Tous les appareils de vision nocturne analogiques partagent plusieurs composants principaux qui consistent en une lentille d'objectif, un oculaire, une alimentation électrique, une photocathode de renforcement d'image et un photomultiplicateur. Les deux derniers combinés sont communément appelés tube intensificateur d'image. 

Intensifier l'image 
Sans aucun doute, la vraie magie réside dans le tube intensificateur d'image - qui en termes très simples - absorbe les photons (énergie lumineuse) et libère des électrons (énergie électrique) avant de se reconvertir en lumière sous la forme d'une image. 

Avec cette compréhension à l'esprit, approfondissons un peu la façon dont tout cela fonctionne réellement. 

À l'avant de tout appareil de vision nocturne se trouve une lentille d'objectif, dont le travail consiste à recueillir toute l'énergie infrarouge ambiante et artificielle disponible avant de la canaliser vers un tube intensificateur d'image alimenté électroniquement. 

Ces photons passent à travers une photocathode, qui les convertit en électrons. Ces électrons se déplacent vers une plaque à microcanaux (MCP) où ils sont amplifiés par un facteur de milliers grâce à une réaction en chaîne électrique et chimique créée lorsqu'ils impactent les parois des microcanaux. Ces électrons efficacement suralimentés claquent ensuite dans un écran recouvert de luminophores où ils atteignent un état excité, libérant des photons ou de la lumière visible, qui peuvent être vus à travers un oculaire. 

L'image apparaîtra comme une recréation amplifiée claire et nette de la scène que vous observez, mais dans une combinaison de tons verts et noirs.

Les appareils de vision nocturne numériques fonctionnent différemment des appareils analogiques, dans la mesure où la lumière entrant dans l'objectif est transformée en signal numérique par un capteur d'image du type capteur à semi-conducteur à oxyde métallique complémentaire (CMOS) ou dispositif à couplage de charge (CCD). Ce sont les mêmes technologies utilisées dans tous les appareils photo numériques.

L'image numérique est améliorée plusieurs fois avant d'être visible sur l'écran de l'appareil. Plus la taille de pixel du capteur CMOS ou CCD est grande, mieux il fonctionnera dans une lumière réduite. SIONYX, par exemple, possède une technologie brevetée qui améliore la sensibilité aux longueurs d'onde du proche infrarouge (NIR) et offre donc de meilleures performances en basse lumière. Ses capteurs CMOS produisent de très bonnes performances en basse lumière, grâce à une combinaison de sa technologie brevetée et d'un pixel beaucoup plus grand pour collecter la lumière entrante. Actuellement, le capteur le plus sensible de SIONYX est le XQE-1350, produisant une image impressionnante de 1.3 mégapixels à moins de 1mLux.

Une alternative à la vision nocturne est un imageur thermique. Au lieu de rechercher la lumière à agrandir, un imageur thermique détecte le rayonnement infrarouge au moyen de microbolomètres qui modifient la résistance en fonction de leur température. Ce changement de résistance peut être mesuré et converti en une image visible par des milliers de pixels microbolomètres. Tous les objets émettent un certain niveau de lumière infrarouge thermique; plus un objet est chaud, plus il émet de rayonnement et plus la lumière modifie la résistance de chaque bolomètre.

La résolution est généralement loin derrière les dispositifs de vision nocturne actuels, mais les plages de détection des cibles sont généralement plus grandes. En règle générale, plus la résolution est élevée, plus l'unité est performante et plus elle coûtera cher. Étant donné que la résolution est inférieure à celle des appareils de vision nocturne analogiques ou numériques, les imageurs thermiques sont plus difficiles à interpréter et à reconnaître les détails des objets et le paysage. De plus, si tous les objets d'une scène donnée sont à la même température, il y a très peu de contraste entre eux.

Tout en bas du marché de la vision nocturne se trouvent des jouets annoncés comme des dispositifs de vision nocturne aux modestes. Ces unités sont généralement bon marché et prétendent permettre à l'utilisateur de voir dans le noir. Une lampe de poche de bonne qualité est beaucoup plus efficace à la tâche.

Au mieux, ces appareils peuvent offrir des performances similaires à celles des caméras de sécurité intérieure bon marché équipées d'un mode nuit. Pour produire une image quasi-visible dans un environnement à faible luminosité, un illuminateur infrarouge externe ou une source de lumière filtrée est requis. Même dans ce cas, l'image n'est perceptible qu'à des distances très rapprochées, et généralement plus efficace dans les limites d'une petite pièce avec des murs réfléchissants de couleur claire.

Dans des conditions d'éclairage faible / nul, même à l'aide d'une source de lumière artificielle, ces appareils offrent une portée extrêmement limitée et souffrent d'un bruit électronique excessif et obscurcissant l'image. Tout ce qui se trouve au-delà de la distance de son illuminateur d'inondation sera méconnaissable.

Bien que ces appareils innovants utilisent un capteur numérique, ils ne doivent pas être confondus avec des appareils de vision nocturne numérique équipés de CMOS de haute qualité.