Todos os dispositivos analógicos de visão noturna compartilham vários componentes principais que consistem em uma lente objetiva, uma ocular, uma fonte de alimentação, um fotocátodo que aumenta a imagem e um fotomultiplicador. Os dois últimos combinados são comumente referidos como um tubo intensificador de imagem. 

Intensificando a imagem 
Sem dúvida, a verdadeira magia está dentro do tubo intensificador de imagem - que em termos muito básicos - absorve fótons (energia da luz) e libera elétrons (energia elétrica) antes de converter novamente em luz na forma de uma imagem. 

Com esse entendimento em mente, vamos nos aprofundar um pouco mais em como tudo realmente funciona. 

Na frente de qualquer dispositivo de visão noturna, há uma lente objetiva, cujo trabalho é reunir toda a energia infravermelha ambiente e artificial disponível antes de canalizá-la para um tubo intensificador de imagem acionado eletronicamente. 

Esses fótons passam por um fotocátodo, que os converte em elétrons. Esses elétrons passam para uma placa de microcanal (MCP), onde são amplificados por um fator de milhares por meio de uma reação em cadeia elétrica e química criada quando impactam as paredes do microcanal. Esses elétrons efetivamente sobrecarregados batem contra uma tela revestida de fósforo, onde atingem um estado excitado, liberando fótons ou luz visível, que pode ser vista através de um olho. 

A imagem aparecerá como uma recriação ampliada clara e nítida da cena que você está observando, mas em uma combinação de tons de verde e preto.

Os dispositivos digitais de visão noturna operam de maneira diferente dos dispositivos analógicos, pois a luz que entra na lente objetiva é transformada em um sinal digital por um sensor de imagem do sensor Complementary Metal Oxide Semiconductor (CMOS) ou do Charge Coupled Device (CCD). Estas são as mesmas tecnologias usadas em todas as câmeras digitais.

A imagem digital é aprimorada várias vezes antes de ser visualizada na tela do dispositivo. Quanto maior o tamanho do pixel do sensor CMOS ou CCD, melhor será o desempenho em luz reduzida. A SIONYX, por exemplo, possui tecnologia patenteada que aumenta a sensibilidade aos comprimentos de onda do infravermelho próximo (NIR) e, portanto, oferece maior desempenho em baixa luminosidade. Seus sensores CMOS produzem desempenho extremamente bom com pouca luz, graças a uma combinação de sua tecnologia patenteada e um pixel muito maior para coletar a luz recebida. Atualmente, o sensor mais sensível da SIONYX é o XQE-1350, produzindo uma impressionante imagem de 1.3 megapixels com menos de 1mLux.

Uma alternativa à visão noturna é um termovisor. Em vez de procurar a luz para ampliar, um termovisor detecta radiação infravermelha por meio de microbolômetros que alteram a resistência com base em sua temperatura. Essa mudança na resistência pode ser medida e convertida em uma imagem visível por milhares de pixels do microbolômetro. Todos os objetos emitem algum nível de luz infravermelha térmica; quanto mais quente um objeto, mais radiação ele emite e mais essa luz altera a resistência de cada bolômetro.

A resolução normalmente fica muito atrás dos atuais dispositivos de visão noturna, mas os intervalos de detecção de alvos são geralmente maiores. A regra geral é que quanto maior a resolução, mais capaz é a unidade e mais ela vai custar. Como a resolução é menor que os dispositivos analógicos ou digitais de visão noturna, os termovisores são mais difíceis de interpretar e reconhecer os detalhes do objeto e a paisagem. Além disso, se todos os objetos em uma determinada cena estiverem na mesma temperatura, haverá muito pouco contraste entre eles.

No fundo do mercado da visão noturna, os brinquedos são anunciados como dispositivos de visão noturna para os despretensiosos. Essas unidades são geralmente baratas e pretendem permitir que o usuário veja no escuro. Uma lanterna de boa qualidade é muito mais eficaz na tarefa.

Na melhor das hipóteses, esses dispositivos podem oferecer desempenho semelhante às câmeras de segurança domésticas internas baratas, equipadas com o modo noturno. Para produzir uma imagem quase visível em um ambiente com pouca luz, é necessário um iluminador externo por infravermelho ou uma fonte de luz filtrada. Mesmo assim, a imagem só é discernível a distâncias muito próximas e, normalmente, é mais eficaz dentro dos limites de uma pequena sala com paredes refletivas de cor clara.

Em condições de pouca / nenhuma luz, mesmo com o auxílio de uma fonte de luz artificial, esses dispositivos oferecem alcance extremamente limitado e sofrem com ruído eletrônico excessivo que obscurece a imagem. Qualquer coisa além da distância do seu iluminador de inundação será irreconhecível.

Embora esses novos dispositivos usem um sensor digital, eles não devem ser confundidos com dispositivos de visão noturna digital de alta qualidade e equipados com CMOS.