Tutti i dispositivi di visione notturna analogici condividono diversi componenti principali costituiti da una lente obiettivo, un oculare, un alimentatore, un fotocatodo che migliora l'immagine e un fotomoltiplicatore. Gli ultimi due combinati sono comunemente indicati come un tubo intensificatore di immagine. 

Intensificare l'immagine 
Indubbiamente, la vera magia risiede nel tubo dell'intensificatore di immagini - che in termini molto basilari - assorbe i fotoni (energia luminosa) e rilascia elettroni (energia elettrica) prima di convertirsi nuovamente in luce sotto forma di immagine. 

Con questa comprensione in mente, approfondiamo un po 'di più il modo in cui tutto funziona davvero. 

Nella parte anteriore di qualsiasi dispositivo di visione notturna c'è una lente obiettivo, il cui compito è quello di raccogliere tutta l'energia ambientale e infrarossa artificiale disponibile prima di incanalarla in un tubo intensificatore di immagine alimentato elettronicamente. 

Questi fotoni attraversano un fotocatodo, che li converte in elettroni. Questi elettroni passano a una piastra a microcanale (MCP) dove vengono amplificati di un fattore di migliaia attraverso una reazione a catena elettrica e chimica creata quando colpiscono le pareti dei microcanale. Questi elettroni effettivamente sovralimentati si schiantano in uno schermo ricoperto di fosfori dove raggiungono uno stato eccitato, rilasciando fotoni o luce visibile, che può essere vista attraverso un oculare. 

L'immagine apparirà come una chiara e nitida ricreazione amplificata della scena che stai osservando, ma in una combinazione di toni verdi e neri.

I dispositivi digitali per la visione notturna funzionano in modo diverso rispetto ai dispositivi analogici, in quanto la luce che entra nell'obiettivo viene trasformata in un segnale digitale da un sensore di immagine del tipo CMOS (sensore a semiconduttore a ossido di metallo complementare) o dispositivo ad accoppiamento di carica (CCD). Queste sono le stesse tecnologie utilizzate in tutte le fotocamere digitali.

L'immagine digitale viene migliorata più volte prima di essere visualizzabile sul display del dispositivo. Maggiore è la dimensione dei pixel del sensore CMOS o CCD, migliori saranno le sue prestazioni in condizioni di luce ridotta. SIONYX, ad esempio, ha una tecnologia brevettata che migliora la sensibilità alle lunghezze d'onda del vicino infrarosso (NIR) e quindi fornisce maggiori prestazioni in condizioni di scarsa illuminazione. I suoi sensori CMOS producono prestazioni estremamente buone in condizioni di scarsa illuminazione, grazie a una combinazione della sua tecnologia brevettata e di un pixel molto più grande per raccogliere la luce in entrata. Attualmente, il sensore più sensibile di SIONYX è l'XQE-1350, che produce un'impressionante immagine da 1.3 mega pixel a meno di 1 mLux.

Un'alternativa alla visione notturna è una termocamera. Invece di cercare la luce per ingrandirla, una termocamera rileva la radiazione infrarossa mediante microbolometri che cambiano la resistenza in base alla loro temperatura. Questo cambiamento di resistenza può essere misurato e convertito in un'immagine visualizzabile da migliaia di pixel del microbolometro. Tutti gli oggetti emettono un certo livello di luce infrarossa termica; più caldo è un oggetto, maggiore è la radiazione che emette e più la luce cambierà la resistenza di ciascun bolometro.

La risoluzione è in genere molto indietro rispetto agli attuali dispositivi di visione notturna, tuttavia i range di rilevamento dei target sono in genere maggiori. La regola empirica è maggiore è la risoluzione, più l'unità è capace e più costerà. Poiché la risoluzione è inferiore rispetto ai dispositivi di visione notturna analogici o digitali, le termocamere sono più difficili da interpretare e riconoscere i dettagli degli oggetti e il paesaggio. Inoltre, se tutti gli oggetti in una determinata scena hanno la stessa temperatura, il contrasto tra loro è molto ridotto.

In fondo al mercato della visione notturna ci sono giocattoli pubblicizzati come dispositivi per la visione notturna senza pretese. Queste unità sono in genere economiche e affermano di consentire all'utente di vedere al buio. Una torcia di buona qualità è molto più efficace nel compito.

Nella migliore delle ipotesi, questi dispositivi possono offrire prestazioni simili alle telecamere di sicurezza domestiche per interni economiche dotate di modalità notturna. Per produrre un'immagine quasi visibile in un ambiente con scarsa illuminazione, è necessario un illuminatore a infrarossi esterno o una sorgente di luce filtrata. Anche allora, l'immagine è riconoscibile solo a distanze molto ravvicinate, e in genere è più efficace all'interno dei confini di una piccola stanza con pareti riflettenti di colore chiaro.

In condizioni di scarsa / nessuna luce, anche con l'ausilio di una fonte di luce artificiale, questi dispositivi offrono una portata estremamente limitata e soffrono di eccessivo rumore elettronico che oscura l'immagine. Qualunque cosa oltre la distanza del suo illuminatore di inondazione sarà irriconoscibile.

Mentre questi nuovi dispositivi utilizzano un sensore digitale, non devono essere confusi con dispositivi di visione notturna digitali dotati di CMOS di alta qualità.