Wszystkie analogowe urządzenia noktowizyjne mają kilka głównych elementów, które składają się z soczewki obiektywu, okularu, zasilacza, fotokatody wzmacniającej obraz i fotopowielacza. Te dwa ostatnie połączone są powszechnie nazywane lampami wzmacniającymi obraz. 

Intensyfikacja obrazu 
Niewątpliwie prawdziwa magia tkwi w lampie wzmacniacza obrazu - która w bardzo prostych słowach - pochłania fotony (energię światła) i uwalnia elektrony (energię elektryczną), zanim ponownie przekształci się w światło w postaci obrazu. 

Mając to na uwadze, zanurzmy się nieco głębiej w to, jak to wszystko naprawdę działa. 

Z przodu każdego urządzenia noktowizyjnego znajduje się soczewka obiektywowa, której zadaniem jest zebranie całej dostępnej energii otoczenia i sztucznej podczerwieni przed skierowaniem jej do zasilanej elektronicznie lampy wzmacniacza obrazu. 

Fotony te przechodzą przez fotokatodę, która przekształca je w elektrony. Elektrony te przenoszą się na płytkę mikrokanałową (MCP), gdzie są wzmacniane tysiąckrotnie poprzez elektryczną i chemiczną reakcję łańcuchową powstałą podczas zderzenia ze ścianami mikrokanału. Te skutecznie doładowane elektrony uderzają następnie w ekran pokryty luminoforami, gdzie osiągają stan wzbudzony, uwalniając fotony lub światło widzialne, które można oglądać przez oko. 

Obraz pojawi się jako wyraźne i wyraźne odtworzenie sceny, którą obserwujesz, ale w kombinacji zieleni i czerni.

Cyfrowe noktowizory działają inaczej niż urządzenia analogowe, w tym sensie, że światło wpadające do obiektywu jest przekształcane na sygnał cyfrowy przez czujnik obrazu typu Complementary Metal Oxide Semiconductor (CMOS) lub urządzenie ze sprzężeniem ładunkowym (CCD). Są to te same technologie, które są stosowane we wszystkich aparatach cyfrowych.

Obraz cyfrowy jest kilkakrotnie poprawiany, zanim będzie widoczny na wyświetlaczu urządzenia. Im większy rozmiar piksela matrycy CMOS lub CCD, tym lepiej będzie działać w słabym świetle. SIONYX, na przykład, posiada opatentowaną technologię, która zwiększa czułość na fale bliskiej podczerwieni (NIR), a tym samym zapewnia lepszą wydajność przy słabym oświetleniu. Jego czujniki CMOS zapewniają wyjątkowo dobre działanie przy słabym oświetleniu dzięki połączeniu opatentowanej technologii i znacznie większego piksela do zbierania wpadającego światła. Obecnie najbardziej czułym czujnikiem SIONYX jest XQE-1350, który wytwarza imponujący obraz o rozdzielczości 1.3 megapiksela przy mniej niż 1 mLux.

Alternatywą dla noktowizora jest kamera termowizyjna. Zamiast szukać światła do powiększenia, kamera termowizyjna wykrywa promieniowanie podczerwone za pomocą mikrobolometrów, które zmieniają rezystancję w zależności od ich temperatury. Tę zmianę rezystancji można zmierzyć i przekształcić w widoczny obraz za pomocą tysięcy pikseli mikrobolometrycznych. Wszystkie obiekty emitują pewien poziom termicznego światła podczerwonego; im cieplejszy jest przedmiot, tym więcej emituje promieniowania i tym bardziej światło zmienia opór każdego bolometru.

Rozdzielczość jest zwykle daleko w tyle za obecnymi urządzeniami noktowizyjnymi, ale zasięg wykrywania celu jest zwykle większy. Ogólna zasada jest taka, że ​​im wyższa rozdzielczość, tym bardziej wydajne urządzenie i tym więcej będzie kosztować. Ponieważ rozdzielczość jest niższa niż analogowych lub cyfrowych urządzeń noktowizyjnych, kamery termowizyjne są trudniejsze do interpretacji i rozpoznania szczegółów obiektów oraz krajobrazu. Ponadto, jeśli wszystkie obiekty w danej scenie mają tę samą temperaturę, kontrast między nimi jest bardzo mały.

Na samym dole rynku noktowizyjnego reklamowane są zabawki jako noktowizory. Jednostki te są zwykle tanie i twierdzą, że pozwalają użytkownikowi widzieć w ciemności. Latarka dobrej jakości jest znacznie bardziej skuteczna w tym zadaniu.

W najlepszym przypadku urządzenia te mogą oferować wydajność podobną do niedrogich domowych kamer bezpieczeństwa wyposażonych w tryb nocny. Aby uzyskać quasi-widzialny obraz w warunkach słabego oświetlenia, wymagany jest zewnętrzny oświetlacz podczerwieni lub przefiltrowane źródło światła. Nawet wtedy obraz jest widoczny tylko z bardzo bliskiej odległości i zazwyczaj jest najbardziej skuteczny w obrębie małego pokoju z jasnymi, odbijającymi ściany ścianami.

W warunkach słabego / zerowego oświetlenia, nawet przy pomocy sztucznego źródła światła, urządzenia te oferują wyjątkowo ograniczony zasięg i cierpią z powodu nadmiernego szumu elektronicznego zasłaniającego obraz. Coś poza zasięgiem iluminatora powodziowego będzie nierozpoznawalne.

Chociaż te nowatorskie urządzenia wykorzystują czujnik cyfrowy, nie należy ich mylić z wysokiej jakości cyfrowymi urządzeniami noktowizyjnymi wyposażonymi w CMOS.