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防眩目车内后视镜反射比的确定
重庆大学 罗虹 肖盛云

[Abstract]Motor vehicle drivers are often glared by the lamplight come from behind vehicles and reflected by interior rear-view mirror of their own vehicles, it might be one of the hidden dangers causing traffic accidents. Hence the development of a glare proof rearview mirror recently becomes a necessary project in studying motor vehicle safety. Based on the results of human body tests, this paper describes the determination of a minimum reflecting ratio limit of interior rear-view mirror without glare-reducing measures, for ensuring the drivers to be able to observe the views behind vehicles clearly; and the determination of a maximum reflecting ratio limit of glare proof rear-view mirror for ensuring the drivers not to be glared and not to obstruct them to observe the views ahead, and also the determination of the longest changing time in both operating conditions of rear-view mirror mentioned above.

【摘要】尾随车的灯光通过车内后视镜对汽车驾驶员的眩目现象，是导致交通事故的隐患之一 ，防眩目后视镜的研制，是当今汽车安全性研究的一项课题：本文介绍了有关人体试验的结果。确定出车内后枧镜在非防眩状态下的最小反射比限度，以保证驾驶员观察车后景物的后视性；确定出车内后枧镜防眩状态的最大反射比限度，以保证驾驶员不致眩目、不致影响观察前方景物。还确定出后视镜两种工作状态变换时间的最大值。

主题词：汽车 后视镜 反射比

一、引言

当汽车Ａ在夜间行驶时，后面尾随车Ｂ的前照灯光通过Ａ车内后视镜反射到Ａ车驾驶员的眼睛上，会对驾驶员产生眩目作用，轻则使驾驶员感到不舒适，重则使其对前方视野内物体的观察能力减弱，甚至完全丧失。车内后视镜的眩目问题，是导致交通事故产生的隐患之一。
为保证汽车夜间行驶的安全性，车内后视镜的防眩目问题已引起人们的关注。各种类型的防眩目后视镜已相继问世，其中，采用液晶显示技术和电致变色显示技术制造的防眩目后视镜，最具有代表性　它们都是通过对电场的控制．对光线进行传导或阻断，使后视镜上图像的明暗程度得以控制。各类防眩目后视镜各自涉及的技术要求很多。但共同之处，是必须保证具有以下两个基本功能：
（１）具有良好的后视性。后视镜应能产生一个足够清晰、并具有一定亮度的图像，使驾驶员能够迅速、准确地获得汽车后方的交通信息。不论是传统的后视镜还是防眩目后视镜，都应具有这个最起码的功能。
（２）具有防眩目性能。防眩目后视镜应能减小其反射光的强度，使驾驶员不感到眩目，保持对前方视野内物体的观察能力，即保证良好的前视性。
直接影响以上两个基本性能的因素，是由后视镜反射到驾驶员眼睛里韵光通量。一般来说，反射光越强，后视镜的后视性越好但眩目的程度也越强；反之，反射光越弱，后视镜的后视性越差。但防眩目的效果越好。由此可见．确定适当的反射光强度，是防眩目后视镜研究的一个重要内容。后视镜的反射率。是防眩目后视镜的一个基本设计参数。如何确定这一参数，是本文讨论的主要内容。
除光源的光强度以外，驾驶员眼睛所接受到的后视镜反射光的强弱还取决于两个因素：一是汽车后窗玻璃的透光率，即透射光通量与入射光通量之比。二是后视镜的反射率，即反射光通量与入射光通量之比。为了便于分析研究，把后窗玻璃的透光率与后视镜的反射率两个因素综合起来考虑，并将其乘积定义为“图像亮度　。图像亮度表示了驾驶员眼睛接受的反射光光通量与被观察物体发出的光通量之比（用百分数表示）。一旦确定出合适的图像亮度，也就容易确定出合适的后视镜反射率了

二、保证后视性的图像亮度

排除驾驶员的主观因素后，驾驶员观察物体的能力，首先取决于物体所在环境光线的强弱，即背景的亮度，其次取决于物体与环境的亮度对比　当背景亮度减弱，或者对比度降低时，驾驶员观察物体的能力就会降低在黎明和黄昏时，背景亮度和物体与背景的对比度都很低，这是驾驶员观察交通状况最困难的时候。因此，此时观察车后景物需要较大的后视镜图像亮度。作为设计指标，应确定出一个图像亮度的最小极限，以保证在这样的环境下仍具有良好的后视。
国外的一些试验结果，为我们研究图像亮度最小极限值提供了依据。图１是在黎明或黄昏）时的道路条件下，对年龄在30～60岁的受试者进行测试的结果。试验要求受试者根据自己的视觉感受，对9种不同的图像亮度回答，亮度是否足够。结果表明，当图像亮度大于40%时，接近100%的人都感觉到亮度足够了；而图像亮度小于40%时，感觉亮度足够的人数急剧下降。

图ｌ 对图像亮度是否足够的评定结果

图２是在实验室进行的另一种试验结果，即受试者在 14%　、36%　和68%　三种不同图像亮度条件下的反应错误率和反应时间。试验结果表明，当图像亮度大于 36%时，错误率和反应时间都趋于稳定；而图像亮度小于36%时，错误率和反应时间都急剧增加。
上面两个试验的结果有共同的趋势，即36%的图像亮度对驾驶员的观察是足够的但图２所示的试验，由于受试者中25岁以下的占了90%，故所得的图像亮度最小值要较图1小些，不适于年龄较大的驾驶员。因此，考虑到年龄因素，保证良好后视性的后视镜图像亮度最小极限可确定为40%。

　 图2 图像亮度对反应时间和错误率的影响

三、保证防眩目性能的图像亮度

汽车在夜间行驶时，从车内后视镜反射到驾驶员眼睛的光线较强时，一方面使驾驶员感到不舒适，觉得烦躁甚至感到头痛；另一方面，后视镜的反射光在驾驶员眼中形成一道光屏，它显著地减弱了前方视野内物体与背景的对比度，使驾驶员无法视辨光线很弱的物体和与背景对比度小的物体。不过，如果后视镜的反射光较弱，驾驶员在感觉上是能容许的，也能保持良好的前视性。
光线照度由小变大，使人刚感到眩目时的光照度弥为“眩目光照度值”。眩目光照度值的大小受以下因素的影响：
（１）人的因素。每个人的眩目光照度值一般是不相同的，它和人的生理、心理特点有关。通常老年人的眩目光照度值比青年人低。
（２）环境光线。环境光线越强，眩目光照度值就越高；反之亦然。在白天行车，通常不会有眩目感觉，而夜间的环境光线弱，瞳孔放大，眩目的感觉就很强烈。
（３）眩目光线角。眩目光线与人前视方向的夹角不同。眩目光照度值就不同。眩目光源越靠近正前方，眩目光照度值就越低。典型的车内后视镜的反射光与驾驶员的前视方向成45º角。
图３是一测试眩目光照度值的试验结果。试验的环境光亮度在0.026～0.51cd/m²范围内取了4个值，其低值大致相当于在无照明条件的郊外夜间道路环境，其高值大致相当于在黎明或黄昏时的光线较弱的环境。该试验的眩目光线与受试者正前方成 45º。受试者中的老年人大于60岁，青年人小于25岁。试验结果表明老明人的眩目光照度值较青年人低。假设离后视镜15ｍ处有一轿车远光灯照射且图象亮度为100%（即后窗玻璃透光率的后视镜反射率均为100%），后视镜反射光的照度如图3中水平虚线所示，则对于光亮为0.51cd/m²的环境条件（大致相当于黎明和黄昏的光线），这种光照度对青年人是不会引起眩目的。但对于较弱的环境光线，要使其不致眩目，后视镜反射光照度就要相应降低。由图３可以看到，当环境光亮度分别为0.15cd/m²　和0.06cd/m²时，光源还是离后视镜15ｍ处的轿车远光灯时，则其眩目光照度值所对应的图像亮度分别为41%和7%（老年人为24%和6%）。

图３ 不同环境光亮度的眩目光照度值
１．青年人　 ２．老年人

　 由这一试验结果可知，在最暗的环境中，要防止眩目，保证前视性，图象亮度应不大于６%。在光线稍强的环境中，保证防眩目的图象亮度可相应地大些。由前面的讨论可知，图像亮度越大，后视性越好。因此，为兼顾前视性和后视性，图象亮度应取在保证防止眩目的最大值。理想的防眩目后视镜图象亮度应在6%至40%　的范围内，且随环境光线的变化能连续地变化。也就是说，理想的后视镜反射率应能连续变化。

四、反射率的变换时间

目前，大多数防眩目后视镜的反射率是不能连续变化的，即只有两种反射率：非防眩状态和防眩状态。在夜间行车中．当尾随车临近时，后视镜的反射率由高值变换为低值，在防眩状态工作。反射率变换所需的时间弥为“变换时间　，它对防眩目的作用有直接影响
　 当反射光照度分别在2lx和5lx持续0.2s后．变换为0.6lx再持续一段时间时．则受试者感到不舒适的程度与变换时间的关系如图４所示。2lx和5lx分别大致为货车和轿车的远光灯照度。图中纵坐标表示受试者对光照度的主观评论的程度：7为受试者感到合适；5为还能容许；3为感到烦躁。由图4的测试结果可以看到，当光照度从 5lx变换为0.6lx的变换时间从4s提高到7s时,不舒适程度有明显增加。

图４ 变换时间对舒适程度的影响
１、反射光照度由2lx变换为0.6lx
２．反射光照度由51x变换为0.6lx

为确定适当变换时间的另一试验结果如图５所示。它表示了不同的变换时间对驾驶员反应时间的影响。驾驶员反应时间的变化实质上反映了驾驶员视觉能力的变化。试验结果表明。变换时间在 0.5s、１ｓ、４ｓ时，持续时问在T=０～２ｓ时。反映时间增加了5%～8%，其后又恢复至正常状态。在Ｔ=１０ｓ后，反应时间叉在一短时间内有所增大。但是当变换时间为７ｓ时，持续时间在T＝０ｓ时反应时间开始增加后，几乎一直不减小。
通过对上述两个试验结果的分析可以看出，防眩目后视镜的反射率变换时间应小于7s，即在7s内就应使图像亮度从40%降至6%。

图５ 不同变换时间的反应时间变化

（a）变换时间为0.5s （b）变换时间为1s （c）变换时阿为4s　 （d）变换时间为7s

五、结论
综合上述讨论可以知道，防眩目后视镜的图像亮度应满足以下要求：
（１） 为保证良好的后视性，图像亮度应不小于40%
（２） 为保证防眩目以保持良好的前视性, 图像亮度的最小值应大于6%。为兼顾后视性，图像亮度最好能在6%至40%范围内根据环境光线的不同而变化，最理想的是后视镜反射率能连续变化。
（３） 后视镜图像亮度从40%至6%的变换时间应小于7s。
这几条要求中的图像亮度涉及到汽车后窗玻璃的光学特性，主要针对透光率约为70%的有色后窗玻璃而言。更具体地来说，防眩目后视镜的反射率应满足以下几点要求：
（１） 非防眩状态的后视镜反射率应不小于55%，以保证良好的后视性。
（２） 为保证在最暗的环境光线下具有防眩目性能，保持良好的前视性，后视镜反射率最好能在8% 至55% 内随环境光线的不同而相应变化，最理想的是能连续变化。
（３） 后视镜反射率从55% 至8% 的变换换时间应小于7s。
对于透射率较大的无色后窗玻璃，上述第（１）条中要求的“55%”这个值就有一定的余地，第（２）条中要求的“８%”这个值就稍大一点。但总的来看，上述对反射率的要求，也适合于无色后窗玻璃。

原稿收到日期为１９９３年２月２５日．修改稿收到日期为１９９３年６月１５日。