汽车内后视镜的工作原理与选型分析

王炳飞，李超帅，林森，于波，李瑞生

（华晨汽车工程研究院闭合件工程室，辽宁 沈阳 110141）

前言

随着汽车工业的飞速发展，汽车的安全性与驾驶舒适性得到越来越多的关注，后视镜作为驾驶员获得间接视野的主要方式，其布置与设计合理性直接影响行车安全与驾驶感受，随着科技的发展，汽车内后视镜也不断向智能、舒适、功能集成的方向发展[1～2]。本文对手动防眩目内后视镜、电子防眩目内后视镜以及流媒体内后视镜的工作原理与优缺点进行分析，为不同车型定位的内后视镜选型提供了依据。

1 内后视镜的尺寸与视野分析

目前汽车市场应用的内后视镜主要有普通平面内后视镜、手动防眩目内后视镜、电子防眩目内后视镜与流媒体内后视镜几种类型，各种型式的内后视镜的成本与功能性能差别很大，但均需满足下述尺寸与视野要求。

1.1 内后视镜的法规尺寸要求

根据《GB15084机动车辆间接视野的性能和安装要求》的要求，汽车内后视镜的尺寸要求能在其反射面上绘制出一个矩形，矩形的高度为40mm，底边长为a[3]，a尺寸的计算方法如公式1所示：

其中r为镜面曲率半径。流媒体内后视镜采用显示屏取代传统反射镜面，在流媒体功能未启用的状态下，显示屏需执行反射镜功能，其镜面尺寸同样需满足上述法规要求。

1.2 内后视镜的法规视野要求

根据《GB15084机动车辆间接视野的性能和安装要求》的要求，内后视镜的视野应满足：驾驶员借助内后视镜应能在水平路面上看见一段宽度至少为 20000mm的视野区域，其中心平面为汽车纵向基准面，并从驾驶员的眼点后60000mm处延伸至地平线[3]，如图1所示。

图1 内后视镜视野法规要求

对于视野内障碍物的遮挡面积规定如下：视野有可能因部件影响而降低，如遮阳板、后刮雨刷、除雾部件、S3类制动灯，这些装置遮挡部分投影在与车辆纵向中心面垂直的铅垂面上时，其总和不大于所规定视野的15%。头枕、框架或车身结构，如后面的对开门立柱、后窗框应不计算在内，测量阻挡程度时应将遮阳板处于回收位置。普通平面内后视镜、手动防眩目内后视镜与电子防眩目内后视镜不可避免地会受到上述障碍物的遮挡影响，而流媒体内视镜则完全不受障碍物的遮挡影响。

2 传统内后视镜的功能缺陷分析

2.1 防眩目功能分析

夜间行车时，后方车辆的灯光通过内后视镜反射易造成驾驶者产生夜盲，即使眩光光源移开后，残留在眼睛里的影像也会造成盲点，这种现象被称为“白斑效应”。“白斑效应”会使驾驶者的反应时间增加约 1.4秒，当车辆高速行驶时，驾驶者对前面的危险做出反应之前，1.4秒时间足以行驶几十米，这无疑极大增加了撞车或导致车内乘客受伤的危险，因此，产生了能适应不同入射光强度的防眩目内后视镜。

2.2 视野盲区分析

如图2所示，因车身C柱的遮挡，内后视镜的视野会产生C柱盲区，因尾门或行李箱的遮挡，内后视镜的视野会产生地面盲区，驾驶员驾驶时无法通过内后视镜观察到盲区内的车辆或行人等，易产生安全隐患。流媒体内后视镜系统借助安装在汽车尾部的广角摄像头，将车后的信息显示在后视镜的显示屏上，基本扫除车后盲区，并且不受后排乘客及其他物体的干扰影响。

图2 内后视镜视野盲区示意图

3 防眩目内视镜的原理与功能分析

3.1 手动防眩目内后视镜的原理

目前汽车市场的手动防眩目内后视镜大多采用楔形镜片镀铬的方式，如图3所示，楔形镜片有前后两个呈一定角度的反射面，主反射面镀铬反射率较高，副反射面没有镀层反射率低。白天行车时，扳动调节拨钮调节后视镜角度，通过主反射面的反射光观察后方物体，夜间行车时，调节后视镜角度通过副反射面的反射光观察后方物体，因为副反射面的反射率很低，可以大大削弱后方车辆前大灯的照射光，起到防眩目的作用。

图3 手动防眩目原理示意图

手动防眩目内后视镜优点是结构简单，价格便宜，基本免维护，缺点是镜片只有两个反射面，不能适应全工况下的反射需求，只能通过手动调节提供高低不同的两个反射率，并且无法适应紧急情况下的快速切换。

3.2 电子防眩目内后视镜的原理

电子防眩目内后视镜系统由两个光敏电阻、控制器以及特殊的镜片组成，两个光敏电阻分别布置在后视镜的前后两侧，接收车前与车后射来的光线，控制器根据两个传感器的输入信号，按预先制定的控制策略发出控制指令，给后视镜镜片的电离层施加不同的电压[4]。

镜片结构如图4所示，最外层为玻璃衬底，靠近观察方向一侧玻璃内侧为透明导电层，远离观察方向一侧玻璃内侧为导电反射层，透明导电层与导电反射层之间为电致变色材料，导电层上的电压改变电致变色层的颜色，电压越高，电致变色层的颜色越深，反射率越低，可以由70%左右变化到10%左右，适应不同工况下的反射率需求。

图4 电子防眩目镜片结构示意图

4 流媒体内视镜的原理与功能分析

4.1 流媒体内后视镜的组成与工作原理

无论是手动防眩目内后视镜还是电子防眩目内后视镜均无法消除车辆的C柱盲区与地面盲区，并且易受后排座椅或乘客遮挡的影响。流媒体内后视镜的出现彻底解决了这一问题。流媒体内后视镜系统由安装在汽车尾部的广角摄像头、集成于后视镜上的显示屏以及控制器组成，通过广角摄像头采集汽车后方图像，经控制器处理后将车后的信息显示在显示屏上，基本消除了车后盲区，并且不受后排乘客及其他物体遮挡的干扰影响。以往车型开发要想获得更好的视野，后车窗一定要非常宽大，而流媒体内后视镜对后窗尺寸与C柱造型无限制，可满足多样化的造型需求。

4.2 流媒体内后视镜发展面临的挑战

随着消费者对汽车安全性能与驾驶感受的要求越来越高，流媒体内后视镜会越来越多地被使用，作为新兴产品，流媒体内后视镜后续发展需重点优化以下几个方面：（1）光照不足条件下的成像问题。现有的成像技术足够使摄像头在亮度适宜的工作条件下可靠工作，但行车遇到夜晚、隧道等光照条件差的情况是不可避免的，如何保证夜间成像质量并消除成像噪点，是流媒体内视镜后续发展需解决的问题之一。（2）光线频繁变化对摄像头的影响。在光线急剧变化的瞬间，光学元件需要调整曝光度等成像参数，显示屏产生延迟，这一时间段的图像将缺损，对驾驶安全产生不良影响。（3）成像耐久可靠性。流媒体内视镜在汽车行驶全程保持工作状态，工作时间长，高速行驶时对摄像头的性能要求更高，在高像素、无畸变、宽动态、低照度、高帧率与高可靠性方面都带来挑战。（4）更高的运算能力与存储需求。随着成像像素的提升，数据传输与图像处理带来了成像延迟问题，处理器需要更高的运算能力，并需要高度优化的内部算法。

5 结论

汽车内后视镜的型式与功能选择需综合考虑成本、造型风格与功能可靠性等问题，本文通过对各种型式的内后视镜进行结构与功能分析，为不同档次定位的车辆内后视镜选型提供了依据。