Aunque ya existen lápices que funcionan con cualquier dispositivo de pantalla táctil, como un iPad o un iPhone, son relativamente imprecisos. Para poder usar realmente un lápiz hay que añadir una capa extra de sensores a la pantalla del dispositivo, lo cual sube los costes. Si el nuevo concepto de Microsoft acaba estando disponible, permitiría el uso preciso de lápices en cualquier pantalla, incluso en aquellas que no son sensibles al tacto.
El debut del iPhone y otros teléfonos y tabletas multitáctiles en los últimos años ha provocado un abandono del uso del lápiz como elemento de entrada de datos, que se asocia con anticuados dispositivos móviles como el Palm Pilot. Sin embargo, se han lanzado varios teléfonos con lápices más recientemente, los accesorios de lápiz para el iPad se han hecho populares y Microsoft ha presentado una futura tableta diseñada en to o a un lápiz. La compañía también ha lanzado una nueva versión de Windows y de su suite de productividad Office con cambios de diseño adaptados a lápices, además de incluir la entrada táctil.
A Andreas Nowatzyk y su colega Anoop Gupta se les ocurrió la idea de usar la rejilla de píxeles que componen una pantalla digital como sistema de navegación para su lápiz óptico, que además es compatible con versiones anteriores. En su diseño, una pequeña cámara dentro del lápiz óptico mira la pantalla y cuenta píxeles a medida que pasa por ella, para hacer un seguimiento de su movimiento. Esta información se envía al dispositivo mediante un enlace inalámbrico, del mismo modo que un ratón inalámbrico informa sobre su movimiento al ordenador. La forma en que el lápiz hace un seguimiento de su movimiento es similar a la forma en que los 'lápices inteligentes' -como el Livescribe, un dispositivo para ayudar a la toma de notas- usan una cámara para realizar un seguimiento de puntos en un papel especial.
El nuevo diseño de Microsoft hace que la cámara salga del lateral del cuerpo del lápiz y forme un ángulo por el cual ver la pantalla oblicuamente. Eso le permite deducir el ángulo en el que está siendo sostenido, en base al número de píxeles dentro y fuera de foco.
Sin embargo, para que el lápiz óptico funcione también tiene que saber exactamente dónde está la pantalla en todo momento. La solución de los investigadores de Microsoft consiste en hacer que el software 'maquille' el color de los píxeles azules en una pantalla para que su patrón de brillo codifique su posición: eso ayuda al lápiz a saber dónde está. "Elegimos el azul porque el ojo humano no tiene muchos conos azules en la fóvea (el área de la retina utilizada para nuestra visión central)", asegura Nowatzyk.
En su diseño, el lápiz debe tener en cuenta el brillo promedio de unos cinco grupos de cuatro píxeles para saber exactamente dónde está. Puede informar constantemente de su localización al ordenador, el cual puede actualizar su pantalla y reaccionar adecuadamente. Imágenes combinadas de un escritorio de Windows con y sin ajustes de píxeles azules muestran que no es perceptible. El software necesita alterar los píxeles azules del dispositivo para incluir la señal de ubicación en su controlador, indica Nowatzyk.
El diseño que Nowatzyk y sus colegas han esbozado debería ser viable en pantallas independientes y móviles, indica, incluso en aquellas de alta resolución en tabletas y teléfonos.
Sin embargo, los investigadores necesitarían un nuevo tipo de sensor de imagen para probar los prototipos. Un ratón inalámbrico de buena calidad hoy día utiliza un sensor de imagen compacta con una resolución de 30 por 30 píxeles. Para que funcione, el nuevo diseño de lápiz requeriría uno con una resolución de 512 por 512 píxeles, para ver detalles tan pequeños como de hasta una décima parte de un milímetro, y para capturar imágenes a una velocidad relativamente alta y así seguir el movimiento sin problemas. "El próximo paso [en el desarrollo] requiere la fabricación de ese chip", indica Nowatzyk, que afirma que aún no se ha decidido si desarrollar el diseño y convertirlo en un producto. "En la actualidad está siendo valorado por otros grupos dentro de Microsoft".
Nowatzyk y sus colegas han construido un prototipo funcional de un diseño diferente de lápiz, aunque solo puede utilizarse con dispositivos que posean un hardware especial. Han añadido cuatro antenas de radio al marco de una pantalla LCD corriente, lo que le permite ser utilizada con un lápiz óptico con bobinas de alambre. Las bobinas distorsionan las radiobalizas de las antenas, produciendo múltiples fuentes de respuesta que pueden ser utilizadas para rastrear la ubicación y el movimiento del lápiz en tres dimensiones.