Les souris optiques modernes indépendantes de la surface fonctionnent en utilisant un capteur optoélectronique (essentiellement, une minuscule caméra vidéo à basse résolution) pour prendre des images successives de la surface sur laquelle la souris fonctionne. La puissance de calcul étant de moins en moins chère, il est devenu possible d’intégrer des puces de traitement d’image spécialisées plus puissantes dans la souris elle-même. Cette avancée a permis à la souris de détecter le mouvement relatif sur une grande variété de surfaces, traduisant le mouvement de la souris en mouvement du curseur et éliminant le besoin d’un tapis de souris spécial. Une conception de souris optique à lumière cohérente indépendante de la surface a été brevetée par Stephen B. Jackson chez Xerox en 1988.
Les premières souris informatiques optiques modernes disponibles dans le commerce ont été l’IntelliMouse de Microsoft avec IntelliEye et IntelliMouse Explorer, introduite en 1999 en utilisant une technologie développée par Hewlett-Packard. Elle fonctionnait sur presque toutes les surfaces et représentait une amélioration bienvenue par rapport aux souris mécaniques, qui ramassaient la saleté, se déplaçaient capricieusement, étaient sujettes à des manipulations brutales et devaient être démontées et nettoyées fréquemment. D’autres fabricants n’ont pas tardé à suivre l’exemple de Microsoft en utilisant des composants fabriqués par la spin-off de HP, Agilent Technologies, et au cours des années suivantes, les souris mécaniques sont devenues obsolètes.
La technologie sous-jacente à la souris d’ordinateur optique moderne est connue sous le nom de corrélation d’images numériques, une technologie inaugurée par l’industrie de la défense pour le suivi des cibles militaires. Une version simple à image binaire de la corrélation d’images numériques était utilisée dans la souris optique de Lyon de 1980. Les souris optiques utilisent des capteurs d’images pour reproduire la texture naturelle de matériaux tels que le bois, le tissu, les tapis de souris et le formica. Ces surfaces, lorsqu’elles sont éclairées à un angle rasant par une diode électroluminescente, projettent des ombres distinctes qui ressemblent à un terrain vallonné éclairé au coucher du soleil. Les images de ces surfaces sont capturées en succession continue et comparées entre elles pour déterminer la distance parcourue par la souris.
Pour comprendre comment le flux optique est utilisé dans les souris optiques, imaginez deux photographies du même objet, sauf qu’elles sont légèrement décalées l’une par rapport à l’autre. Placez les deux photographies sur une table lumineuse pour les rendre transparentes, et faites glisser l’une sur l’autre jusqu’à ce que leurs images s’alignent. La quantité que les bords d’une photographie surplombent l’autre représente le décalage entre les images et, dans le cas d’une souris optique d’ordinateur, la distance qu’elle a parcourue.
Les souris optiques capturent mille images successives ou plus par seconde. Selon la vitesse de déplacement de la souris, chaque image sera décalée par rapport à la précédente d’une fraction de pixel ou jusqu’à plusieurs pixels. Les souris optiques traitent mathématiquement ces images en utilisant la corrélation croisée pour calculer de combien chaque image successive est décalée par rapport à la précédente.
Une souris optique pourrait utiliser un capteur d’image ayant un réseau de 18 × 18 pixels monochromatiques. Son capteur partagerait normalement le même ASIC que celui utilisé pour le stockage et le traitement des images. Un raffinement consisterait à accélérer le processus de corrélation en utilisant les informations des mouvements précédents, et un autre raffinement consisterait à empêcher les bandes mortes lors de mouvements lents en ajoutant une interpolation ou un saut d’image.
Le développement de la souris optique moderne chez Hewlett-Packard Co. a été soutenu par une succession de projets connexes au cours des années 1990 dans les laboratoires HP. En 1992, William Holland a obtenu le brevet américain 5,089,712 et John Ertel, William Holland, Kent Vincent, Rueiming Jamp et Richard Baldwin ont obtenu le brevet américain 5,149,980 pour mesurer l’avance linéaire du papier dans une imprimante en corrélant les images des fibres du papier. Ross R. Allen, David Beard, Mark T. Smith et Barclay J. Tullis ont obtenu les brevets américains 5,578,813 (1996) et 5,644,139 (1997) pour des principes de navigation optique bidimensionnelle (c’est-à-dire de mesure de position) basés sur la détection et la corrélation de caractéristiques microscopiques inhérentes à la surface sur laquelle le capteur de navigation se déplace, et sur l’utilisation des mesures de position de chaque extrémité d’un capteur d’image linéaire (document) pour reconstruire une image du document. Il s’agit du concept de numérisation à main levée utilisé dans le scanner portable HP CapShare 920. En décrivant un moyen optique qui surmonte explicitement les limites des roues, des billes et des rouleaux utilisés dans les souris d’ordinateur contemporaines, la souris optique a été anticipée. Ces brevets ont servi de base au brevet américain 5,729,008 (1998) attribué à Travis N. Blalock, Richard A. Baumgartner, Thomas Hornak, Mark T. Smith et Barclay J. Tullis, dans lequel la détection d’images de caractéristiques de surface, le traitement d’images et la corrélation d’images ont été réalisés par un circuit intégré pour produire une mesure de position. L’amélioration de la précision de la navigation optique en 2D, nécessaire pour l’application de la navigation optique à la mesure précise en 2D de l’avance du support (papier) dans les imprimantes grand format HP DesignJet, a été affinée dans le brevet américain 6,195,475 attribué en 2001 à Raymond G. Beausoleil, Jr. et Ross R. Allen, et Ross R. Allen.
Alors que la reconstruction de l’image dans l’application de balayage de documents (Allen et al.) nécessitait une résolution des navigateurs optiques de l’ordre de 1/600e de pouce, la mise en œuvre de la mesure optique de la position dans les souris d’ordinateur bénéficie non seulement des réductions de coûts inhérentes à la navigation à une résolution inférieure, mais jouit également de l’avantage d’un retour visuel à l’utilisateur de la position du curseur sur l’écran de l’ordinateur. En 2002, Gary Gordon, Derek Knee, Rajeev Badyal et Jason Hartlove ont obtenu le brevet américain 6,433,780 pour une souris d’ordinateur optique qui mesure la position en utilisant la corrélation d’images. Certains petits trackpads fonctionnent comme une souris optique.