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A diferencia de los dispositivos de visión nocturna de 1.ª, 2.ª o posteriores generaciones y de los aparatos digitales, las cámaras térmicas no necesitan luz residual para funcionar. Al igual que en otros modelos, estas cámaras no intensifican la luz proyectada por los objetos, sino que reflejan sus emisiones de calor. Por eso funcionan incluso en ausencia total de luz, con niebla o bajo la lluvia.

Aparte de su uso por militares y fuerzas de seguridad, las cámaras termográficas también se emplean para verificar el aislamiento térmico de los edificios. Los bomberos y la policía usan estas cámaras para buscar a personas desaparecidas o focos de combustión tras un incendio. Los cazadores y los agricultores las usan para detectar la presencia de cervatillos durante las frías horas matutinas y salvarlos antes de segar los campos.

Y para la industria, la tecnología termográfica va ganando cada vez más interés. Permite detectar de manera rápida y exacta fugas de agua e incluso gas en las instalaciones. En parte, también sirven para comprobar el funcionamiento de motores, por ejemplo, para detectar sobrecalentamientos a tiempo.

Naturalmente, las cámaras termográficas también se emplean para caza nocturna: en la caza al rececho se usan para explorar los campos y los lindes del bosque en busca de animales que, de otro modo, podrían espantarse. La búsqueda del animal, y también su sufrimiento, terminan más rápido en recorridos cortos por los lindes del bosque que en rastreos a plena luz del día.

La imagen se representa de una manera diferente a aquella de los dispositivos de visión nocturna con tubo intensificador de la imagen. En este caso se puede escoger entre distintos esquemas de colores. Por ejemplo, las emisiones térmicas de personas o animales pueden representarse en blanco o negro, la denominada configuración "white hot" o "black hot". En este caso, el entorno se ve en blanco y negro, pero difuminado. Otra posibilidad es visualizar las diferencias de temperatura en diferentes colores, lo que resulta especialmente útil para la búsqueda de fugas de calor en edificios o de focos de combustión tras un incendio.

La función del zoom digital permite además ampliar una sección de la imagen para poder identificar más detalles. Si bien la calidad de la imagen no es comparable a la de los dispositivos de visión nocturna de 2.ª generación, es suficiente como para poder identificar fuentes de calor que no son visibles con estos dispositivos, como, por ejemplo, un grupo de jabalís en un maizal.