Τα οπτικά IR είναι συσκευές ικανές να καταγράφουν, να εμφανίζουν ή να εκπέμπουν υπέρυθρη (IR) ακτινοβολία. Το μέσο με το οποίο τέτοια όργανα συγκεντρώνουν αυτή την αόρατη ενέργεια είναι τυπικά οπτικό, ένα κυρτό γυαλί που εστιάζει στην πηγή-στόχο. Τα οπτικά, ωστόσο, δεν είναι το μόνο μέσο. Η τεχνολογία IR είναι κυρίως μια ανάπτυξη μέσων αισθητήρων και αναλυτικής οθόνης.
Το υπέρυθρο είναι ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία λίγο πέρα από το ανθρώπινο εύρος του λεγόμενου ορατού φάσματος από το ιώδες έως το κόκκινο. Το μήκος κύματός του – η μέτρηση από κορυφή σε κορυφή οποιουδήποτε κύματος ενέργειας – είναι μεγαλύτερο από το κόκκινο. Τα υπέρυθρα κύματα είναι τόσο αντανακλάσεις συνηθισμένου φωτός από αντικείμενα, όσο και εκπομπές από αντικείμενα που παράγουν θερμότητα. Χρησιμοποιείται ευρέως εναλλακτικά με τον όρο «θερμική ακτινοβολία».
Το ανθρώπινο μάτι είναι μια οπτική συσκευή που μπορεί πραγματικά να «βλέπει» τις υπέρυθρες ακτίνες. Ο αισθητήρας του, ωστόσο – ένα στρώμα φωτοευαίσθητων κυττάρων μέσα στο μάτι που ονομάζεται αμφιβληστροειδής – δεν μπορεί να ανιχνεύσει τις υπέρυθρες ακτίνες. Η εφεύρεση της κάμερας ήταν απλώς μια μηχανική αναπαραγωγή του ματιού. Η υπέρυθρη φωτογραφία ενεργοποιήθηκε από τον αισθητήρα του, ένα φύλλο πλαστικού επικαλυμμένο με ευαίσθητες στο φως χημικές ουσίες και επιπλέον επικαλυμμένο με μια χημική ουσία που ανιχνεύει και εμποδίζει τη διέλευση των υπέρυθρων ακτίνων.
Τα σύγχρονα οπτικά IR χρησιμοποιούνται σε πολλές στρατιωτικές, βιομηχανικές και επιστημονικές εφαρμογές. Χρησιμοποιούνται επίσης σε πολλά gadgets για καταναλωτές. Τα φορητά τηλεχειριστήρια εκπέμπουν παλμούς υπέρυθρου φωτός εστιασμένους μέσω ενός μικρού φακού προς συσκευές όπως τηλεοράσεις εξοπλισμένες με αισθητήρες. Τα υπέρυθρα θερμόμετρα κουζίνας χωρίς επαφή εστιάζουν την υπέρυθρη ακτινοβολία που εκπέμπεται από τρόφιμα και άλλα ζεστά οικιακά αντικείμενα σε έναν αισθητήρα για μετατροπή σε αντίστοιχη ένδειξη θερμοκρασίας. Εξωτερικά προσαρτημένα φίλτρα που εμποδίζουν το υπέρυθρο φως είναι διαθέσιμα για ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές.
Μια στρατιωτική χρήση των οπτικών υπερύθρων είναι ο πύραυλος «αναζήτησης θερμότητας», ο οποίος ανιχνεύει την υπέρυθρη υπογραφή ενός στόχου, όπως η εξάτμιση ενός εχθρικού αεροπλάνου και αυτόματα ελιγμούς της πτήσης του πυραύλου προς αυτόν. Ένα άλλο γνωστό οπτικό προϊόν, διαθέσιμο και για άλλα επαγγέλματα, είναι τα γυαλιά ή τα κιάλια «νυχτερινής όρασης». Τα μοντέλα στρατιωτικού επιπέδου μπορούν να δουν υπέρυθρες πηγές. Τα περισσότερα εμπορικά μοντέλα, ωστόσο, δεν είναι αληθινές συσκευές υπερύθρων και χρησιμοποιούν μόνο τη βασική τεχνολογία ενίσχυσης του ορατού φωτός.
Ο βασικότερος σκοπός της, η τεχνολογία υπέρυθρων είναι η ανίχνευση και η αναλυτική απεικόνιση της θερμότητας, την οποία οι άνθρωποι μπορούν να αισθανθούν ωμά αλλά όχι να δουν. Η οπτική υπερύθρων εφαρμόζεται ευρύτερα στη θερμογραφία, στην γραφική απεικόνιση ή στην καταγραφή διαφορών θερμοκρασίας. Μια κάμερα είναι κατασκευασμένη με μια σειρά από αισθητήρες υπερύθρων, των οποίων τα δεδομένα που συλλέγονται ψηφιοποιούνται και αποστέλλονται σε έναν υπολογιστή. Ο υπολογιστής αναλύει τις πληροφορίες και αναδομεί την εμφανιζόμενη εικόνα σε μια διαβαθμισμένη αναπαράσταση ορατών χρωμάτων που ερμηνεύεται εύκολα από έναν άνθρωπο. Η θερμογραφία χρησιμοποιείται για τη μελέτη της απαγωγής θερμότητας σε βιολογικά ζώα ή μηχανικά συστήματα, καθώς και για την ανάλυση της ακεραιότητας και της καταπόνησης των δομικών υλικών.
Τα πιο πολύπλοκα και ακριβή οπτικά υπερύθρων βρίσκονται στα αστρονομικά τηλεσκόπια. Μερικοί βρίσκονται σε τροχιά δορυφόρους που κατευθύνονται προς τη γη για μελέτη του κλίματος. Όλα βρίσκονται σε μεγάλα υψόμετρα, όπως σε βουνοκορφές ή σε αεροσκάφη αεριωθούμενων αεροσκαφών, επειδή οι υδρατμοί στην ατμόσφαιρα απορροφούν εύκολα την υπέρυθρη ακτινοβολία. Η τεχνολογική τους πολυπλοκότητα χρειάζεται εν μέρει για να βλέπεις εξαιρετικά μακρινά και αμυδρά αντικείμενα. Έχουν επίσης σχεδιαστεί για να απομονώνουν την καυτή, υπέρυθρη ακτινοβολία από αστέρια και άλλα αστρικά αντικείμενα για ανάλυση — δηλαδή, να εξαλείφουν κάθε άλλη ακτινοβολία, συμπεριλαμβανομένου του οπτικού φωτός.