Alle analogen Nachtsichtgeräte teilen sich mehrere Hauptkomponenten, die aus einer Objektivlinse, einem Okular, einem Netzteil, einer bildverstärkenden Fotokathode und einem Fotovervielfacher bestehen. Die beiden letzteren zusammen werden üblicherweise als Bildverstärkerröhre bezeichnet. 

Das Bild intensivieren 
Zweifellos liegt die wahre Magie in der Bildverstärkerröhre - die sehr einfach ausgedrückt wird -, die Photonen (Lichtenergie) absorbiert und Elektronen (elektrische Energie) freisetzt, bevor sie wieder in Form eines Bildes in Licht umgewandelt wird. 

Lassen Sie uns mit diesem Verständnis etwas tiefer in die Funktionsweise eintauchen. 

An der Vorderseite eines Nachtsichtgeräts befindet sich eine Objektivlinse, deren Aufgabe es ist, die gesamte verfügbare Umgebungs- und künstliche Infrarotenergie zu sammeln, bevor sie in eine elektronisch betriebene Bildverstärkerröhre geleitet wird. 

Diese Photonen passieren eine Fotokathode, die sie in Elektronen umwandelt. Diese Elektronen wandern auf eine Mikrokanalplatte (MCP), wo sie durch eine elektrische und chemische Kettenreaktion, die beim Aufprall auf die Mikrokanalwände entsteht, um den Faktor Tausende verstärkt werden. Diese effektiv aufgeladenen Elektronen schlagen dann in einen mit Leuchtstoffen beschichteten Bildschirm ein, wo sie einen angeregten Zustand erreichen und Photonen oder sichtbares Licht freisetzen, das durch ein Okular betrachtet werden kann. 

Das Bild wird als klare und gestochen scharfe, verstärkte Nachbildung der beobachteten Szene angezeigt, jedoch in einer Kombination aus Grün- und Schwarztönen.

Digitale Nachtsichtgeräte funktionieren anders als analoge Geräte, da das in die Objektivlinse eintretende Licht von einem Bildsensor vom Typ Complementary Metal Oxide Semiconductor Sensor (CMOS) oder Charge Coupled Device (CCD) in ein digitales Signal umgewandelt wird. Dies sind die gleichen Technologien, die in allen Digitalkameras verwendet werden.

Das digitale Bild wird mehrmals verbessert, bevor es auf dem Display des Geräts angezeigt wird. Je größer die Pixelgröße des CMOS- oder CCD-Sensors ist, desto besser ist die Leistung bei reduziertem Licht. SIONYX verfügt beispielsweise über eine patentierte Technologie, die die Empfindlichkeit gegenüber Wellenlängen im nahen Infrarot (NIR) erhöht und somit eine bessere Leistung bei schwachem Licht bietet. Seine CMOS-Sensoren sorgen dank einer Kombination aus seiner patentierten Technologie und einem viel größeren Pixel zum Sammeln des einfallenden Lichts für eine extrem gute Leistung bei schlechten Lichtverhältnissen. Der derzeit empfindlichste Sensor von SIONYX ist der XQE-1350, der ein beeindruckendes 1.3-Megapixel-Bild bei weniger als 1 mLux erzeugt.

Eine Alternative zur Nachtsicht ist eine Wärmebildkamera. Anstatt nach Licht zur Vergrößerung zu suchen, erkennt eine Wärmebildkamera Infrarotstrahlung mithilfe von Mikrobolometern, die den Widerstand basierend auf ihrer Temperatur ändern. Diese Widerstandsänderung kann gemessen und durch Tausende von Mikrobolometerpixeln in ein sichtbares Bild umgewandelt werden. Alle Objekte senden ein gewisses Maß an thermischem Infrarotlicht aus. Je heißer ein Objekt ist, desto mehr Strahlung emittiert es und desto mehr verändert Licht den Widerstand jedes Bolometers.

Die Auflösung liegt in der Regel weit hinter den aktuellen Nachtsichtgeräten, die Zielerfassungsbereiche sind jedoch in der Regel größer. Als Faustregel gilt: Je höher die Auflösung, desto leistungsfähiger das Gerät und desto höher die Kosten. Da die Auflösung niedriger ist als bei analogen oder digitalen Nachtsichtgeräten, ist es für Wärmebildkameras schwieriger, Objektdetails und die Landschaft zu interpretieren und zu erkennen. Wenn alle Objekte in einer bestimmten Szene die gleiche Temperatur haben, besteht außerdem nur ein sehr geringer Kontrast zwischen ihnen.

Ganz unten auf dem Nachtsichtmarkt befinden sich Spielzeuge, die als Nachtsichtgeräte für Unscheinbare beworben werden. Diese Geräte sind in der Regel billig und sollen dem Benutzer das Sehen im Dunkeln ermöglichen. Eine Taschenlampe von guter Qualität ist bei der Aufgabe weitaus effektiver.

Im besten Fall bieten diese Geräte eine ähnliche Leistung wie kostengünstige Überwachungskameras für den Innenbereich, die mit einem Nachtmodus ausgestattet sind. Um ein quasi sichtbares Bild in einer Umgebung mit wenig Licht zu erzeugen, ist ein externer Infrarotstrahler oder eine gefilterte Lichtquelle erforderlich. Selbst dann ist das Bild nur in sehr geringen Entfernungen erkennbar und in der Regel am effektivsten in einem kleinen Raum mit hellen, reflektierenden Wänden.

Bei schlechten / keinen Lichtverhältnissen bieten diese Geräte selbst mit Hilfe einer künstlichen Lichtquelle eine äußerst begrenzte Reichweite und leiden unter übermäßigem, bildverdeckendem elektronischem Rauschen. Alles, was sich außerhalb der Entfernung des Flutlichts befindet, ist nicht wiederzuerkennen.

Während diese neuartigen Geräte einen digitalen Sensor verwenden, sollten sie nicht mit hochwertigen, mit CMOS ausgestatteten digitalen Nachtsichtgeräten verwechselt werden.