היכולת של חומרים מסוימים לפלוט אלקטרונים כאשר פוגע בהם אור תת-אדום נתגלתה לראשונה על ידי איש האשכולות ההודי המפורסם ג'אגדיש צ'נדרה בוס ב-1901, אשר צפה באפקט הזה בחומר גלנה, הידוע כיום כליד סולפיד (lead sulfide), או PbS. לגילוי זה היו יישומים מעטים באותו זמן, כך שבוס איפשר לפטנט שרשם עליו ב-1904 לפוג.
ההצגה של המכפילור (photomultiplier) ב-1930, הפועל כמגבר של הפליטה האלקטרונית שגורם האור, סיפקה את הפתרון המעשי הראשון לחישה וגילוי של קרינה תת-אדומה, זאת כאשר משלבים אותו עם שכבה של גלנה כפוטוקתודה. באמצעות הגברת הסיגנל החשמלי שפולטת הפוטוקתודה (פי מיליונים), המכפילור איפשר לייצר פלט שימושי שניתן לרתום אותו לגילוי של עצמים חמים במרחקים גדולים. פריצת דרך טכנולוגית זאת התניעה מחקר ופיתוח במספר מדינות, במיוחד בבריטניה וגרמניה, שם ראו אותה כפתרון פוטנציאלי לבעיה של גילוי מפציצי לילה.
בממלכה המאוחדת, המחקר התמהמה, כאשר אפילו חברי קבוצת המחקר הראשית במעבדות קוונדיש הביעו את רצונם לעבוד על פרויקטים אחרים, במיוחד אחרי שהתבהר שטכנולוגיית המכ"ם היא פתרון טוב יותר. אף על פי כן, פרדריק לינדמן, חביבו של וינסטון צ'רצ'יל בוועידת טיזארד, נשאר מחויב לטכנולוגיית הגילוי של אור תת-אדום והפך למתנגד של שאר חברי הוועידה שדחפו לפיתוח טכנולוגיית המכ"ם. בסופו של יום, חברי הוועדה השאירו את לינדמן מחוץ ללוח התורנויות, כאשר מי שהחליפו במשרה היה מומחה הרדיו הנודע אדוארד אפלטון.
בגרמניה, פיתוח טכנולוגיית המכ"ם לא זכה לתמיכה רחבה כמו בממלכה המאוחדת, והתחרה בפיתוחים של גלאי תת-אדום בשנות ה-30. את המחקר על גילוי וחישת תת-אדום הוביל בראש ובראשונה אדגר קוטצ'ר באוניברסיטת ברלין, שעבד בשיתוף פעולה עם חברת AEG. ב-1940 הם פיתחו בהצלחה פתרון אחד, ה-Spanner Anlage, שהורכב מגלאי מבוסס מכפילור שממוקם מקדימה לתא הטייס, מסנן אופטי שנועד להגביל את האור הנקלט בגלאי לתחום התת-אדום, וזרקור כדי לצפות במטרה בלילה בטווחים קצרים. כיוון שציוד זה סיפק גם תאורה כדי להבחין במטרה בחשכה, טכנולוגיה זו לא יכולה להיחשב כאמצעי ראיית לילה פסיבי מודרני. ה-Spanner Anlage הותאם למספר קטן של מטוסי מסרשמיט Bf 110 ודורניר Do 17, אולם הציוד הוכח כחסר שימוש לחלוטין שכן הטייסים התלוננו על כך שהגלאי הבחין במטרה רק במרחק של 200 מטר, בשלב שבו הם ממילא כבר הבחינו בו. רק 15 יחידות של מערכת זו נבנו, ובסופו של דבר היא יצאה לגמרי משימוש עם השיפור במערכות המכ"ם המוטסות בשנת 1942.
ב-AEG עבדו גם על התאמת מערכות דומות לשימוש בטנקים, והכניסו לשימוש מספר דגמים במהלך המלחמה, עם ייצור מוגבל של ה-FG 1250 החל מ-1943. עבודה זאת הגיעה לשיאה בהצגת כוונת הנשק ה-Zielgerät 1229 (שכונתה גם ה"ערפד") ב-1945, שנועדה לשימוש לילי ביחד עם רובה הסער StG 44.
ראשי ביות גרמניים.
האמצעים הטכנולוגיים שהוזכרו לעיל הם כולם גלאים (detector), לא ראשי ביות (seeker). הם הפיקו אות שמציין את הכיוון הכללי למטרה, או, במקרה של מכשירים מאוחרים יותר, הפיקו דמות של המטרה. ההנחיה הייתה לגמרי ידנית באמצעות מפעיל שצופה בדמות. במהלך מלחמת העולם השנייה, נעשו בגרמניה מספר ניסיונות להפיק מערכת ביות אוטומטית לחלוטין, הן לשימוש נגד מטוסים והן לשימוש נגד ספינות. אמצעים אלו היו עדיין בשלבי פיתוח כאשר המלחמה הסתיימה; אף על פי שכמה היו מוכנים לשימוש, לא נעשתה כל עבודה על התאמתם לטיל ונשארה עבודת פיתוח רבה לפני שיהיה ניתן לעשות בהם שימוש כמערכת נשק מבצעית. אף על פי כן, דוח מקיץ 1944 שנמסר למשרד התעופה הגרמני קבע שאמצעים אלו היו בשלב פיתוח מתקדם בהרבה מאשר מערכות מתחרות המבוססות על שיטות מכ"מיות או אקוסטיות.
לאחר שזיהו את יתרונותיה של מערכת ביות תת-אדום, קבוצת המחקר החלה במספר מחקרים תאורטיים על ההיתכנות של מערכת כזאת, והתחילה לבחון את הפליטה של קרינה ממטרות. מחקר זה הוביל לתוצאה הפרקטית שעיקר הקרינה התת-אדומה הנפלטת ממנוע הבוכנה של מטוסים נע בטווח אורכי הגל שבין 3 ל-4.5 מיקרומטרים. הסילון הנפלט מצינורות הפליטה פלט גם קרינה חזקה, אך הוא התקרר במהירות באוויר כך שהוא לא הציג מטרה שגויה למערכת. מחקרים נעשו גם על בליעה אטמוספירית, אשר הדגימו שהאוויר באופן כללי יותר שקוף לקרינה תת-אדומה מאשר לאור נראה, אף על פי שהנוכחות של אדי מים ופחמן דו-חמצני גרמו למספר ירידות חדות בשקיפות בתדרים מסוימים (האזורים הספקטרליים בהם השפעת הגזים הללו הייתה אפסית כונו "חלונות אטמוספיריים"). לבסוף הם עסקו בבעיה של מקורות רקע של קרינה תת-אדומה, למשל ההחזרות מעננים (עננים, שמורכבים מאדי מים, הם מחזירים מצוינים של קרינה תת-אדומה) ואפקטים דומים, והסיקו שהבעיה ראויה לבחינה רצינית בגלל האופן החזק שבו מקורות הרקע השתנו לרוחב השמיים. המחקר הוביל למסקנה שראש ביות תת-אדום יוכל להתביית על מפציץ תלת-מנועי ממרחק 5 קילומטרים (3.1 מייל) ובדיוק של 1⁄10 מעלה, מה שהפך את ראש הביות הזה למערכת רצויה מאוד.
הצוות של קוטצ'ר פיתח בשיתוף פעולה עם חברת Eletroacustic מקייל מערכת שזכתה לשם "Hamburg", ועברה הכנות להתקנה בפצצה הדואה Blohm &amp; Voss BV 143 על מנת להפיק טיל שגר ושכח אוטומטי נגד ספינות. גרסה יותר מתקדמת אפשרה לראש הביות להיות מכוון על ידי מפעילו לכיוון שונה מציר הטיל בלבד על מנת "להינעל" על מטרה שנמצאת בצדדים, מבלי לטוס אליה ישירות. עם זאת, תהליך שיגור זה היה כרוך בהתמודדות עם הבעיה שבעת ששוחררה הפצצה היא נעה לאט מדי מכדי שמשטחי הניהוג האווירודינמיים יוכלו לשלוט בה, כך שהמטרה לפעמים חמקה משדה הראייה של ראש הביות. החברה פיתחה גם מרעום קרבה, מבוסס קרינת IR, שפעל באמצעות הצבת גלאים נוספים המצביעים רדיאלית החוצה מציר הטיל, אשר אתחל את תהליך התפוצצות ראש הקרב כאשר עוצמת האות שמתפתח בגלאים החלה לרדת, מה שקורה כאשר הטיל חולף על פני המטרה (מגיע למרחק מינימלי ממנה). הייתה עבודה על פיתוח חיישן יחיד לשתי המשימות במקום שימוש בשתיים נפרדים.
חברות אחרות המשיכו את העבודה של Eletroacustic ופיתחו שיטות סריקה משלהן. AEG ו-Kepka מווינה עשו שימוש במערכות עם שתי פלטות שסרקו כל העת את שדה הראייה באופן אנכי או אופקי, וקבעו את מיקום המטרה לפי העיתוי בה דמות המטרה נעלמה (בגרסה של AEG) או הופיעה מחדש (בגרסה של Kepka). למערכת "Madrid" של Kepka היה שדה ראייה רגעי של בערך 1.8 מעלות ויכולת סריקה בתבנית של 20 מעלות. יחד עם התנועה של ראש הביות כולו בתוך הטיל, המערכת יכלה לסרוק בזוויות של עד 100 מעלות. החברות Rheinmetall-Borsig ו-AEG פיתחו גרסאות שונות למערכת הדיסק המסתובב.
תכנונים שלאחר מלחמת העולם השנייה.
בעידן שאחרי מלחמת העולם השנייה, כאשר הפיתוחים הגרמניים הפכו לידועים יותר, החלו מגוון של פרויקטי מחקר במטרה לפתח ראשי ביות המבוססים על חיישן PbS. אלו שולבו עם טכניקות שפותחו במהלך המלחמה כדי לשפר את הדיוק של מערכות מכ"ם בעלות אי דיוק אינהרנטי, כמו מערכות סריקה קונית. מערכת אחת כזאת, שפותחה על ידי חיל האוויר האמריקני, נודעה בשם "עוקבת השמש" (Sun Tracker), ונעזרה במיקום של השמש בשמיים כנקודת התייחסות ממנה ניתן להסיק את מיקום הטיל על כדור הארץ (זוהי גרסה מוקדמת למעקב מיקום כוכבים). מערכת זאת פותחה כמערכת הנחיה אפשרית של טיל בליסטי בין יבשתי. בחינת המערכת הזאת הובילה לתקרית התרסקות מטוס הבואינג 29 מעל אגם מיד ב-1948.
פרויקט ה-MX-798 של חיל האוויר האמריקני הועבר לפיתוח של יוז איירקראפט ב-1946, כשמטרתו הייתה פיתוח טיל עוקב תת-אדום. התכנון עשה שימוש בראש ביות המבוסס על reticle ובמערכת בקרה ששלטה על גלגול הטיל במהלך מעופו. בשנה הקרובה, פרויקט זה קיבל את שם הקוד MX-904, ודרש לפתח גרסה על-קולית של הטיל. בשלב זה הקונספט של הפרויקט עודנו היה של נשק הגנתי הנורה לאחור דרך צינורית ארוכה בקצה האחורי של מטוס מפציץ. באפריל 1949 פרויקט הטילים "ציפור האש" בוטל ו-MX-904 הופנה לפיתוח נשק הנורה חזיתית. מבחני האש הראשונים החלו ב-1949, וניתן לו הסיווג AAM-A-2 (קיצור של: Air-to-air Missile, Air force, model 2) והשם פאלקון. גרסאות מבוססות ביות IR וביות מכ"ם חצי פעיל (SARH) נכנסו לשירות ב-1956, וקיבלו את השם AIM-4 Falcon אחרי 1962. הפאלקון הייתה מערכת מורכבת בעלת ביצועים מוגבלים, במיוחד עקב המחסור שלה במרעום קרבה, והשיגה אחוז פגיעה של 9% בלבד ב-54 שיגורים במבצע רעם מתגלגל במהלך מלחמת וייטנאם.