I moderni mouse ottici indipendenti dalla superficie funzionano usando un sensore optoelettronico (essenzialmente, una piccola videocamera a bassa risoluzione) per prendere immagini successive della superficie sulla quale il mouse opera. Man mano che la potenza di calcolo è diventata più economica, è stato possibile incorporare chip di elaborazione delle immagini più potenti nel mouse stesso. Questo progresso 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 design di mouse ottico a luce coerente indipendente dalla superficie fu brevettato da Stephen B. Jackson alla Xerox nel 1988.
I primi mouse ottici moderni per computer disponibili in commercio furono il Microsoft IntelliMouse con IntelliEye e IntelliMouse Explorer, introdotto nel 1999 usando la tecnologia sviluppata da Hewlett-Packard. Funzionava su quasi tutte le superfici e rappresentava un gradito miglioramento rispetto ai mouse meccanici, che raccoglievano lo sporco, si muovevano in modo capriccioso, invitavano a maneggiarli in modo brusco e dovevano essere smontati e puliti spesso. Altri produttori seguirono presto l’esempio di Microsoft usando componenti prodotti da Agilent Technologies, spin-off di HP, e nei prossimi anni i mouse meccanici divennero obsoleti.
La tecnologia alla base del moderno mouse ottico per computer è nota come correlazione di immagini digitali, una tecnologia sperimentata dall’industria della difesa per tracciare obiettivi militari. Una semplice versione ad immagine binaria della correlazione di immagini digitali è stata usata nel mouse ottico Lyon del 1980. I mouse ottici usano sensori d’immagine per visualizzare le texture che si verificano naturalmente in materiali come il legno, il tessuto, i tappetini per il mouse e la Formica. Queste superfici, quando sono illuminate ad un angolo radente da un diodo che emette luce, gettano 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 quanto si è spostato il mouse.
Per capire come viene utilizzato il flusso ottico nei mouse ottici, immaginate due fotografie dello stesso oggetto, ma leggermente sfalsate l’una dall’altra. Mettete entrambe le fotografie su un tavolo luminoso per renderle trasparenti, e fatele scorrere una sull’altra finché le loro immagini non si allineano. La quantità che i bordi di una fotografia sporgono dall’altra rappresenta l’offset tra le immagini e, nel caso di un mouse ottico, la distanza che si è spostata.
I mouse ottici catturano mille immagini successive o più al secondo. A seconda della velocità con cui il mouse si muove, ogni immagine sarà spostata dalla precedente di una frazione di pixel o di parecchi pixel. I mouse ottici elaborano matematicamente queste immagini usando la correlazione incrociata per calcolare di quanto ogni immagine successiva è spostata dalla precedente.
Un mouse ottico potrebbe usare un sensore di immagine con una matrice di 18 × 18 pixel di pixel monocromatici. Il suo sensore condividerebbe normalmente lo stesso ASIC utilizzato per memorizzare ed elaborare le immagini. Un perfezionamento consisterebbe nell’accelerare il processo di correlazione utilizzando le informazioni dei movimenti precedenti, e un altro perfezionamento consisterebbe nel prevenire le bande morte quando ci si muove lentamente aggiungendo l’interpolazione o il salto di fotogramma.
Lo sviluppo del moderno mouse ottico alla Hewlett-Packard Co. è stato sostenuto da una serie di progetti correlati durante gli anni ’90 presso gli HP Laboratories. Nel 1992 William Holland ottenne il brevetto USA 5.089.712 e John Ertel, William Holland, Kent Vincent, Rueiming Jamp e Richard Baldwin ottennero il brevetto USA 5.149.980 per la misurazione dell’avanzamento lineare della carta in una stampante correlando le immagini delle fibre di carta. Ross R. Allen, David Beard, Mark T. Smith, e Barclay J. Tullis hanno ottenuto i brevetti USA 5,578,813 (1996) e 5,644,139 (1997) per principi di navigazione ottica bidimensionale (cioè di misurazione della posizione) basati sul rilevamento e sulla correlazione di caratteristiche microscopiche e intrinseche della superficie sulla quale il sensore di navigazione ha viaggiato, e sull’uso di misurazioni della posizione di ogni 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 superava esplicitamente le limitazioni di ruote, sfere e rulli utilizzati nei mouse contemporanei per computer, il mouse ottico è stato anticipato. Questi brevetti hanno costituito la base per il brevetto USA 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 caratteristiche della superficie, l’elaborazione delle immagini e la correlazione delle immagini è stata realizzata da un circuito integrato per produrre una misurazione della posizione. Una migliore precisione della navigazione ottica 2D, necessaria per l’applicazione della navigazione ottica alla misurazione precisa 2D dell’avanzamento dei supporti (carta) nelle stampanti di grande formato HP DesignJet, è stata ulteriormente perfezionata nel brevetto USA 6.195.475 assegnato nel 2001 a Raymond G. Beausoleil, Jr, e Ross R. Allen.
Mentre la ricostruzione dell’immagine nell’applicazione di scansione dei documenti (Allen et al.) richiedeva una risoluzione dei navigatori ottici dell’ordine di 1/600 di pollice, l’implementazione della misurazione ottica della posizione nei mouse per computer non solo beneficia delle riduzioni dei costi inerenti alla navigazione a una risoluzione inferiore, ma gode anche del vantaggio del feedback visivo all’utente della posizione del cursore sul display del computer. Nel 2002, Gary Gordon, Derek Knee, Rajeev Badyal e Jason Hartlove hanno ottenuto il brevetto USA 6,433,780 per un mouse ottico per computer che misurava la posizione usando la correlazione delle immagini. Alcuni piccoli trackpad funzionano come un mouse ottico.