
Diese Aufnahmezeit kann verwendet werden, um die Aktivierung einer Klappe
in der Kamera und/oder einem Beleuchtungselement, wie etwa einer
LED, einer Laserdiode oder Lampe in dem Stift, zu steuern. Ausführungsformen für
eine derartige Bestimmung sind in
WO
03/030082 offenbart, das hier per Referenz eingebunden
ist.
-
Die
Ausgabe der Schritte 700–706 bildet folglich
eine vorverarbeitete Version des empfangenen Bilds.
-
Schematische Darstellung des elektronischen
Stiftsystems
-
In 8 ist
eine schematische Darstellung des elektronischen Stiftsystems gezeigt.
-
Das
elektronische Stiftsystem gemäß der offenbarten
Ausführungsform weist einen elektronischen Stift 800,
wie etwa irgendeinen der vorstehend beschriebenen Stifte 100, 400 oder 500,
und ein externes Endgerät 802 auf.
-
Der
Stift 800 weist zwei Hauptverarbeitungskomponenten auf:
eine Bildkomponente 804 (entspricht der Komponente 200 von 2C)
und eine Kommunikationskomponente 806 (entspricht der Komponente 202 von 2C).
-
Die
Bildkomponente 804 kann einen Bildsensor, einen Prozessor
und einen Speicher zum Erzeugen von Bildern und Verarbeiten der
Bilder für die Extraktion von Daten aufweisen. Wie vorstehend
beispielhaft gezeigt, kann diese Verarbeitung das Lokalisieren von
Punkten in einem erfaßten Bild, das Bilden einer Punktliste
der lokalisierten Punkte und das Übertragen der Punktliste
an die Kommunikationskomponente 806 aufweisen.
-
Die
Bildkomponente 804 kann eine elektronische Vorrichtung
sein, die dafür bestimmt ist, ein Bild zu erzeugen und
relevante Codierungsmusterinformationen (Punktliste) aus dem Bild
zu extrahieren. Ein Beispiel für eine derartige dedizierte
elektronische Vorrichtung ist in 11 dargestellt.
-
Schematisch
weist die Kommunikationskomponente 806 ein Bildanalyseteilmodul 808 (entspricht dem
Decoderteil 202b von 2C) und
ein Senderteilmodul 810 (entspricht dem Ausgangsteil 202c von 2C)
auf.
-
Die
Kommunikationskomponente 806 kann eine elektronische Sendervorrichtung
mit überschüssiger Verarbeitungskapazität,
wie etwa ein BluetoothTM-Chip sein, in dem
die überschüssige Verarbeitungskapazität,
zum Beispiel nach dem APR-Modell von 6, zum Umsetzen
der Punktliste in Koordinatendaten genutzt wird.
-
Die
Punktliste wird von der Kommunikationskomponente empfangen. Danach
wird die Punktliste nach den vorstehend beschriebenen Schritten 604–606 in
Koordinatendaten umgesetzt. Nachdem die Punktliste in Koordinatendaten
umgesetzt wurde, werden die Koordinatendaten an das externe Endgerät 802 übertragen.
-
Die
Koordinatendaten können in globalen Positionen, oder wenn
der Stift Daten über eine Unterteilung des abstrakten Musters
speichert, als logisch Positionen angegeben werden.
-
Die
Koordinatendaten werden von einem Anwendungsprogramm in dem Endgerät 802 empfangen.
Ein derartiges Anwendungsprogramm kann ein Zeichnungsdienst sein,
der die Stiftstriche anzeigt, die von dem Stift 800 auf
dem Papier geschrieben werden, oder jeder andere Dienst, der Koordinatendaten
nutzt. Nicht einschränkende Beispiele umfassen eine Wortverarbeitungsanwendung
mit Zeichenerkennungsfunktionali tät zum Interpretieren
von Zeichen oder Symbolen aus einer handschriftlichen Eingabe oder
einen Übersetzerdienst.
-
Die
Koordinatendaten können gestreamt werden, d. h. nahezu
in Echtzeit von dem Stift 800 an das Endgerät 802 übertragen
werden. Alternativ können die Koordinatendaten in einem
Speicher des Stifts 800 für die anschließende Übertragung
an das Endgerät 804 als ein Strom einzelner x,
y-Koordinaten oder als ein oder mehrere Datenpakete gepuffert werden.
Jedes derartige Datenpaket kann einen Satz von Koordinatendaten,
wie etwa einen oder mehrere Stiftstriche, enthalten. Gepufferte
Daten können nach einer Benutzeranfrage, die zum Beispiel
von einem Knopf auf dem Stift, der gedrückt wird, oder
Plazieren des Stifts mit seiner Kamera, die ein Bild eines bestimmten
Teils des Punktmusters (dem Benutzer durch ein sichtbares Sendesymbol
auf dem Papier geeignet angezeigt) erfaßt, erzeugt wird,
an das externe Endgerät 802 übertragen
werden. Alternativ können gepufferte Daten nach einer Zeitüberschreitung
automatisch oder durch ein Anheben des Stifts gepuffert werden.
-
In
noch einer anderen Ausführungsform ist der Stift konfiguriert,
um die Koordinatendaten zu streamen, puffert die Daten aber, wenn
er es nicht schafft, den Kontakt mit dem externen Endgerät über die
Kommunikationskomponente 806 herzustellen. Die Koordinatendaten
werden in einer nichtflüchtigen Speichereinheit geeignet
gepuffert, um zu einer späteren Zeit übertragen
zu werden, wenn der Kontakt mit dem Endgerät hergestellt
ist. Wenn der Kontakt hergestellt ist, kann die Kommunikationskomponente 806 die
gepufferten Daten, wahlweise mit einer Anzeige, daß die
Daten gepuffert wurden, an das Endgerät übertragen.
In einer Ausführungsform haben die gepufferten Daten Priorität,
so daß gepufferte Daten immer vor neu erzeugten Daten übertragen
werden. In einer alternativen Ausführungsform haben neu
erzeugte Daten Priorität gegenüber gepufferten Daten.
In beiden Varianten kann das Übertragen der gepufferten
Daten das Senden einer Nachricht an das externe Endgerät
umfassen, welche anzeigt, daß gepufferte Daten verfügbar
sind. Die Nachricht kann auch den Ursprung der gepufferten Daten,
z. B. die Seitenadressen der gepufferten Daten, anzeigen. Das Anwendungsprogramm
in dem Endgerät kann dann, wahlweise unter der Steuerung
eines Benutzers, wählen, ob der Stift angewiesen werden
soll, derartige gepufferte Daten zu übertragen.
-
Die
Koordinatendaten können in jedem Standard- oder proprietären
Format ausgegeben werden. In einer spezifischen Ausführungsform
erzeugt die Kommunikationskomponente 806 Ausgangsdaten
in der Form von Ereignissen. Typischerweise wird ein Ereignis für
jedes Bild erzeugt, das von der Bildkomponente 804 erfaßt
wird. Diese Ereignisse können umfassen: Koord (umfaßt
eine bestimmte Position und wahlweise einen zugehörigen
Druckwert), StiftUnten (zeigt den Beginn eines Stiftstrichs an)
und StiftOben (zeigt das Ende eines Stiftstrichs an). Weitere denkbare
Ereignisse umfassen: KoordFehler (zeigt einen Fehler in der Positionsbestimmung
an), KeinCode (zeigt die Unfähigkeit an, das Muster zu
erkennen), und Gesperrt (zeigt an, daß der Stift in einem
nicht zulässigen Muster betrieben wird, siehe unten). Jedes
derartige Ereignis kann eine Abfolgenummer aufweisen, die einem
Prozessor in dem Stift oder dem empfangenden Endgerät ermöglicht,
die Reihenfolge der Ereignisse wieder herzustellen. Auf diese Weise
kann die Abfolgenummer ein Zeitstempel sein, der in dem absoluten
Zeitrahmen eines Takts in dem Stift angegeben wird. Alternativ werden den
Ereignissen nach jedem StiftUnten eindeutige hochgezählte
Abfolgenummern gegeben. Zum Beispiel kann jedes StiftUnten mit einer
Abfolgenummer 0 verbunden werden, und die folgenden Ereignisse können
mit Abfolgenummern 1, 2, 3, etc. verbunden werden. Dadurch ist ein
Prozessor in der Lage „verloren gegangene Positionen" in
dem Ereignisstrom, selbst ohne ein KoordFehler-Ereignis, zu identifizieren.
Alternativ oder zusätzlich kann jede Abfolgenummer die
Zeit anzeigen, die seit dem letzten StiftUnten vergangen ist.
-
Die
Kommunikationskomponente 806 ist geeignet konfiguriert,
um Daten gemäß einem Standardkommunikationsprotokoll
auszugeben. Ein derartiges Protokoll, das häufig ver wendet
wird, um Koordinatendaten zu übertragen, ist das HID-(Human Interface
Device)Protokoll. Durch Verwenden eines derartigen Standardprotokolls
sind keine besonderen Berücksichtigungen erforderlich,
selbst wenn die Koordinatendaten von einem elektronischen Stift
anstelle einer gewöhnlichen Computerperipherie erzeugt werden.
-
In
einer in 9 gezeigten Ausführungsform umfaßt
der Stift ferner ein Zugriffsgewährungsmodul 900,
das als Hardware und/oder Software realisiert ist, das direkt oder
indirekt arbeitet, um Koordinatendaten selektiv für die
Ausgabe durch den Stift zu sperren. Dieses Zugriffsgewährungsmodul 900 kann die
Bilder, die extrahierten Bilddaten oder die Koordinatendaten als
Eingabe verwenden. Das Teilmodul 900 kann diese Eingabe
oder daraus abgeleitete Daten gegen eine Datenstruktur 902 abbilden,
die das zulässige Muster identifiziert, und ein Zugriffssignal ausgeben,
das entweder die Zugriffsgewährung oder Zugriffsverweigerung
anzeigt. Der Stift kann basierend auf dem Zugriffssignal selektiv
die Verarbeitung und/oder die Datenausgabe zulassen. Zum Beispiel kann
die Bildkomponente für das Erzeugen eines digitalen Bilds
oder das Extrahieren von Bilddaten daraus gesperrt werden, oder
die Kommunikationskomponente kann gegen das Umsetzen der Bilddaten
in Koordinatendaten oder gegen das Übertragen der Koordinatendaten
gesperrt werden.
-
In
einem Beispiel identifiziert die Datenstruktur 902 zulässige
Musterseiten, d. h. die Musterseiten, von denen es dem Stift erlaubt
ist, Koordinatendaten auszugeben. Diese zulässigen Musterseiten könnten
als ein Bereich in globalen Positionen, ein Satz einzelner Musterseiten,
ein Segment, ein Fach, ein Buch, etc. definiert werden. Koordinatendaten, die
außerhalb dieser zulässigen Musterseiten fallen, werden
von dem Stift nicht ausgegeben. Dadurch kann die Funktionalität
zwischen verschiedenen elektronischen Stiften oder Arten derartiger
Stifte unterschieden werden, selbst wenn sie alle fähig
sein mögen, das gleiche abstrakte Muster zu lesen und zu decodieren.
In einer alternativen Ausführungsform kann die Datenstruktur 902 statt
dessen das nicht zulässige Muster identifizieren.
-
Das
Modul 900 kann ein Teil der Bildkomponente und/oder der
Kommunikationskomponente sein oder kann als eine getrennte Komponente
implementiert werden.
-
Es
sollte erkannt werden, daß das Zugriffsgewährungsmodul 900 universell
auf elektronische Stifte, d. h. nicht nur die Art elektronischer
Stifte, die hier explizit beschrieben ist, anwendbar ist.
-
Hardwarerealisierung des elektronischen
Stifts
-
In 10 ist
eine Hardwarerealisierung des elektronischen Stifts als Diagramm
dargestellt.
-
Es
sollte bemerkt werden, daß Teile, die nicht zum Kern der
vorliegenden Erfindung beitragen, weggelassen sind oder knapp beschrieben
werden, um nicht die Merkmale der vorliegenden Erfindung zu verdecken.
-
In
dieser Hardwarerealisierung gibt es drei Hauptkomponenten; eine
Bildkomponente 1000 (entspricht den Komponenten 200, 804),
eine Kommunikationskomponente 1002 (entspricht den Komponenten 202, 806)
und eine Leistungsversorgung 1004.
-
Abgesehen
von diesen Komponenten ist eine IR-LED 1006 zum Beleuchten
des Bereichs nahe der Stiftspitze vorhanden.
-
Die
Bildkomponente 1000 weist einen IR-LED-Treiber 1008,
ein Bildsensorsubsystem 1010 mit einer Pixelanordnung,
ein Stift-unten-Erfassungsmodul (PDD-Modul) 1012, ein Steuerlogikmodul 1014,
ein Leistungsverwaltungsmodul (PM-Modul) 1016 und ein Kommunikations-/GPIO-Modul 1018 (GPIO:
General Purpose Input/Output: Universaleigang/Ausgang) auf.
-
Die
Kommunikationskomponente 1002 weist ein CPU-Kernmodul 1020,
ein Leistungsverwaltungsmodul (PM-Modul) 1022, ein Kommunikations-/GPIO-Modul 1024,
ein Bluetooth-BB- und RF-Frequenzmodul 1026 (BB: Baseband:
Basisband), ein Taktsteuerungsmodul 1028, eine Antenne 1030 und
einen Kristalloszillator 1032 auf. Der Kristalloszillator 1032 stellt ein
grundlegendes Taktsignal bereit, das von dem Taktsteuerungsmodul 1028 verwendet
wird, um Taktsignale für andere Module, zum Beispiel ein
CPU-Taktsignal für das Modul 1020, ein Bluetooth-Taktsignal
für das Modul 1026, ebenso wie ein externes Taktsignal
für die Bildkomponente 1000 zu erzeugen.
-
In
der offenbarten Ausführungsform wird der gesamte Stiftbetrieb
von der Systemsteuerungssoftware/Firmware gesteuert, die von einem
Prozessor in dem CPU-Kern 1020 ausgeführt wird.
Die Software/Firmware kann in dem internen ROM des CPU-Kerns 1020 oder
in einer getrennten Speichereinheit (ROM, EPROM, EEPROM, Flash,
etc.) gespeichert werden, von welcher sie beim Anlaufen in den internen
RAM kopiert wird. Eine derartige Systemsteuerung umfaßt
das Steuern des Anlaufens, des kontinuierlichen Betriebs und des
Ausschaltens der Bild- und Kommunikationskomponenten ebenso wie
das selektive Aktivieren der MMI des Stifts. Die Systemsteuerung
kann auch weitere Stiftfunktionen, wie etwa eine Leistungsverwaltungsfunktion,
ein Verfahren zum Puffern von Koordinatendaten und ein Verfahren
zum Aufbauen einer Kommunikationsverbindung zwischen dem Stift und
dem externen Endgerät, implementieren.
-
Bildkomponente im Detail
-
In 11 ist
eine Hardwarerealisierung 1100 der Bildkomponente 1000 in
weiteren Details gezeigt.
-
Wieder
sollte bemerkt werden, daß Teile, die nicht zum Kern der
vorliegenden Erfindung beitragen, weggelassen sind oder knapp beschrieben
werden, um nicht die Merkmale der vorliegenden Erfindung zu verdecken.
-
Der
allgemeine Zweck der Bildkomponente ist in dieser beispielhaften
Ausführungsform, Bilder zu erzeugen, die jeweils einen
Bereich einer Schreiboberfläche, zweckmäßigerweise
nahe der Stiftspitze des Stifts, darstellen, und dann nach der Bildverarbeitung
die sich ergebenden Daten an die (in 11 nicht
gezeigte) Kommunikationskomponente zu übertragen.
-
Um
diesen Zweck zu erfüllen, wurde eine Anzahl von Teilmodulen
und Subsystemen entwickelt.
-
Bildsensorsubsystem
-
Erstens
wird ein Bildsensorsubsystem 1102 zum Erzeugen digitaler
Bilder verwendet.
-
Das
Bildsensorsubsystem 1102 weist eine Pixelanordnung 1104 auf,
auf die Licht auftrifft, das in analoge elektronische Signale umgewandelt
wird. Zum Steuern der Pixelanordnung 1004 werden ein Zeilensteuermodul 1106 und
ein Spaltensteuermodul 1108 verwendet.
-
Danach
werden die analogen elektronischen Signale an ein Schwarzverschiebungskorrekturmodul 1110 übertragen.
In diesem Modul kann die Schwarzverschiebung der analogen elektronischen Signale
entsprechend einer Referenzschwarzverschiebung eingestellt werden.
-
Danach
werden die analogen elektronischen Signale an ein Verstärkungsmodul 1112 übertragen, in
dem die Signale oder Teile der Signale verstärkt werden
können.
-
Als
nächstes werden die analogen elektronischen Signale an
ein Bildverschiebungskorrekturmodul 1114 übertragen.
In diesem Modul können die Signale in einer derartigen
Weise umgewandelt werden, daß das von den analogen elektronischen
Signale angegebene Bild entsprechend einer Referenzausrichtung ausgerichtet
wird.
-
Schließlich
werden die analogen elektronischen Signale von einem ADC (Analog-Digital-Wandler) 1116 in
digitale Signale, d. h. ein digitales Bild, umgewandelt.
-
Steuerlogik
-
Zweitens
wird das digitale Bild an ein Steuerlogikmodul 1118 übertragen.
-
Insbesondere
wird das Bild an ein Bildverarbeitungsmodul 1120 übertragen,
in dem, wie vorstehend unter Bezug auf 6–7 beschrieben,
basierend auf dem Bild eine Punktliste erzeugt wird.
-
Das
Steuerlogikmodul 1118 weist auch digitale Komponenten zum
Steuern des Betriebs der Bildkomponente 1100 auf. Ein Teilmodul,
ein analoges Steuermodul 1122, steuert die analogen Teile
der Bildkomponente 1100, wie etwa das Bildsensorsubsystem 1102.
Ein anderes Teilmodul, ein Verknüpfungslogikmodul 1124,
steuert andere Betriebe, wie etwa die Speicherhandhabung, etc.
-
Ferner
weist das Steuerlogikmodul 1118 einen Speicher 1126,
z. B. einen SRAM, einen PLL (Phase Locked Loop: phasenstarrer Regelkreis) 1128 und
einen UART (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter: universeller
asynchroner Empfänger-Sender) 1130 auf.
-
In
der dargestellten Ausführungsform fehlt der Bildkomponente 1100 ein
interner Takt, aber sie wird statt dessen basierend auf einem externen
Taktsignal betrieben, das an einem MCLK-Anschluß (Haupttaktanschluß) 1138 der
Kommunikationsschnittstelle 1132 geliefert wird. Dieses
Taktsignal kann von dem Taktsteuermodul 1028 in der Kommunikationskomponente 1002 (10)
erzeugt werden. In einer (nicht gezeigten) Variante kann die Bildkomponente 1100 einen
internen Takt haben.
-
Kommunikationsschnittstelle
-
Wenn
die Punktliste in dem Steuerlogikmodul 1118 erzeugt wurde,
wird drittens die Punktliste an die Kommunikationskomponente 1002 übertragen,
die eine in dem Stift beinhaltete getrennte Hardwarekomponente ist.
Die Übertragung erfolgt über einen TXD-Anschluß 1134 in
der Kommunikationsschnittstelle 1132. Die Kommunikationsschnittstelle 1132 weist
ferner einen RXD-Anschluß 1136 für den Empfang
von Signalen, den MCLK-Anschluß 1138 und einen
nRESET-Anschluß 1140 zum Zurücksetzen
der Bildkomponente 1100 auf.
-
Steuern der Lichtbedingungen
-
Um
die Qualität des erfaßten Bilds zu verbessern,
wird die Schreiboberfläche in diesem Beispiel von einer
IR-LED (Infrarotlicht emittierende Diode) 1142 (siehe 1006 in 10)
beleuchtet. Die IR-LED 1142 befindet sich an dem vorderen
Ende des elektronischen Stifts und ist durch Drähte mit
der Bildkomponente 1100 verbunden.
-
Indem
man eine IR-LED 1142 in dem Stift hat, können
die Lichtbedingungen (wie etwa Wellenlänge, Intensität,
Impulslänge, etc.) gesteuert werden. Dies bedeutet, daß die
anderen Teile der Bildkomponente 1100 entsprechend den
Lichtbedingungen abgestimmt werden können, was seinerseits
die Qualität des erfaßten Bilds verbessern kann.
-
Ein
anderer Aspekt, wenn man die IR-LED 1142 hat, ist daß die
Abhängigkeit von Umgebungslicht verringert wird. Noch ein
Aspekt ist, daß die Störung durch Umgebungslicht
verringert wird. Wenn die IR-LED 1142 zum Beispiel mit
einer vorbestimmten Frequenz mit einer vorbestimmten Wellenlänge
gepulst wird, kann die Bildkomponente die Wirkung des Umgebungslichts
verringern, indem sie lediglich die Bilder berücksichtigt,
die bei einer entsprechenden Frequenz und einer entsprechenden Wellenlänge
erfaßt wurden.
-
Da
Infrarotlicht für das menschliche Auge nicht sichtbar ist,
wird sich der Benutzer über die IR-LED 1142 nicht
bewußt sein.
-
Die
IR-LED 1142 wird von einem IR-LED-Treiber 1144 angesteuert.
Der IR-LED-Treiber 1144 ist in zwei Teilmodule, einen DCDC-Wandler
(Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler) 1146 und ein IR-Sicherheitsmodul 1148 unterteilt.
-
Der
DCDC-Wandler 1146 stellt sicher, daß eine stabile
und passende Spannung, z. B. 2,7 V über der IR-LED 1142 angelegt
wird, was seinerseits bedeutet, daß die Lichtcharakteristik
der IR-LED 1142, wenn sie eingeschaltet wird, stabil ist.
-
Eine
Art, eine stabile Spannung sicherzustellen ist, einen ersten Kondensator
zu haben, auf den häufig als „Barrel-Faß"
Bezug genommen wird, der parallel zu der IR-LED 1142 angeschlossen
ist, um sich um Spannungsüberschüsse, z. B. wenn
die Spannung einen geplanten Pegel übersteigt, zu kümmern,
und einen zweiten Kondensator, auf den häufig als „Gucket-Eimer"
Bezug genommen wird, in einer getrennten Schaltung zu haben, um
eine Ersatzspannung aufzunehmen, die verwendet wird, um ein Spannungsdefizit
zu kompensieren, z. B. wenn die Spannung unter den geplanten Pegel
fällt.
-
Das
IR-Sicherheitsmodul 1148 ist ein Logikmodul, das sicherstellt,
daß der Leistungsverbrauch der IR-LED 1142 nicht
anomal ist, insbesondere um eine übermäßige
Leistungsabgabe zu vermeiden. Wenn ein derartiger anomaler Leistungsverbrauch erfaßt
wird, wird die IR-LED 1142 ausgeschaltet. Auf diese Weise
wird sichergestellt, daß die Ausgangshelligkeit der IR-LED 1142 nie
einen Pegel erreicht, der für das menschliche Auge schädlich
ist.
-
Leistungsverwaltung der Bildkomponente
-
Um
die Leistungseffizienz des elektronischen Stifts zu verbessern,
kann ein Leistungsverwaltungsmodul (PM-Modul) 1150 (auch
als 1016 in 10 zu sehen) in die Bildkomponente
eingeführt werden.
-
Die
Aufgaben eines derartigen PM-Moduls 1150 könnten
umfassen, einen aktuell geeigneten Leistungszustand der Bildkomponente
zu identifizieren und/oder die Bildkomponente in diesen Zustand einzustellen,
indem die Teile der Komponente aktiviert werden, die in dem identifizierten
Leistungszustand benötigt werden.
-
Das
PM-Modul 1150 kann ferner in ein Leistungsverwaltungsmodul
für digitale Komponenten (PM-DIG) 1152 und ein
Leistungsverwaltungsmodul für analoge Komponenten (PM-ANA) 1154 unterteilt werden.
-
Um
den aktuellen Leistungszustand der Bildkomponente ebenso wie des
elektronischen Stifts als ganzes einzustellen, kann ein Stift-unten-Erfassungsmodul
(PDD-Modul)
1156 (auch als
1012 in
10 zu
sehen) verwendet werden. Das PDD-Modul
1156 kann konfiguriert
sein, um ein Signal von einem Näherungssensor
1158 zu
empfangen, der von der unter Bezug auf
4–
5 beschriebenen
Art sein kann. Das Ausgangssignal des Sensors
1158 kann
sich entsprechend dem Aufbringdruck der Stiftspitze auf die Schreiboberfläche ändern
oder nicht. Das PDD-Modul
1156 kann basierend auf dem Aus gangssignal
des Näherungssensors ein PDD-Signal erzeugen, das anzeigt,
ob der Stift nach unten auf die Schreiboberfläche gesetzt
ist (Stift unten) oder nicht (Stift oben). Zweckmäßigerweise
ist das PDD-Modul
1156 eine passive Komponente, die nicht
mit Leistung versorgt werden muß, um das PDD-Signal zu erzeugen.
Eine derartige Ausführungsform ist in
WO 03/069547 offenbart, die hier
per Referenz eingebunden ist. In einer Variante ist das PDD-Modul
als Teil der Kommunikationskomponente eingebaut oder ist eine getrennte
Komponente.
-
Das
PDD-Signal kann von dem PM-Modul 1150 der Bildkomponente 1100 empfangen
werden und kann auch über den TXD-Anschluß 1134 der Kommunikationsschnittstelle 1132 an
das PM-Modul 1022 der Kommunikationskomponente 1002 übertragen
werden, um den Leistungszustand der Kommunikationskomponente korrekt
einzustellen, wie nachstehend unter Bezug auf 12 weiter
erklärt wird.
-
Wenn
das PDD-Signal anzeigt, daß der Stift in Kontakt mit der
Schreiboberfläche gebracht wurde (Stift unten), wird die
Bildkomponente (und der Stift), z. B. durch das PM-ANA 1154,
das bewirkt, daß das Steuerlogikmodul 1118 synchron
den IR-LED-Treiber 1144 aktiviert, um die Schreiboberfläche
nahe der Stiftspitze zu beleuchten, und daß das Bildsensorsubsystem 1102 digitale
Bilder erzeugt, in eine Hochleistungsbetriebsart eingestellt. Typischerweise
wird eine derartige Aktivierung, während der Stift unten ist,
mit einer festen oder variablen Frequenz (Rahmenrate) im Bereich
von 50–100 Hz wiederholt.
-
Wenn
das PDD-Signal anzeigt, daß der Stift von der Schreiboberfläche
angehoben wurde (Stift oben), verläßt die Bildkomponente
(und der Stift) die Hochleistungsbetriebsart, indem das PM-ANA 1154 bewirkt,
daß das Steuerlogikmodul 1118 das Bildsensorsubsystem 1102 und
den IR-LED-Treiber 1144 deaktiviert.
-
In
einer (nicht gezeigten) Variante wird der Leistungszustand der Bildkomponente
statt dessen von der Kommunikationskomponente gesteuert. Zum Beispiel
kann die Kommu nikationskomponente den Leistungszustand der Bildkomponente
einstellen, indem sie dedizierte Befehle in dedizierte Register
der Bildkomponente schreibt und/oder indem sie dedizierte Steuersignale
auf die Eingangsanschlüsse der Bildkomponente (z. B. den
RXD- und/oder MCLK-Anschlüssen) schreibt. Wiederum kann
der Leistungszustand als eine Funktion des Ausgangssignals eines
PDD-Moduls eingestellt werden, das ein Teil der Bildkomponente (wie
in 10–11), ein
Teil der Kommunikationskomponente oder eine getrennte Komponente
sein kann.
-
Die
folgende Diskussion nimmt an, daß die Leistungszustände
der Bildkomponente in zwei allgemeine Zustände unterteilt
werden können: einen aktiven Zustand, in dem die Bildkomponente
vollständig eingeschaltet ist, d. h. sowohl analoge als
auch digitale Elemente eingeschaltet sind, und einen passiven Zustand,
in dem wenigstens die bilderzeugenden Teile deaktiviert sind, d.
h. die analogen Elemente nicht eingeschaltet sind.
-
Leistungsverwaltung des elektronischen
Stifts
-
12 stellt
eine Ausführungsform einer Gesamtleistungsverwaltungsfunktion
für einen elektronischen Stift dar.
-
Wenngleich
die Bildkomponente und die Kommunikationskomponente jeweils unterschiedliche
Leistungszustände erreichen können, steht jeder derartige
Zustand oder jede Kombination von Zuständen zu einer der
drei allgemeinen Leistungsbetriebsarten des elektronischen Stifts
in Beziehung: einer Hochleistungsbetriebsart 1200, einer
mittleren Leistungsbetriebsart 1202 und einer Niederleistungsbetriebsart 1204.
-
Im
allgemeinen tritt man in die Hochleistungsbetriebsart 1200 in
Situationen ein, die viele Prozessoroperationen bedingen, typischerweise, wenn
der Benutzer mit dem Stift schreibt. Gemäß der vorstehenden
Beschreibung kann eine derartige Situation durch das PDD-Modul 1156 angezeigt
werden.
-
In
einer Ausführungsform kann das Hochleistungsmodul in zwei
Unterbetriebsarten unterteilt werden, die unterschiedliche Leistungszustände
der Kommunikationskomponente widerspiegeln, auf die als HPS1 und
HPS2 Bezug genommen wird, wobei HPS1 der höchste Leistungszustand
ist und HPS2 der zweithöchste Leistungszustand ist. In
diesen beiden Hochleistungsteilbetriebsarten ist die Bildkomponente
in ihrem aktiven Zustand.
-
In
der Hochleistungsbetriebsart 1200 tritt man immer dann
in den HSP2 ein, wenn erfaßt wird, daß, während
der Stift unten ist, in der Kommunikationskomponente überschüssige
Verarbeitungszeit verfügbar ist. HSP2 kann das Ausschalten
wenigstens des Taktsignals für den CPU-Kern 1020 (10) über
das Taktsteuermodul 1028 umfassen.
-
In
einer spezifischen Ausführungsform ist die Kommunikationskomponente
für die BluetoothTM-Kommunikation
angepaßt und hat eine sogenannte Schnüffelbetriebsart,
in der die Kommunikationskomponente und das externe Endgerät
in kurzen regelmäßigen Intervallen synchron auf
ein sogenanntes Piconet bzw. Pikonetz (das zwischen dem Stift und
dem Endgerät aufgebaut wird) zugreifen. Da Koordinatendaten
mit einer Frequenz, welche die Rahmenrate der Bildkomponente widerspiegelt,
erzeugt werden, braucht die Kommunikationskomponente nur mit dieser
Frequenz auf das Pikonetz zugreifen. Folglich kann die Kommunikationskomponente
in den Zuständen HPS1 und HPS2 in die Schnüffelbetriebsart
mit einer Aufweckperiodizität, die etwa proportional zu
der Rahmenrate ist, eingestellt werden.
-
Im
allgemeinen tritt man in die mittlere Leistungsbetriebsart 1202 ein,
wenn der Stift für eine kurze Weile von dem Papier entfernt
wird. In einer Ausführungsform umfaßt die mittlere
Leistungsbetriebsart, daß die Bildkomponente in ihrem passiven
Zustand ist und die Kommunikationskomponente in einen MPS-Zustand
eintritt, welcher der dritthöchste Leistungszustand ist,
in dem alle Takte, abgesehen von dem Kristalloszillator (1032 in 10)
ausgeschaltet sein können.
-
Die
Kommunikationskomponente kann immer noch in der vorstehend erwähnten
Schnüffelbetriebsart, möglicherweise mit einer
geringeren Aufweckperiodizität, sein, um den Energieverbrauch weiter
zu senken. Die ausgewählte Aufweckperiodizität
wird die Antwortzeit beeinflussen, die der Benutzer wahrnimmt. Folglich
ist es denkbar, daß der Stift die Aufweck-Periodizität
abhängig von dem Anwendungsprogramm, das die Koordinatendaten
auf dem Endgerät empfängt, z. B. als eine Funktion
einer von der Anwendung/dem Endgerät empfangenen gewünschten
Antwortzeiteinstellung, einstellt. In einer Ausführungsform
verringert die Kommunikationskomponente allmählich die
Aufweckperiodizität in der mittleren Leistungsbetriebsart 1202 mit
fortschreitender Zeit. Es sollte erkannt werden, daß das
Manipulieren der Aufweckperiodizität für die Leistungsverwaltung
auf andere Kommunikationsprotokolle als Bluetooth anwendbar sein
kann.
-
Im
allgemeinen tritt man in die Niederleistungsbetriebsart ein, wenn
der Stift für eine lange Zeit oben war. In einer Ausführungsform
ist die Niederleistungsbetriebsart 1204 ähnlich
der mittleren Leistungsbetriebsart 1202, aber mit einer
längeren Aufweckperiodizität der Kommunikationskomponente. Alternativ
kann die Kommunikationskomponente in einen ULPS-Zustand (Ultra Low
Power: ultraniedrige Leistung) eintreten, in dem der Kristalloszillator
ausgeschaltet sein kann.
-
Es
ist auch denkbar, daß der Stift dazu gebracht wird, sich
nach einer vorbestimmten Zeitüberschreitung ganz auszuschalten.
-
Um
die Leistungsbetriebsarten zu ändern, gibt es zwei Schritte,
den Schritt 1206 und den Schritt 1208.
-
Der
Schritt 1206 umfaßt, ungeachtet der Leistungsbetriebsart,
die Prüfung, ob der Stift in aktivem Gebrauch ist oder
nicht, d. h. es wird erfaßt, ob der Stift unten ist oder
nicht. Eine derartige Prüfung kann wirksam durchgeführt
werden, indem wiederholt auf das PDD-Signal des PDD-Moduls zugegriffen
wird oder indem auf ein Ereignis gewartet wird, das eine Änderung
in dem PDD-Signal anzeigt.
-
Wenn
in Schritt 1206 erfaßt wird, daß der Stift
in aktivem Gebrauch ist, bleibt der elektronische Stift in der Hochleistungsbetriebsart 1200 oder
tritt in diese ein.
-
Wenn
jedoch erfaßt wird, daß der Stift nicht in aktivem
Gebrauch ist, z. B. daß der Benutzer aufgehört
hat, zu schreiben (Stift oben), wird der Stift die Hochleistungsbetriebsart
verlassen und tritt in den Schritt 1208 ein, in dem untersucht
wird, ob die Zeit tPM, während
welcher der Stift nicht in aktivem Gebrauch war, länger
als ein Zeitlimit tlimit ist. Wenn nicht, wird
der Stift in die mittlere Leistungsbetriebsart 1202 eintreten
oder in dieser bleiben. Es sollte folglich erkannt werden, daß der
Stift in die mittlere Leistungsbetriebsart 1202 eintritt,
wenn der Benutzer den Stift zwischen Stiftstrichen anhebt. Wenn
der Stift für eine Zeitspanne angehoben wurde (Stift oben),
welche das Zeitlimit übersteigt, d. h. tPM > tlimit,
wird der Stift in die niedrige Leistungsbetriebsart 1204 eintreten.
-
Aufbauverfahren
-
Im
folgenden wird ein verbessertes Verfahren zum Aufbauen einer Kommunikationsverbindung zwischen
einem elektronischen Stift und einer externen Vorrichtung, wie etwa
dem externen Endgerät 104, 802 beschrieben.
Das Verfahren kann in jeder Art von elektronischem Stift implementiert
werden. Im folgenden wird ein Beispiel des Aufbauverfahrens unter
Bezug auf 13 in einem Stift mit drahtloser Kommunikation
mit externen Vorrichtungen, z. B. durch die vorstehend beschriebene
Kommunikationskomponente, beschrieben.
-
Das
Aufbauverfahren wird durch ein dediziertes Auslöserereignis,
das z. B. bewirkt wird, indem ein Knopf, entweder ein dedizierter Ein-/Aus-Knopf 106 oder
ein dedizierter Aufbauknopf, auf dem Stift gedrückt wird,
gestartet. Alternativ kann das Auslöserereignis bewirkt
werden, indem der Stift ein vorbestimmtes Muster, entweder direkt
aus einem erfaßten Bild, aus den extrahierten Bilddaten
(Punktliste) oder basierend auf decodierten Koordinatendaten erfaßt.
-
In
Schritt 1302 wird untersucht, ob der Stift ein oder mehrere
vorausgewählte externe Endgeräte hat. Der Stift
kann in seinem Speicher eine Liste derartiger vorausgewählter
Endgeräte aufnehmen, und/oder das vorausgewählte
Endgerät kann das Endgerät sein, mit dem der Stift
zuletzt verbunden war. In dem Beispiel der Bluetooth-Kommunikation kann
die Liste alle Endgeräte anzeigen, mit denen der Stift
gepaart wird.
-
Wenn
der Stift keine vorausgewählten Endgeräte hat,
ermöglicht der Stift die Auswahl des Endgeräts
(Schritt 1304). In einer Ausführungsform umfaßt
dieser Schritt, daß der Stift eine Abtastung nach verfügbaren
Endgeräten, d. h. Endgeräten, die für
die Kommunikationskomponente in dem Stift erfaßbar sind,
durchführt.
-
Danach
umfaßt der Schritt 1306 die Untersuchung, ob irgendwelche
weiteren derartigen Endgeräte verfügbar sind,
und, wenn möglich, das Auswählen eines dieser
Endgeräte. Der Schritt 1306 kann auch das Empfangen
eines Bestätigungssignals von jedem entdeckten Endgerät
umfassen, bevor (in Schritt 1312) damit verbunden wird.
Zum Beispiel kann von dem Stift ein Signal an das entdeckte Endgerät
gesendet werden, wodurch eine Dialognachricht auf dem Endgerät
gezeigt werden kann, die den Benutzer auffordern kann, die Verbindung
zu akzeptieren. Wenn der Benutzer die Verbindung mit dem Stift akzeptiert,
kann von dem Endgerät ein Bestätigungssignal an
den Stift gesendet werden.
-
In
einer alternativen Ausführungsform bedingt der Schritt 1304,
daß der Stift für Endgeräte, z. B. durch
Modifizieren einer Eigenschaft der Kommunikationskomponente, feststellbar
ist, und der Schritt 1306 umfaßt das Empfangen
eines Bestätigungssignals von einem Endgerät.
Zum Beispiel kann das Bestätigungssignal in dem Endgerät
von dem Benutzer erzeugt werden, der den Stift aus einer Liste entdeckter
Vorrichtungen auswählt.
-
Wenn
ein Endgerät ausgewählt ist, versucht der Stift,
sich mit dem ausgewählten Endgerät zu verbinden
(Schritt 1312). In einer Ausführungsform wird das
ausgewählte Endgerät dann entweder, wenn das Endgerät
ausgewählt wird oder wenn der Stift sich erfolgreich mit
dem ausgewählten Endgerät verbunden hat, zu der
Liste vorgespeicherter Endgeräte des Stifts hinzugefügt.
-
Wenn
kein Endgerät ausgewählt ist, kann der Benutzer über
eine von dem Stift ausgegebene visuelle, taktile oder hörbare
Anzeige alarmiert werden (Schritt 1308). Wahlweise kann
der Schritt 1308 in zwei Schritte unterteilt werden, einen
zum Alarmieren des Benutzers, daß keine externen Endgeräte ausgewählt
wurden, und einen zum Alarmieren des Benutzers wegen eines Verbindungsfehlers
(siehe unten). Zweckmäßigerweise unterscheiden
sich die Alarme, so daß der Benutzer einen Fehler vom anderen
unterscheiden kann.
-
Wenn
jedoch in Schritt 1302 festgestellt wird, daß der
Stift in der Tat ein oder mehrere vorausgewählte externe
Endgeräte hat, tritt man anstelle des Schritts 1304 in
den Schritt 1310 ein.
-
In
dem Schritt 1310 wird mit Hilfe des PDD-Moduls 1012/1156 untersucht,
ob der Stift auf die Schreiboberfläche aufgebracht ist,
oder nicht.
-
Wenn
der elektronische Stift auf die Schreiboberfläche aufgebracht
wird, tritt man in den Schritt 1304 ein. Selbst wenn der
Stift ein vorausgewähltes externes Endgerät hat,
hat der Benutzer folglich die Option, die Verbindung des Stifts
zu einem derartigen Endgerät zu überschreiben,
anstatt den Stift dazu zu bringen, die Auswahl zwischen anderen
Endgeräten zu ermöglichen. In einer alternativen
Ausführungsform ist diese Option für den Benutzer
auch während des Schritts 1312, d. h. während
der Stift immer noch versucht, sich mit einem vorausgewählten
Endgerät zu verbinden, verfügbar. Um versehentliche
Verbindungen zu vermeiden, kann der Schritt 1310 erfordern,
daß der Benutzer den Stift nach unten auf die Schreiboberfläche
hält, während er auch den vorstehend erwähnten
Ein-/Aus-Knopf oder Aufbauknopf drückt, bevor in den Schritt 1304 eingetreten
wird. Alternativ oder zusätzlich kann der Schritt 1310 erfordern,
daß der Stift für eine vorbestimmte Zeitspanne auf
die Schreiboberfläche aufgebracht wird, bevor in den Schritt 1304 eingetreten
wird.
-
Wenn
der Stift nicht auf die Schreiboberfläche aufgebracht wird,
versucht der Stift, sich mit einem der vorausgewählten
externen Endgeräte zu verbinden (Schritt 1312).
-
Danach
wird in Schritt 1314 untersucht, ob der Verbindungsversuch
erfolgreich war oder nicht. Wenn der Verbindungsversuch fehlgeschlagen
ist, tritt man in den Schritt 1308 ein. Wenn andernfalls
der Verbindungsversuch erfolgreich war, tritt man in den Schritt 1316 ein,
in dem, wie vorstehend beschrieben, Koordinatendaten von dem Stift
an das Endgerät übertragen werden.
-
Die
Erfindung wurde vorstehend hauptsächlich unter Bezug auf
ein paar Ausführungsformen beschrieben. Es wird jedoch
von einer Person mit Kenntnissen der Technik ohne weiteres zu schätzen gewußt,
daß andere Ausführungsformen als die vorstehend
offenbarten innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung, wie durch
die beigefügten Patentansprüche definiert, ebenso
möglich sind.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - US 2006/0033725 [0006]
- - US 2002/0046887 [0008]
- - US 6570104 A [0068]
- - US 6663008 A [0068]
- - US 6667695 A [0068, 0087]
- - US 5852434 A [0072]
- - US 5661506 A [0072]
- - US 6330976 A [0072]
- - WO 2006/006922 [0072]
- - US 6548768 A [0087]
- - US 6674427 A [0087]
- - US 6732927 A [0087]
- - US 6929183 A [0087]
- - US 7050653 A [0087]
- - WO 03/038741 [0087]
- - WO 2004/097723 [0087]
- - WO 2005/059819 [0087]
- - WO 03/001450 [0096]
- - WO 03/044740 [0096]
- - WO 03/030082 [0097]
- - WO 03/069547 [0151]