根据成像要求，相机可能包含多个CMOS传感器，以提高分辨率或性能。例如，有新款3D相机包含四个CMOS传感器来生成高质量3D图像。更复杂的3D相机系统，其内部电源可以产生超过60 W的热量。加上太阳辐射，户外3D相机组件往往需要在超过其温度限制的条件下运行。
因此，这些相机系统必须冷却，以最大限度地降低热量的产生。优先考虑将每个CMOS传感器冷却到其热耐受限以下，以优化图像质量。这需要具有足够冷却能力的解决方案，以高效冷却四个CMOS传感器，并将所有敏感电子元件的热量散发到周围环境中。
热像仪对热噪声非常敏感。热像仪检测的是辐射热，因此来自无源元件本身的热量都会影响成像。热管理系统必须能够为内部组件快速散热，包括探测器和视频处理器。高性能热管理系统使热像仪能够以高达0.025°C的精度检测热辐射。
热像仪的小型化趋势是影响热负荷的另一个重要因素。为了提高性能和功能，现代安防摄像头往往需要以更小的尺寸配备更多的电子设备。空间限制会在增加热流密度的同时，对空气流通带来负面影响。空气流通的限制使热管理设计变得低效，无法有效冷却，从而使图像传感器温度高于其最高工作温度。
热电器件等冷却组件也会向散热路径增加热量，这就需要更强大的热交换器来将热量散发到空气环境中。气流的考量非常重要，需要它们充分耗散热量，以降低热交换器热侧的热阻。风扇或液体热交换器增加了成本，并且需要在空间本已有限的设计中争夺空间，这可能会带来挑战。
利用珀耳帖效应，热电冷却器可以有效地为敏感元件散热
此外，同样影响气流的还有组件完全密封的相机设计。这样做是为了使相机能够承受水、液体、灰尘或污垢等外部环境。完全密封的设计，为热敏元件的散热带来了更大挑战。大多数情况下，外壳必须具有热传导路径，如冷板，通过散热器或热管传导热量。
冷却重要组件的过程可能会导致其表面低于露点，从而产生冷凝，带来有害的水分。构建保护性的外部环境，以防止湿气、冷凝和其他外部污染物进入，对于保护相机敏感电子元件至关重要。此外，还必须不惜一切代价避免材料放气，因为它会污染相机的镜头。在设计阶段，就必须考虑尽量减少可能排气的材料，如界面材料或导线绝缘材料等。
普通标准散热器无法将设备冷却到环境温度以下，因而不能作为独立装置满足热像仪的需求，为其提供温度控制。热电冷却器等主动热电设备与无源热交换器结合使用，可以为热像仪探测器提供局部冷却。热电冷却器利用珀耳帖效应产生温差，从热交换器热侧温度测量，可将探测器温度降低约40°C。
然后，热量需要通过散热器、风扇等散热装置传递到周围的空气中（这个过程会增加能耗）。但是，利用风扇确保热侧散热器不会饱和至关重要。否则，热量会回流到器件端，导致升温。显然，需要对系统进行优化以提高散热性能系数。
随着政府和私人安全机构对视频监控的应用增长，户外摄像头的用量大幅增加
由于标准热电器件无法在高温室外应用中高效运行，因此在热像仪应用中对成像探测器进行局部冷却并非易事。在高温下，用于构建热电器件的材料（包括焊料和铜母线），会扩散到热电器件中。这将导致标准热电器件最终失效。
热电冷却器解决方案
下一代热电冷却器将具有坚固的结构，使其能够应对恶劣的应用环境。有些热电冷却器可以在高达150°C的温度下运行，这超过大多数室外应用。
下一代热电冷却器采用了碲化铋半导体材料和导热氧化铝陶瓷，与传统热电冷却器相比，可将冷却能力提高10%。与标准热电材料相比，这些固态热泵具有更高的热绝缘屏障，可将温差（ΔT）提高5 K。增强的热电材料加上坚固的结构，可以防止下一代热电冷却器在高温环境中的性能退化，这是当前标准热电冷却器的常见问题。
热电冷却器可将关键的CMOS传感器温度相对散热器的热侧温度降低约40°C
