以像增强器为核心器件的夜间外瞄准具，其工作时不用红外探照灯照明目标，而利用微弱光照下目标所反射光线通过像增强器在荧光屏上增强为人眼可感受的可见图像来观察和瞄准目标。红外夜视仪是利用光电转换技术的军用夜视仪器。
夜间可见光很微弱，但人眼看不见的红外线却很丰富。
提到夜视仪，多数人想到的是图像增强技术。事实上，图像增强系统一般称为夜视设备（NVD）。NVD内有一种图像增强管，可以用来采集、放大红外线及可见光。以下是图像增强系统的工作原理：
一种称为物镜的传统透镜能捕捉环境光线和某些近红外线。
收集到的光线会传送给图像增强管。在多数NVD中，图像增强管的供电系统会从两节N-Cell或“AA”电池中获取电力。管道会向图像管组件输出约为伏的高压。
图像增强管中有一个光电阴极，能将光子转化为电子。
当电子通过管道时，管中的原子会释放相似的电子，其数目为原有电子数乘以一个因数（约为几千倍），利用管道内的微通道板（MCP）就能完成这项工作。微通道板是一个微型玻璃盘，内部含有数百万个微型孔隙（微通道），采用光纤技术制成。微通道板处于真空中，在盘片的两面都安装了金属电极。每条微通道的长度是其宽度的45倍左右，工作原理类似于电子放大器。
当来自光电阴极的电子触击微通道板上第一个电极时，在两电极间伏高压作用下电子会加速通过玻璃微通道。电子通过微通道时，会导致通道中数千个电子被释放出来，这一过程称为级联二次发射。简言之，原始电子会撞击微通道的侧边，而后受激发的原子会释出更多的电子。这些新电子也会撞击其他原子，从而造成一种链式反应，其结果是，进入微通道的电子屈指可数，而离开微通道的电子却数以千计。一个有趣的现象是：MCP上的微通道有一个微小的倾斜角（约5-8°），这既是为了能引发电子碰撞，也是为了降低来自输出端磷光质层的离子反馈和直接光反馈。
夜视成像图以其诡异的绿色光泽而著称。
夜视仪在图像增强管的末端，电子会撞击一个具有磷光质涂层的屏幕。这些电子会保持它们通过微通道时的相对位置，这会确保图像的完好，因为电子排列的方式同起初光子排列的方式相同。这些电子带有的能量会使磷光质达到激发状态并释出光子。这些磷光质会在屏幕上生成绿色图像，这也成了夜视仪的一大特色。通过另一副称为目镜的透镜，就可以观测到绿色磷光图像，还可以使用目镜放大图像或调节焦距。NVD可以与电子显示设备相连，例如显示器，也可以直接透过目镜观测图像。
NVD已有40多年的历史。这些产品可分为几代。NVD技术发展道路上的每一次重大突破都会催生新一代产品。
最早一代——最早的夜视系统由美国军方研制，它们被应用在第二次世界大战和朝鲜战争的战场上，这些NVD系统采用主动红外线技术。这意味着NVD上须附有一个称为红外辐射源的发射单元。该单元能发射出一束近红外线，类似于普通闪光灯发出的光束。这种光束不能为肉眼所见，它们会从物体上反射出来，然后返回NVD的透镜。这种系统使阳极与阴极相连，以便对电子进行加速。这种方法的问题是，电子加速会使图像扭曲，而且还会大大缩减管道的寿命。这项技术最早用于军事中时，还存在一个重要问题：敌方在短时间内就能仿制出这种系统，这使得敌军士兵也可以用它们的NVD系统观测到设备发射出的红外光束。
夜视仪第一代——这一代NVD放弃了主动红外技术，转而采用了被动红外线技术。这种NVD能够利用月亮和星星发出的环境光线放大周围的反射红外线，因而曾被美军称为星光。这意味着它们不需要红外线发射源。这也意味着在多云或没有月亮的夜晚时，它们的工作效果不是很好。第一代NVD采用与第0代相同的图像增强管技术，同样靠阴极和阳极进行电子加速，所以仍然存在图像扭曲和管道寿命较短的问题。
第二代——图像增强管技术的重大进步催生了第二代NVD。它们的分辨率比第一代设备更高，性能更为出色，可靠性也更好。第二代技术最大的收获是，它们具备了在极弱的光线条件下（例如在一个没有月亮的夜晚）生成图像的能力。敏感度得以增加，是因为图像增强管附加了微通道板。由于MCP能够增加电子数目而非仅对原有电子加速，所以图像扭曲的程度显著下降，而亮度也高于前几代NVD。
电影当中的夜视仪第三代——目前美军采用第三代技术。尽管其原理与第二代相比并无本质区别，但这一代NVD的分辨率和敏感度要更好。这是因为其光电阴极由砷化镓制成，这种物质有助于提高光子转化为电子的效率。另外，MCP上还覆有一个离子壁垒层，能够有效地增加管道寿命。
第四代——通常我们提到的第四代技术亦称“无胶片门限”技术，总体上讲，这一代系统的性能在强光和弱光两种环境中都有较大幅度的改善。
MCP去除了第三代技术加入的离子壁垒，因而背景噪声有所降低，同时信噪比得以提升。去除离子胶片在实际中能够让更多的电子被放大，这样一来图像的扭曲度显著降低，而亮度则有明显提高。
自动门限供电系统的引入，使得光电阴极的电压能够迅速地接通和切断，从而让NVD能够对发光条件的波动做出即时反应。这项技术的进步对于NVD系统来说具有关键意义，具备了这种能力，用户可以迅速从强光环境转移到弱光环境（或从弱光环境到强光环境），而图像不会产生任何颠簸。举例来说，请想象一个随处可见的电影场景：一名特工在使用夜视仪目镜时，如果有人打开了附近的电灯，他就会“失明”。有了最新的门限电源技术，光线条件的变化不会产生这样的恶果，改进的NVD系统能够立即对光环境的变化做出反应。
很多所谓的“便宜”夜视镜采用第0代或第一代技术，如果对于专业设备的敏感度抱有较高期待，您可能会大失所望。第二代、第三代以及第四代NVD一般价格较高，但如果保养得当，可以使用较长时间。还有一点，在极其昏暗乃至几乎不能采集到环境光线的地方，使用红外辐射源对于任何一款NVD系统都是有益的。