Όλες οι αναλογικές συσκευές νυχτερινής όρασης μοιράζονται διάφορα βασικά συστατικά που αποτελούνται από αντικειμενικό φακό, ένα οφθαλμικό κομμάτι, μια τροφοδοσία ρεύματος, μια φωτοκάθοδο ενίσχυσης εικόνας και φωτοπολλαπλασιαστή. Οι δύο τελευταίοι συνδυασμοί αναφέρονται συνήθως ως σωλήνες ενίσχυσης εικόνας. 

Ενίσχυση της εικόνας 
Αναμφίβολα, η πραγματική μαγεία βρίσκεται μέσα στον σωλήνα ενίσχυσης εικόνας - ο οποίος τίθεται σε πολύ βασικούς όρους - απορροφά φωτόνια (ελαφριά ενέργεια) και απελευθερώνει ηλεκτρόνια (ηλεκτρική ενέργεια) προτού μετατραπεί ξανά στο φως με τη μορφή εικόνας. 

Με αυτήν την κατανόηση, ας βυθίσουμε λίγο βαθύτερα πώς λειτουργούν όλα. 

Στο μπροστινό μέρος οποιασδήποτε συσκευής νυχτερινής όρασης υπάρχει ένας αντικειμενικός φακός, του οποίου η δουλειά είναι να συγκεντρώσει όλη τη διαθέσιμη περιβαλλοντική και τεχνητή υπέρυθρη ενέργεια πριν τη διοχέτευση σε έναν ηλεκτρονικά ενισχυμένο σωλήνα ενίσχυσης εικόνας. 

Αυτά τα φωτόνια περνούν από μια φωτοκάθοδο, η οποία τα μετατρέπει σε ηλεκτρόνια. Αυτά τα ηλεκτρόνια μετακινούνται σε μια πλάκα μικροδιαύλων (MCP) όπου ενισχύονται από έναν παράγοντα χιλιάδων μέσω μιας αντίδρασης ηλεκτρικής και χημικής αλυσίδας που δημιουργείται όταν επηρεάζουν τα τοιχώματα των μικροδιαύλων. Αυτά τα αποτελεσματικά υπερφορτισμένα ηλεκτρόνια έπειτα χτυπάνε σε μια οθόνη επικαλυμμένη με φωσφόρους όπου φθάνουν σε μια διεγερμένη κατάσταση, απελευθερώνοντας φωτόνια ή ορατό φως, το οποίο μπορεί να προβληθεί μέσω ενός οφθαλμού. 

Η εικόνα θα εμφανίζεται ως μια καθαρή και ευκρινή ενισχυμένη αναπαράσταση της σκηνής που παρακολουθείτε, αλλά σε συνδυασμό πράσινων και μαύρων τόνων.

Οι ψηφιακές συσκευές νυχτερινής όρασης λειτουργούν διαφορετικά από τις αναλογικές συσκευές, καθώς το φως που εισέρχεται στον αντικειμενικό φακό μετατρέπεται σε ψηφιακό σήμα από έναν αισθητήρα εικόνας είτε της ποικιλίας Complementary Metal Oxide Semiconductor sensor (CMOS) είτε Charge Coupled Device (CCD). Αυτές είναι οι ίδιες τεχνολογίες που χρησιμοποιούνται σε όλες τις ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές.

Η ψηφιακή εικόνα βελτιώνεται πολλές φορές πριν είναι ορατή στην οθόνη της συσκευής. Όσο μεγαλύτερο είναι το μέγεθος pixel του αισθητήρα CMOS ή CCD, τόσο καλύτερη θα είναι η απόδοση του σε μειωμένο φως. Η SIONYX, για παράδειγμα, έχει κατοχυρωμένη με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας τεχνολογία που ενισχύει την ευαισθησία σε μήκη κύματος κοντά στο υπέρυθρο (NIR) και ως εκ τούτου παρέχει μεγαλύτερη απόδοση σε χαμηλό φωτισμό. Οι αισθητήρες CMOS του παράγουν εξαιρετικά καλή απόδοση σε χαμηλό φωτισμό, χάρη στον συνδυασμό της πατενταρισμένης τεχνολογίας του και ενός πολύ μεγαλύτερου pixel για τη συλλογή του εισερχόμενου φωτός. Επί του παρόντος, ο πιο ευαίσθητος αισθητήρας της SIONYX είναι ο XQE-1350, που παράγει μια εντυπωσιακή εικόνα 1.3 mega pixel σε λιγότερο από 1 mLux.

Μια εναλλακτική λύση για τη νυχτερινή όραση είναι η θερμική απεικόνιση. Αντί της αναζήτησης φωτός για μεγέθυνση, μια θερμική απεικόνιση ανιχνεύει υπέρυθρη ακτινοβολία μέσω μικροβολόμετρων που αλλάζουν αντίσταση με βάση τη θερμοκρασία τους. Αυτή η αλλαγή στην αντίσταση μπορεί να μετρηθεί και να μετατραπεί σε εικόνα με δυνατότητα προβολής από χιλιάδες μικροβολόμετρα pixel. Όλα τα αντικείμενα εκπέμπουν κάποιο επίπεδο θερμικού υπέρυθρου φωτός. Όσο πιο ζεστό είναι ένα αντικείμενο, τόσο περισσότερη ακτινοβολία εκπέμπει και τόσο περισσότερο το φως θα αλλάξει την αντίσταση κάθε βολόμετρου.

Η ανάλυση είναι συνήθως πολύ πίσω από τις τρέχουσες συσκευές νυχτερινής όρασης, ωστόσο τα εύρη εντοπισμού στόχων είναι συνήθως μεγαλύτερα. Ο γενικός κανόνας είναι όσο υψηλότερη είναι η ανάλυση, τόσο πιο ικανή είναι η μονάδα και τόσο περισσότερο κοστίζει. Επειδή η ανάλυση είναι χαμηλότερη από τις αναλογικές ή ψηφιακές συσκευές νυχτερινής όρασης, οι θερμικοί απεικονιστές είναι πιο δύσκολο να ερμηνεύσουν και να αναγνωρίσουν τις λεπτομέρειες του αντικειμένου και το τοπίο. Επιπλέον, εάν όλα τα αντικείμενα σε μια δεδομένη σκηνή έχουν την ίδια θερμοκρασία, υπάρχει πολύ μικρή αντίθεση μεταξύ τους.

Στο κάτω μέρος της αγοράς νυχτερινής όρασης υπάρχουν παιχνίδια που διαφημίζονται ως συσκευές νυχτερινής όρασης στο απλό. Αυτές οι μονάδες είναι συνήθως φθηνές και ισχυρίζονται ότι επιτρέπουν στον χρήστη να βλέπει στο σκοτάδι. Ένας φακός καλής ποιότητας είναι πολύ πιο αποτελεσματικός στην εργασία.

Στην καλύτερη περίπτωση, αυτές οι συσκευές μπορούν να προσφέρουν παρόμοια απόδοση με φθηνές εσωτερικές κάμερες ασφαλείας στο σπίτι εξοπλισμένες με νυχτερινή λειτουργία. Για να δημιουργήσετε μια σχεδόν ορατή εικόνα σε περιβάλλον χαμηλού φωτισμού, απαιτείται εξωτερικό φωτιστικό υπερύθρων ή φιλτραρισμένη πηγή φωτός. Ακόμα και τότε, η εικόνα είναι διακριτή μόνο σε πολύ κοντινές αποστάσεις, και συνήθως πιο αποτελεσματική εντός των ορίων ενός μικρού δωματίου με ανοιχτόχρωμους, αντανακλαστικούς τοίχους.

Σε συνθήκες χαμηλού / καθόλου φωτός, ακόμη και με τη βοήθεια μιας τεχνητής πηγής φωτός, αυτές οι συσκευές προσφέρουν εξαιρετικά περιορισμένη εμβέλεια και υποφέρουν από υπερβολικό ηλεκτρονικό θόρυβο που καλύπτει την εικόνα. Οτιδήποτε πέρα ​​από την απόσταση του φωτιστικού πλημμύρας του δεν θα είναι αναγνωρίσιμο.

Ενώ αυτές οι καινοτόμες συσκευές χρησιμοποιούν ψηφιακό αισθητήρα, δεν πρέπει να συγχέονται με υψηλής ποιότητας ψηφιακές συσκευές νυχτερινής όρασης εξοπλισμένες με CMOS.