從70年代初起，由于精密武器系統的擴散，改變了現代軍事戰爭中的飛行及作戰方式。為了完成任務并安全返航，現在的現代化空軍相當依賴夜間低空作戰能力，這都需要夜視設備才能實現。

在過去的30年中，由于夜視技術的進步，許多國家的空軍憑借夜視鏡（Night Vision Goggle）大幅提升了作戰能力。夜視鏡的典型位置是架在飛行頭盔上，讓飛行員通過鏡筒觀看艙外景物，也能從鏡筒下的縫隙查看飛行儀表。夜視鏡提供飛行員優質的夜間視覺信息，讓他能看清地平線、物體以及地形。

佩戴AN/AVS-6飛行夜視鏡的直升機飛行員

飛行員夜視鏡通常是一副雙筒接目鏡，內部各有一支影像增強管，雙鏡筒的優點是兩眼可各自對焦，提供單鏡筒欠缺的景深。電源由夜視鏡內或頭盔后方的電池供應，和機載電源互不干擾。正常使用時，夜視鏡與飛行員的視線在同一直在線，必要時用手往上推就會彈開。

夜視鏡是一種影像增強器，高倍率放大微光后在飛行員眼前呈現接近白天亮度的景像。影像增強器依據光能量放大的原理全被動式操作，對光譜中波長在600~950納米（紅光及近紅外線）的部分很敏感，會把該區間內的反射光或發射光能量放大，送入飛行員的眼睛，這一部分光譜稱為夜視鏡反應光譜（NVG spectral response）。所以影像增強器在完全黑暗的環境中沒有任何作用，得有一些亮光才行。

影像增強器的增強管（tube）工作方式如下：影像先聚焦于一根被稱為光電陰極（photocathode）的感光物質上，光電陰極根據光線撞擊的猛烈程度發射出數量與撞擊程度成正比的電子，在電極加速下沖向熒光屏（phosphor screen），在屏上產生影像的熒光畫面，飛行員通過目鏡（eyepiece lens）觀看。

夜視鏡工作原理

影像增強管的樣子

夜視鏡內一般會有濾光鏡，用于過濾藍光和綠光，讓夜視鏡符合光線兼容要求。夜視鏡進光量增加會導致夜視鏡的性能降低，也影響飛行員的夜視能力，所以夜視鏡通常具有自動亮度控制（Automatic Brightness Control），當進入鏡內的光線太亮時會自動降低系統的放大倍率，以保持恒定的畫面亮度。

夜視鏡的光線放大能力和視敏度（visual acuity）在這幾年進步神速，鏡體的重量也輕了許多，掛在飛行頭盔上即使在劇烈機動中也不致于給飛行員造成太大不適。

第一代夜視鏡大約在60年代初期的越戰時期問世，主要用于步兵的夜間觀測及偵察任務，分辨率大約是20/80斯內倫視敏度（Snellen Visual Acuity，標準視力在白天看景物的分辨率是20/20視敏度；分母越大代表分辨率越差），雖然不是很好，但與未戴上時的20/200相比已是很大的進步了。早期夜視鏡都有所謂“光暈”（blooming）的問題，就是飛行員眼中看到的光源會有月暈現象，導致夜視鏡放大倍率下降，性能也因此衰減。目前最先進的技術已能有效解決這個問題，憑借自動且極快速開關電源以及在微通道平板（micro channel plate）鍍上一層離子障壁（ion barrier）薄膜，大幅降低光暈現象。

經過改進后的第二代夜視鏡，光筒較小較輕，雙眼鏡筒能提供立體視覺，最重要的兩根增強管內有許多微通道平板，可大幅增加電子的數量，提供更明亮的外界影像。微通道平板是一片玻璃材質、類似蜂巢狀的薄板結構，里面約有一千萬根極小的中空增強管（稱為微信道），彼此相互平行，但與光線光電子射入的方向夾8°的斜角，離開光電陰極的電子進入微信道后，由于傾斜角的關系會先撞擊管壁，撞出管壁中的電子，如此在管壁經過多次的撞擊后造成電子的數量急劇增加，因此微通道平板就好像是電子倍增器，一個微通道就是影像中的一個像素（pixel）。

美軍最常見的第二代夜視鏡是AN/PVS-5，它的圓形視場（circular field of view）為40°，目視分辨率提升到20/55。AN/PVS-5本不是為航空應用而設計的，但經過改進、搭配與頭盔兼容的面罩后，可掛在美國陸軍航空隊的SPH-4標準頭盔上。AN/PVS-5在90年代中后期前一直是美國陸軍的重要裝備。

AN/PVS-5只能說湊活使用在直升機頭盔上

第三代夜視增強管在80年代初開始測試，80年代末實用化。第三代增強管使用砷化鎵（Gallium Arsenide）光電陰極，主要對可見光最頂端的紅光和紅外線加以反應。AN/AVS-6飛行夜視鏡使用了第三代增強管，這是第一套專為飛行員設計的夜視系統，AN/AVS-6的物鏡（objective lens）組件上有減藍（minus blue）濾光鏡，工作光譜約在625-950納米之間，阻擋波長小于625納米的光線，因此夜視鏡看不見座艙內的藍、綠光儀表和照明光線。此種夜視鏡的圓形視場仍為40°，但分辨率則提升到約20/45，并改進了瞳孔間距（inter-pupillary）、傾斜度、前后調整的人體工學設計。AN/AVS-6現在還有許多仍在繼續服役中。

90年代初期問世的AN/AVS-9是AN/AVS-6的改進型，增強管的性能更好，焦距調整方式更順暢，大型目鏡更舒適。AN/AVS-9的圓周視場還是40°，但放大倍率高達6,000倍，分辨率接近20/25。

A-10飛行員們在調試AN/AVS-9夜視鏡

最新的全景式夜視鏡（Panoramic Night Vision Goggle）用以四支直徑較小的16厘米影像增強管取代傳統的兩支18厘米管，因此可提供95到100°的視場，中央區域的視場（水平30°，垂直40°）依然由雙眼籠罩，而左、右最外圍的部分只提供給左、右眼各自觀看。

四眼外觀的全景式夜視鏡

全景式夜視鏡因其優良的性能而很快被特種部隊采用，因獵殺本拉登一戰而名聲大噪

座艙燈光會干擾夜視鏡的操作，事實上飛行員如果要高枕無憂地使用夜視鏡，座艙燈光和顯示器都得與夜視鏡兼容。座艙內的儀表背光、無線電顯示器、主要警告燈、警告燈……等如果和夜視鏡不兼容，那么即便是第三代增強管，微光放大倍率也會下降，因為座艙燈光干擾了夜視鏡產生的影像，降低了明暗對比。解決方法是在機艙內外安裝符合MIL-L-85762A、MIL-L-3009、以及STA-NAG3800規范的、與夜視鏡兼容的燈光。

夜視鏡兼容燈光的意思是座艙燈光的光譜波長、顏色、亮度都不會干擾夜視鏡的操作，兼容光讓飛行員可從鏡筒觀看外界，同時至少可辨認座艙內的警告及警告燈。實現夜視鏡兼容的方法有好幾種：用塑料或玻璃濾光鏡、換用他種光源、去掉座艙內的近紅外（near-lR）光，或是以化學光源（chemical light sticks）作為座艙儀表的背光（flood-light）。

F/A-18E上的可見光/近紅外線雙模編隊燈，對夜視鏡友好

夜視鏡必須能夠辨認防撞燈、方位燈以及編隊燈，但在執行戰斗任務時，這些燈光又必須是肉眼無法看見。這種所謂的偽裝（covert）模式燈光就發出肉眼不可見的紅外光，實現偽裝燈光的方法有兩種：一、以濾光鏡擋掉可見光，僅讓紅外線通過；二、以紅外二極管做光源。在其它一些如搜救（Search and Rescue）、編隊飛行任務時，機外燈光不能偽裝，但仍得與夜視鏡兼容。

要想熟練使用夜視鏡——尤其是在空戰時——必需經過適當的訓練。即便是最新一代的夜視鏡，視場也只有40°，有些飛行員在剛開始時會覺得夜視鏡畫面幽閉，讓他們對四周環境無法一覽無遺，但經過適當的訓練及適度掃視四周后，通常都能舒緩這種“以管窺天”的詭異感。

夜視設備的優點很多，能讓飛行員得以執行原本力不從心的任務。但在優點下也暗藏著許多風險，例如有些飛行員對自己運用夜視設備的能力過度自信，越來越多的軍機事故都可歸咎于使用夜視鏡。雖然可憑借適當訓練和模擬機訓練來降低事故率，但夜視鏡訓練上最大的問題在于飛行員太過相信自己的眼睛。視覺是人類的主要感官之一，戴上夜視鏡后，人們得以在黑暗中繼續保持視覺，導致對它過分依賴而忽略了其它的感官。飛行員從夜視鏡所見的事物并不如他所想象的那么清晰，在低照明度下整個世界完全走樣，物體的色彩、對比、質地都會與白日所見大相徑庭，這些限制都需牢記在心。