Alle analoge nattsynsenheder deler flere hovedkomponenter, der består af en objektivlinse, et øjenstykke, en strømforsyning, en billedforstærkende fotokatode og fotomultiplikator. De to sidstnævnte to kombineres ofte som et billedforstærkerrør. 

Intensivering af billedet 
Uden tvivl ligger den virkelige magi i billedforstærkerrøret - der sættes i meget basale termer - absorberer fotoner (lysenergi) og frigiver elektroner (elektrisk energi), før de konverteres til lys igen i form af et billede. 

Med denne forståelse i tankerne, lad os dykke lidt dybere i, hvordan det hele faktisk fungerer. 

Foran på en hvilken som helst nattsynsenhed er en objektiv linse, hvis opgave er at samle al tilgængelig omgivende og kunstig infrarød energi, før den kantres til et elektronisk drevet billedforstærkerrør. 

Disse fotoner passerer gennem en fotokatode, der omdanner dem til elektroner. Disse elektroner bevæger sig videre til en mikrokanalplade (MCP), hvor de forstærkes med en faktor tusinder gennem en elektrisk og kemisk kædereaktion oprettet, når de påvirker mikrokanalvæggene. Disse effektivt superladede elektroner smækker derefter ind på en skærm belagt i fosforer, hvor de når en ophidset tilstand, frigiver fotoner eller synligt lys, som kan ses gennem et øje. 

Billedet vises som en klar og klar forstærket genskabelse af den scene, du ser, men i en kombination af grønne og sorte toner.

Digitale nattesynsenheder fungerer anderledes end analoge enheder, idet lys, der kommer ind i objektivlinsen, omdannes til et digitalt signal af en billedsensor af enten Complementary Metal Oxide Semiconductor-sensoren (CMOS) eller Charge Coupled Device (CCD). Det er de samme teknologier, der bruges i alle digitale kameraer.

Det digitale billede forbedres flere gange, før det kan ses på enhedens skærm. Jo større CMOS- eller CCD-sensorens pixelstørrelse, jo bedre vil den yde i reduceret lys. SIONYX, som et eksempel, har patenteret teknologi, der øger følsomheden over for nær infrarøde (NIR) bølgelængder og derfor giver større ydeevne i lavt lys. Dens CMOS-sensorer producerer ekstremt god ydeevne i svagt lys, takket være en kombination af dens patenterede teknologi og en meget større pixel til at indsamle indkommende lys. I øjeblikket er SIONYX' mest følsomme sensor XQE-1350, der producerer et imponerende billede på 1.3 megapixel ved mindre end 1mLux.

Et alternativ til nattsyn er en termisk billeddannelse. I stedet for at søge efter lys, der skal forstørres, registrerer en termisk billeder infrarød stråling ved hjælp af mikrobolometre, der ændrer modstand baseret på deres temperatur. Denne ændring i modstand kan måles og konverteres til et synligt billede ved tusinder af mikrobolometerpixels. Alle objekter udsender et niveau af termisk infrarødt lys; jo varmere et objekt er, jo mere stråling udsender det, og jo mere vil lys ændre modstanden for hvert bolometer.

Opløsning er typisk langt bag nuværende nattsynsenheder, men alligevel er måldetekteringsområder typisk større. Tommelfingerreglen er, jo højere opløsningen er, jo mere kapabel er enheden, og jo mere vil den koste. Da opløsningen er lavere end analoge eller digitale nattsynsenheder, er termiske billedbeholdere vanskeligere at fortolke og genkende objektdetaljer og landskabet. Yderligere, hvis alle objekter i en given scene har samme temperatur, er der meget lidt kontrast mellem dem.

Helt i bunden af ​​nattsynsmarkedet annonceres legetøj som nattsynsenheder til det upretiøse. Disse enheder er typisk billige og hævder at give brugeren mulighed for at se i mørke. En dejlig lommelygte af kvalitet er langt mere effektiv ved opgaven.

Når de er bedst, kan disse enheder tilbyde en lignende ydelse som billige indendørs sikkerhedskameraer, der er udstyret med en nattilstand. For at producere et kvasi-synligt billede i et miljø med svagt lys kræves en ekstern infrarød illuminator eller en filtreret lyskilde. Selv da kan billedet kun ses i meget tæt afstand og typisk mest effektivt inden for rammerne af et lille rum med lysfarvede, reflekterende vægge.

Under dårlige / ingen lysforhold, selv ved hjælp af en kunstig lyskilde, tilbyder disse enheder ekstremt begrænset rækkevidde og lider af overdreven, billede, som tilslører elektronisk støj. Alt, der er længere end afstanden af ​​dens oversvømmelsesbelysning, er ikke genkendeligt.

Selvom disse nyhedsenheder bruger en digital sensor, skal de ikke forveksles med CMOS-udstyrede digitale nattsynsenheder i høj kvalitet.