Moderne oberflächenunabhängige optische Mäuse arbeiten mit einem optoelektronischen Sensor (im Wesentlichen eine winzige Videokamera mit niedriger Auflösung), der nacheinander Bilder der Oberfläche aufnimmt, auf der die Maus arbeitet. Als die Rechenleistung billiger wurde, war es möglich, leistungsfähigere spezielle Bildverarbeitungschips in die Maus selbst einzubauen. Dieser Fortschritt ermöglichte es der Maus, Relativbewegungen auf einer Vielzahl von Oberflächen zu erkennen und die Bewegung der Maus in die Bewegung des Cursors umzuwandeln, wodurch ein spezielles Mauspad überflüssig wurde. Ein oberflächenunabhängiges optisches Mausdesign mit kohärentem Licht wurde 1988 von Stephen B. Jackson bei Xerox patentiert.
Die ersten im Handel erhältlichen, modernen optischen Computermäuse waren die Microsoft IntelliMouse mit IntelliEye und IntelliMouse Explorer, die 1999 auf der Grundlage einer von Hewlett-Packard entwickelten Technologie eingeführt wurden. Sie funktionierte auf fast jeder Oberfläche und stellte eine willkommene Verbesserung gegenüber mechanischen Mäusen dar, die Schmutz aufnahmen, unberechenbar waren, zu grober Handhabung einluden und häufig auseinander genommen und gereinigt werden mussten. Andere Hersteller folgten bald dem Beispiel von Microsoft und verwendeten Komponenten, die von der HP-Ausgründung Agilent Technologies hergestellt wurden, und im Laufe der nächsten Jahre wurden mechanische Mäuse überflüssig.
Die Technologie, die der modernen optischen Computermaus zugrunde liegt, ist als digitale Bildkorrelation bekannt, eine Technologie, die von der Verteidigungsindustrie zur Verfolgung militärischer Ziele entwickelt wurde. Eine einfache Binärbildversion der digitalen Bildkorrelation wurde 1980 in der optischen Maus von Lyon verwendet. Optische Mäuse verwenden Bildsensoren, um natürlich vorkommende Texturen in Materialien wie Holz, Stoff, Mauspads und Formica abzubilden. Diese Oberflächen werfen, wenn sie von einer Leuchtdiode im Streiflicht beleuchtet werden, deutliche Schatten, die an eine bei Sonnenuntergang beleuchtete Hügellandschaft erinnern. Die Bilder dieser Oberflächen werden in kontinuierlicher Folge aufgenommen und miteinander verglichen, um festzustellen, wie weit sich die Maus bewegt hat.
Um zu verstehen, wie der optische Fluss in optischen Mäusen verwendet wird, stellen Sie sich zwei Fotos desselben Objekts vor, die nur leicht voneinander versetzt sind. Legen Sie beide Fotos auf einen Leuchttisch, um sie durchsichtig zu machen, und schieben Sie das eine über das andere, bis ihre Bilder übereinander liegen. Das Ausmaß, in dem die Ränder des einen Fotos über das andere hinausragen, stellt den Versatz zwischen den Bildern dar, und im Falle einer optischen Computermaus die Entfernung, die sie zurückgelegt hat.
Optische Mäuse nehmen eintausend aufeinander folgende Bilder oder mehr pro Sekunde auf. Je nachdem, wie schnell sich die Maus bewegt, weicht jedes Bild um einen Bruchteil eines Pixels oder sogar um mehrere Pixel vom vorherigen ab. Optische Mäuse verarbeiten diese Bilder mathematisch mit Hilfe der Kreuzkorrelation, um zu berechnen, um wie viel jedes aufeinanderfolgende Bild vom vorherigen abweicht.
Eine optische Maus könnte einen Bildsensor mit einer 18 × 18 Pixel großen Anordnung monochromatischer Pixel verwenden. Der Sensor würde normalerweise denselben ASIC benutzen, der auch für die Speicherung und Verarbeitung der Bilder verwendet wird. Eine Verfeinerung würde darin bestehen, den Korrelationsprozess zu beschleunigen, indem Informationen aus früheren Bewegungen verwendet werden, und eine andere Verfeinerung würde darin bestehen, Deadbands bei langsamen Bewegungen durch Interpolation oder Frame-Skipping zu verhindern.
Die Entwicklung der modernen optischen Maus bei Hewlett-Packard Co. wurde durch eine Reihe verwandter Projekte in den 1990er Jahren bei HP Laboratories unterstützt. 1992 erhielt William Holland das US-Patent 5,089,712, und John Ertel, William Holland, Kent Vincent, Rueiming Jamp und Richard Baldwin erhielten das US-Patent 5,149,980 für die Messung des linearen Papiervorschubs in einem Drucker durch Korrelation von Bildern von Papierfasern. Ross R. Allen, David Beard, Mark T. Smith und Barclay J. Tullis erhielten die US-Patente 5.578.813 (1996) und 5.644.139 (1997) für zweidimensionale optische Navigationsprinzipien (d.h. Positionsmessungen), die auf der Erkennung und Korrelation mikroskopischer, inhärenter Merkmale der Oberfläche beruhen, über die sich der Navigationssensor bewegte, und auf der Verwendung von Positionsmessungen an jedem Ende eines linearen (Dokumenten-)Bildsensors, um ein Bild des Dokuments zu rekonstruieren. Dies ist das Konzept des Freihandscannens, das im HP CapShare 920 Handscanner verwendet wird. Durch die Beschreibung eines optischen Mittels, das die Beschränkungen von Rädern, Kugeln und Rollen, die in heutigen Computermäusen verwendet werden, ausdrücklich überwindet, wurde die optische Maus vorweggenommen. Diese Patente bildeten die Grundlage für das US-Patent 5.729.008 (1998), das Travis N. Blalock, Richard A. Baumgartner, Thomas Hornak, Mark T. Smith und Barclay J. Tullis erteilt wurde, und in dem die Erfassung von Oberflächenmerkmalen, die Bildverarbeitung und die Bildkorrelation durch einen integrierten Schaltkreis realisiert wurden, um eine Positionsmessung durchzuführen. Die verbesserte Präzision der optischen 2D-Navigation, die für die Anwendung der optischen Navigation zur präzisen 2D-Messung von Medien (Papier) in HP DesignJet-Großformatdruckern erforderlich ist, wurde im US-Patent 6,195,475, das 2001 an Raymond G. Beausoleil, Jr, und Ross R. Allen erteilt wurde.
Während die Rekonstruktion des Bildes in der Anwendung zum Scannen von Dokumenten (Allen et al.) eine Auflösung der optischen Navigationsgeräte in der Größenordnung von 1/600stel Zoll erforderte, profitiert die Implementierung der optischen Positionsmessung in Computermäusen nicht nur von den Kostensenkungen, die mit der Navigation bei geringerer Auflösung verbunden sind, sondern auch von der visuellen Rückmeldung der Cursorposition auf dem Computerbildschirm. Im Jahr 2002 erhielten Gary Gordon, Derek Knee, Rajeev Badyal und Jason Hartlove das US-Patent 6.433.780 für eine optische Computermaus, die die Position mithilfe von Bildkorrelation misst. Einige kleine Trackpads funktionieren wie eine optische Maus.