1962年，美國人研制成功像增強器，使得夜視器材的發展產生了一個飛躍。

我們平時所謂的黑夜，很少是絕對黑暗的，因為自然界總是存在著微弱的光線，例如星月光，大氣的輝光和黃道光。即使肉眼不容易察覺的星星，對地面的照度仍然可以達到2x10負4次方勒克司。能夠利用如此微弱的光線進行觀測，是因為兩個技術上的重大突破。

首先，研制成功了靈敏度極高的光電陰極，既S-20多堿光電陰極。比以前的光電陰極靈敏度提高了一個數量級，使得夜視儀的光電增益大大提高。

另一個突破是采用了光學纖維面板。既一種由大量光導纖維組成的薄板陣列，每根纖維傳導一個像素減少了光的散射，傳導效果好，由于可以將纖維的末端排列成曲面，天然的避免了像差，大大提高了成像質量。

將多個上述結構的像增強管串聯起來，將光線逐級放大，使得極其微弱光線下的圖象放大到了人眼可以清晰觀看的程度，便實現了無須紅外照明的微光觀測。

越南戰爭時期，美國將利用級聯像增強技術投入實戰應用，研制成功了第一帶微光夜視儀，主要有AN/PVS-2星光鏡，AN/TVS-2班組武器瞄準鏡和AN/TVS-4微光觀察鏡。

微光夜視儀的工作原理可以歸納為：目標反射的微弱光線經物鏡會聚后在像增強器的陰極面上成像，逐級放大并將紅外光轉變為可見光，在最后一級的熒光屏上形成有足夠亮度和清晰度的圖象，供使用者觀察。
第二代微光夜視儀
微光夜視儀能耗小，但是體積仍然嫌大，越戰期間，美國人又研制成了微通道板像增強器，于是第二代微光夜視儀應運而生。

有些材料具有在電子的撞擊下能夠發射出更多的電子的特性，60年代，材料研究獲得突破，導致了微通道板像增強器的誕生。

連續型通道像增強器的原理是一根內壁涂有電子發射材料的細管子，在管子兩端的電極上加上直流電壓，當電子從管子一頭射入時，便在管內來回碰撞，激發出越來越多的電子，這些電子被管壁的電壓加速，并且碰撞出的幾何級數增加的電子，使得管子末端出射的電子獲得很高的增益。

通道電子倍增器的電子增益與管壁內的電子發射材料有關，與通道的長徑比有關，與電壓有關，但與通道的大小無關，所以可以做的極小，將其并列起來組成陣列，就可以用來傳遞顯示圖象了。單根通道的直徑一般為10-12微米，長500微米，一塊通道板包含數百萬根通道管，既數百萬像素，可以使圖象的亮度增加幾千乃至上萬倍。

微通道的制作對工藝的要求很高。微通道板的制作方法有多種，一般采用實芯拉制法。所制成的夜視儀像增強器有兩種，一種叫做近貼式，一種叫做倒像式。

近貼式微通道板像增強器將通道板放置在光電陰極和熒光屏之間。陰極發射的電子束在電場作用下打到微通道板上，經過倍增后，投射到熒光屏上成像。由于結構的關系，這種夜視儀尺寸小，但鑒別率較低，光學增益相對小些，需附加正像裝置，又稱為薄片管。

倒像式微通道板像增強器，是在熒光屏前面放置微通道板，能達到幾萬倍以上的光學增益，而且不用再次倒像。

第二代產品比第一代有如下優點：
總長度是第一代的1/3甚至更短，質量輕，使制成的夜視儀整機尺寸大大降低。例如1970年美國步槍用AN/PVS-3微光瞄準鏡比第一代長度縮短2/3，質量減輕一半，價格降低一半，靈敏度卻大幅度提高了。
微通道出射的電子達到一定數量后便會飽和，所以突然出現的強光不會燒壞夜視儀，先天具備防強光功能。

中國于20世紀80年代研制成功了第二代微光夜視儀，可以用做班組武器的瞄準具，也可以單獨作為觀察儀器使用，具有排除強光干擾的功能。
第三代和第四代微光夜視儀
20世紀70年代中期，美國人在研制新的高性能光電陰極方面取得了突破，于80年代研制出采用負電子親和勢砷化鎵光電陰極的第三代像增強器，并以此為基礎研制出飛行員用夜視眼鏡。第二代和第三代夜視器材目前仍是西方軍隊裝備的主流。

電子親和勢指的是半導體導帶底部到真空能級間的能量值，它表征材料在發生光電效應時，電子逸出材料的難易程度。電子親和勢越小，就越容易逸出。如果電子親和勢為零或負值，則意味著電子處于隨時可以脫離的狀態，用電子親和勢為負值的材料制作的光電陰極，由光子激發出的電子只要能擴散到表面就能逸出，因此靈敏度極高。砷化鎵正是科學家們尋找的合適材料。

由于高靈敏度負電子親和勢光電陰極制作難度大，所以目前該技術掌握在少數發達國家手中，一些國家只能依賴進口。

自從20世紀80年代以來，美國的廠商就按照美國陸軍的要求，生產用于夜視眼鏡的第三代像增強管，在1998年美國陸軍與利頓公司和ITT公司簽訂合同之既，第三代管的性能似乎已經達到了極限，但是利頓公司在投標中拋出了殺手锏——無膜微通道板像增強器。

第三代管為了防止離子反饋損壞精致的光電陰極，都鍍有一層離子障膜。利頓公司找到了不用離子障膜而保護光電陰極的方法，在不降低夜視儀壽命的前提下，探測距離和分辨率顯著提高，在非常黑的環境下更是如此。

新式的夜視儀還采用了自動門控電源和無暈成像技術。可以自動控制光電陰極電壓，改善在環境光線過強或有照明的情況下的夜視效果。無暈成像可以極大的減少由電子在像增強管的光電陰極到板的空隙中散射而引起的光暈。

以上新技術的出現使得夜視儀的性能得到又一次飛躍，所以被稱做第四代微光夜視儀。