汽车人机工程学论文

汽车仪表照明的颜色选取

(贵州大学、机械工程学院、机械设计制造及其自动化专业)

【摘要】对不同车型仪表盘背景色以及指示灯颜色，查阅资料收集有关人眼对光线视觉效率、颜色对比、颜色适应、视觉残像等人眼视觉特征进行分析，得出各颜色背景光的利弊之处，总结出利于人眼颜色适应，便于颜色信号区分的汽车仪表背景色和指示灯颜色。

关键词：光线视觉效率、颜色对比、颜色适应、视觉残像

1.前言

汽车对安全性、舒适性、节能和环保性能等都有一定要求，汽车仪表盘对汽车的安全性、舒适性有着至关重要的地位。而随着驾驶环境的变化，仪表照明也显得更为重要。在夜间或驾驶环境光照条件很差的情况下，仪表照明是驾驶员在驾驶室内观察仪表显示读数所必需的条件，而仪表的照明不但影响驾驶员获取仪表显示信息的效率，而且影响驾驶员观察外界环境的效率，所以仪表照明不但要求对仪表起到照明与美观作用，而且要适应人眼视觉特性，从而保证驾驶的安全性与舒适性。

本文主要以汽车仪表指示灯颜色和汽车仪表背景光颜色作为分析对象，分别从人眼视觉效率、人眼颜色对比、人眼颜色适应等方面介绍，从而归纳出不同颜色照明的优缺点与汽车仪表常用照明颜色的推荐。

2．人眼颜色识别特性分析

2.1人眼视觉效率

人眼视觉效率就是光谱光视效率，光谱光视效率是指人眼

的视觉神经对各种不同波长光的感光灵敏度是不一样的。对绿

光最敏感，对红、蓝光灵敏度较低。另外，由于受生理和心里

作用，不同的人对各种波长光的感光灵敏度也有差异。通常，

光通亮越大，人感觉光越明亮，但这是对同一种光波而言，即

同一色光而言。光辐射能量相同但波长不同的色光，无论是明

视觉还是暗视觉，其产生的明亮程度是不相同的。也就是说，

人眼对可见光谱内的不同波长辐射具有不同的感受性，有的色

光人眼感觉明亮，有的比较暗。

因此，汽车仪表照明应选用能让驾驶员清晰分辨仪表盘信

息的仪表照明，但是并不是人眼对仪表照明感光灵敏度越高越

好，因为人眼对仪表照明颜色的感光灵敏度越高，人眼的颜色

适应性就越差。驾驶员在驾驶汽车过程中，会不断把视线再仪表盘一外界之间交换，如果仪表照明颜色的感光灵敏度太高，人眼在离开仪表盘看向外界时，就有一段时间看不到外界，这将带来驾驶的危险性。

2.2人眼视觉延迟

人眼视觉延迟就是人眼的时间辨别，在某种条件下，闪烁的灯光可能会被知觉为连续的。人眼睛的视觉暂留约为每秒16-24次左右，所以，仪表盘显示屏的更新频率应该要大于人眼能分辨的频率，从而使视觉流畅，显示信息更连贯。但在另外一方面，比如信号灯的闪

烁频率，就应该远低于人眼分辨的频率，这样才能人驾驶员辨别出信号灯在闪烁。一般闪光信号灯的频率为0.67-1.67HZ之间，亮与灭的时间比为1:1至1;4之间。

2.3颜色对比

在视场中，相邻区域的不同颜色的相互影响称为“颜色对比”。颜色对比有两种情形：一种是同时对比；另一种是连续对比。

同时对比：就是同时看到两种颜色所产生的对比现象。在产生对比时，两色彩的对应各属性间都分别出现相互在相反倾向上，加强刺激强度的现象也就是说当色相各异的颜色配制在一起，每一颜色的色调向另一颜色的互补色方向变化。①每一颜色都在其周围诱导出其互补色例：在绿色背景下，灰色带有红色感觉，在黄色背景下则带有蓝色感觉。②如果两种颜色是互补色则彼此加强饱和度，使对比变得极为强烈

例：绿叶中的红花更得更红

连续对比:先看某种颜色，然后又看到第二种颜色时产生的对比现象。①特征：对比着的双方具有颜色的不稳定性。②负后像：连续对比时，人的视觉由于受到以前注视颜色的刺激影响，看到与其补色相近的颜色。

比如看很长时间的纯绿色后，再改成看白色，这时看到的白色会有浅红色的感觉。这是因为，在长时间看绿色时，绿色的视锥细胞长时间兴奋导致了疲劳，而另外的两种视锥细胞则仍然工作在常态下，所以，当转为看其它需要三种细胞“同时工作”才能得到正确颜色的物体的时候，如果仍然按照感绿视锥细胞正常工作时的算法去还原，则会产生与其补色相近的颜色。

颜色对比在汽车仪表盘照明上的应用，利用颜色对比的同时对比现象，仪表上的各个显示应选用不同的颜色。比如仪表板颜色与背光照明色可选用互补色，这样仪表板上的显示信息就更为突出，便于分辨。而背光颜色与指示灯颜色应选用不同的颜色，从而可以明显区分。但是我们应该避免颜色对比的连续对比，因为当驾驶员观看仪表盘后再看向外界时，视觉中就会有仪表盘显示颜色的残像，这让驾驶员难以区分外界的颜色，产生错觉，对驾驶但来很大的危险。就如驾驶员观看仪表盘后，再把视线移向交通信号灯时，就会产生视觉混乱，难以区分交通信号灯。

2.4颜色适应

颜色适应：连续对比时，看到负后像后经过一段时间逐渐恢复感觉第二色的过程。

颜色恒定：即使光源的光谱成分发生了变化，人们对于这些颜色的感觉在一定程度上看起来仍是十分稳定的颜色视觉特征。如：天空的蓝色，雪花的白色。记忆色：通常把这些具有颜色恒定的颜色称为记忆色。颜色恒定表明物体颜色并不完全决定于物理特性和视网膜的感光细胞特性还受人们的视觉经验影响。

颜色适应性越好，当把视线移向别的颜色时，适应的时间就越快，分辨颜色能力就越强，对于驾驶员来说就可以更好地观察周围的环境，做出正确的判断，反应时间也相应变短，从而增加安全系数。

2.5视觉残像

当外界物体的视觉刺激作用停止后,在眼睛视网膜上的影象感觉不会马上消失,这种现象的发生是由于神经兴奋留下的痕迹作用,称为视觉残像,也称做视觉后像或视觉暂留,它有两种即正后像和负后像。视觉残像形成的原因是眼睛连续注视的结果，是因为神经兴奋所留下的痕迹而引发。

所谓正残像，又称“正后像”，是连续对比中的一种色觉现象。它是指在停止物体的视

觉刺激后，视觉仍然暂时保留原有物色映像的状态，也是神经兴奋有余的产物。如凝注红色，当将其移开后，眼前还会感到有红色浮现。所谓负残像，又称“负后像”，是连续对比的又一种色觉现象。指在停止物体的视觉刺激后，视觉依旧暂时保留与原有物色成补色映像的视觉状态。通常，负残像的反应强度同凝视物色的时间长短有关，即持续观看时间越长，负残像的转换效果越鲜明。例如，当久视红色后，视觉迅速移向白色时，看到的并非白色而是红色的补色一绿色；如久观红色后，再转向绿色时，则会觉得绿色更绿；而凝注红色后，再移视橙色时，则会感到该色呈暗。据国外科学研究成果报告，这些视错现象都是因为视网膜上锥体细胞的变化造成的。如当我们持续凝视红色后，把眼睛移向白纸，这时由于红色感光蛋白元因长久兴奋引起疲劳转人抑制状态，而此时处于兴奋状态的绿色感光蛋白元就会“趁虚而入”，故此，通过生理的自动调节作用，白色就会呈现绿色的映像。除色相外，科学家证明色彩的明度也有负残像现象。如白色的负残像是黑色，而黑色的负残像则为白色等。

因此，仪表照明应该尽可能的避免视觉残像的产生。在避免视觉残像的应用上，从古至今都是存在的。比如上海世博会的中国馆，外观颜色都采用红色装饰，但它却很好的避免了视觉残像的产生。这是借鉴于中国古代建筑故宫，故宫的装饰色同样是红色，也很好的避免了视觉残像。这其中利用的原理是把红色分为不同的色度，即深浅交替，这样就避免人眼接收到的光波是同一个波段，让人眼能观察同一色彩的时间更久而不会产生视觉残像，很好的提高了人眼抗疲劳能力。

在汽车仪表照明上我们同样可以利用此原理，让仪表盘照明处在不同的光波段，人眼的抗疲劳能力就会更加持久，颜色适应性就会得到提高，从而保证驾驶的安全性和舒适性。

3.仪表指示灯颜色

汽车仪表指示灯也仪表信号灯，其目的就是实时的将汽车的信息通过显示方式转达给驾驶员，让驾驶员准确的掌握汽车的信息，以便很好的做出正确判断。

仪表盘信号灯颜色的设计不但要使汽车仪表盘看起来更加美观，更要符合人的基本常识，符合颜色信号的规律，从而使驾驶员更容易辨别信号信息。在颜色信号中，绿色、蓝色基本上代表指示信号，红色代表警告信号，黄色代表危险信号，所以在设计指示灯颜色时，一定要符合颜色信号的规律。下面是仪表盘常用信号灯颜色：红色：驻车制动、安全带、安全气囊、ABS、制动器、机油压力、车门灯等；黄色：发动机故障、刹车片磨损、SVS、燃油报警等；绿色、蓝色：转向灯、大灯、位置灯、雾灯等。

4. 仪表背景光颜色

汽车仪表照明使驾驶员在不同环境下驾驶汽车的适应性更强，更能满足不同环境的需要，同时也增加了仪表盘的美观。仪表盘的照明目的是满足驾驶员的需要，所以必须要符合人眼的颜色识别特性。综合考虑人眼特性，于是总结出几种颜色做为仪表背景光的优点与缺点。

常用的仪表背景光有红色、白色、蓝色、绿色、橙色等，下面做一些简单分析。

白色：对于人眼来说，最接近日光的光线给人的视觉效率最高，而白色，比较接近日光的颜色，所以白色的视觉效率比较高。也就是说，就算白光光线比较弱，人眼也能看得清楚，接收效率比较高。但是，由于白色光线接收效率很高，如果仪表照明光线较强，就会使人眼的适应性大大降低。在夜间，当驾驶员把视线从仪表盘移向环境周围时，就会严重影响驾驶员的视力，驾驶员观察周围环境的能力就会急剧下降，这些因素严重影响驾驶安全。单一的白光也不能实现颜色信号。

红光：红光的视觉效率最弱，对人眼的适应性影响最小，当驾驶员把视线从仪表盘移向环境周围时，适应时间就会比较短。但是红色也有他的缺点，红光容易让人眼产生视觉残像，当观看红光时间久了之后再看其他地方，视线中就会有绿色斑点存在，从而也影响了视线，