I moderni mouse ottici indipendenti dalla superficie funzionano utilizzando un sensore optoelettronico (essenzialmente una minuscola videocamera a bassa risoluzione) per scattare immagini successive della superficie su cui opera il mouse. Poiché la potenza di calcolo è diventata più economica, è diventato possibile incorporare chip di elaborazione delle immagini speciali più potenti nel mouse stesso. Questo avanzamento ha permesso al mouse di rilevare il movimento relativo su un’ampia varietà di superfici, traducendo il movimento del mouse nel movimento del cursore ed eliminando la necessità di uno speciale mouse-pad. Un mouse ottico a luce coerente indipendente dalla superficie è stato brevettato da Stephen B. Jackson alla Xerox nel 1988.
I primi mouse ottici moderni disponibili in commercio sono stati Microsoft IntelliMouse con IntelliEye e IntelliMouse Explorer, introdotti nel 1999 utilizzando la tecnologia sviluppata da Hewlett-Packard. Ha funzionato su quasi tutte le superfici e ha rappresentato un gradito miglioramento rispetto ai topi meccanici, che raccoglievano lo sporco, tracciavano capricciosamente, invitavano a una manipolazione approssimativa e dovevano essere smontati e puliti frequentemente. Altri produttori seguirono presto l’esempio di Microsoft utilizzando componenti prodotti dallo spin-off di HP Agilent Technologies, e nei prossimi anni i topi meccanici divennero obsoleti.
La tecnologia alla base del moderno mouse ottico per computer è nota come correlazione delle immagini digitali, una tecnologia pionieristica dall’industria della difesa per il tracciamento di obiettivi militari. Nel mouse ottico Lyon del 1980 è stata utilizzata una semplice versione binaria della correlazione delle immagini digitali. I mouse ottici utilizzano sensori di immagine per immagini di texture naturali in materiali come legno, stoffa, tappetini per mouse e Formica. Queste superfici, quando illuminate ad angolo di pascolo da un diodo ad emissione luminosa, proiettano ombre distinte che assomigliano a un terreno collinare illuminato al tramonto. Le immagini di queste superfici vengono catturate in successione continua e confrontate tra loro per determinare fino a che punto si è spostato il mouse.
Per capire come viene utilizzato il flusso ottico nei mouse ottici, immagina due fotografie dello stesso oggetto tranne che leggermente sfalsate l’una dall’altra. Posiziona entrambe le fotografie su un tavolo luminoso per renderle trasparenti e fai scorrere l’una sull’altra finché le loro immagini non si allineano. La quantità che i bordi di una fotografia sovrastano l’altra rappresenta l’offset tra le immagini e, nel caso di un mouse ottico del computer, la distanza che ha spostato.
I mouse ottici catturano mille immagini successive o più al secondo. A seconda della velocità con cui il mouse si muove, ogni immagine verrà compensata dalla precedente di una frazione di pixel o di diversi pixel. I mouse ottici elaborano matematicamente queste immagini usando la correlazione incrociata per calcolare quanto ogni immagine successiva è compensata dalla precedente.
Un mouse ottico potrebbe utilizzare un sensore di immagine con una matrice di 18 × 18 pixel di pixel monocromatici. Il suo sensore normalmente condividerebbe lo stesso ASIC di quello utilizzato per la memorizzazione e l’elaborazione delle immagini. Un perfezionamento sarebbe accelerare il processo di correlazione utilizzando le informazioni provenienti da movimenti precedenti, e un altro perfezionamento sarebbe prevenire deadbands quando si muove lentamente aggiungendo interpolazione o frame-skipping.
Lo sviluppo del moderno mouse ottico presso Hewlett-Packard Co. è stato supportato da una serie di progetti correlati durante gli anni 1990 presso i laboratori HP. Nel 1992 William Holland ha ottenuto il brevetto statunitense 5.089.712 e John Johnel, William Holland, Kent Vincent, Rueiming Jamp e Richard Baldwin hanno ottenuto il brevetto statunitense 5.149.980 per aver misurato l’avanzamento lineare della carta in una stampante correlando immagini di fibre di carta. Ross R. Allen, David Beard, Mark T. Smith e Barclay J. Tullis hanno ottenuto brevetti statunitensi 5.578.813 (1996) e 5.644.139 (1997) per la navigazione ottica 2-dimensionale (cioè, misurazione della posizione) principi basati sulla rilevazione e correlazione microscopica, caratteristiche intrinseche della superficie su cui il sensore di navigazione viaggiato, e utilizzando misure di posizione di ciascuna estremità di un sensore di immagine lineare (documento) per ricostruire un’immagine del documento. Questo è il concetto di scansione a mano libera utilizzato nello scanner portatile HP CapShare 920. Descrivendo un mezzo ottico che ha superato esplicitamente i limiti di ruote, sfere e rulli utilizzati nei mouse per computer contemporanei, il mouse ottico è stato anticipato. Questi brevetti hanno costituito la base per il brevetto statunitense 5.729.008 (1998) assegnato a Travis N. Blalock, Richard A. Baumgartner, Thomas Hornak, Mark T. Smith e Barclay J. Tullis, dove il rilevamento delle immagini, l’elaborazione delle immagini e la correlazione delle immagini sono state realizzate da un circuito integrato per produrre una misurazione della posizione. La migliore precisione della navigazione ottica 2D, necessaria per l’applicazione della navigazione ottica alla misurazione precisa 2D di media (carta) advance nelle stampanti di grande formato HP DesignJet, è stata ulteriormente perfezionata nel brevetto statunitense 6,195,475 assegnato nel 2001 a Raymond G. Beausoleil, Jr., e Ross R. Allen.
Mentre la ricostruzione dell’immagine nell’applicazione di scansione del documento (Allen et al.) risoluzione richiesta dai navigatori ottici dell’ordine di 1 / 600th di un pollice, l’implementazione della misurazione della posizione ottica nei mouse per computer non solo beneficia delle riduzioni dei costi inerenti alla navigazione a risoluzione inferiore, ma gode anche del vantaggio del feedback visivo per l’utente della posizione del cursore sul display del computer. Nel 2002, Gary Gordon, Derek Knee, Rajeev Badyal e Jason Hartlove hanno ottenuto il brevetto statunitense 6.433.780 per un mouse ottico per computer che misurava la posizione utilizzando la correlazione delle immagini. Alcuni piccoli trackpad funzionano come un mouse ottico.