Das Herzstück wird auch als Focal Plane Array bezeichnet (kurz FPA) und ist eine Art Computerchip. Dieser ist wie ein kleiner Prozessor und regelt alle Rechenprozesse. Es handelt sich dabei um einen integrierten Bildsensor. Dieser kann Größen von 20000 bis zu 1 Million Pixel darstellen. Ein Pixel ist dabei ein 17 x 17 bis 35 x 35 μm² großes Mikrobolometer. Zwischen Objekt- und Eigentemperatur werden die 150 Nanometer dünnen thermischen Empfänger innerhalb von 10 ms um bis zu ein Fünftel erwärmt. Diese hohe Empfindlichkeit ist auf die extrem geringe Wärmekapazität in Verbindung mit einer guten Isolation der Infrarotkamera zurück zu führen. Dieser Bildsensor nimmt zweidimensionale Abbilder aus Licht auf elektrischem und mechanischem Wege auf. Diese Sensoren bestehen meist aus halbleiterbasierenden Stoffen, die mittleres Infrarot aufnehmen können.
Im Gegensatz zu andern Sensortypen ist der FPA sehr groß und nimmt viel Platz in der Wärmebildkamera ein. Dies liegt größtenteils an der hohen und erforderlichen Pixeldichte. Zudem benötigt der Sensor viele der kleinen Bumps. Sie steigern die Auflösung und die nötige Bildstärke.
Herausforderung für das FPA sind eben genau diese Bumps und Pitches. Sie sind meist sehr fein und können leicht kaputt gehen. Zudem die resultierenden Hochauflösenden Optik mit Objektfelderweiterung. man versucht zudem die Bumps und Pitches so sauber wie möglich zu halten, um Partikelverschmutzungen entgegen zu wirken.