光学滑鼠里面设有一个相机，每秒钟拍摄上千张照片。在拍照之后，相机上的CMOS传感器会把照片传给数据信号处理器，而数据信号处理器将会根据这上千张的照片所改变的角度、图像变化等等做出分析，然后再将资料传达给电脑，进而移动电脑上的鼠标。
也同时也是为什么普遍的光学滑鼠在透明的玻璃桌子或者相对光滑的平面上，光学滑鼠无法正常运作。因为数据信号处理器察觉不出任何的变化，所以就不能告诉电脑要移动鼠标了。
其实不是每个光学滑鼠背后的光都是红色的。红色的普及化主要是因为红色的 LED 是最便宜的LED。同时，感光元件也对波长较长的红光特别敏感，所以在种种机缘巧合之下，光学滑鼠背后的光都普遍是红色的。
不过实际上，较高级的滑鼠上会搭配着波长更长的红外线的光。这样的设计，一来因为红外线在人类的视觉范围之外，所以就不会看到有那刺眼的红光；二来随着波长更长，增加了传感器的敏感度，进而也增加了滑鼠的敏感度，不过这种设计的滑鼠在价格上就相比普遍见到的红光滑鼠来得高了。
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