关键词 中间视觉 道路照明 亮度 电光源 光谱光视效能。
1.引言
视觉作为人类非常重要的一种感知能力，提供了80%以上的日常生活和工作所需要的信息来源。对于驾驶员来说视觉尤其至关重要，驾驶是一项对视觉各方面性能要求相当高的任务，驾驶员需要足够的视觉信息来做出准确和正确的判断。视觉依赖于照明，照明将提供给人们一个视觉条件。在适宜的光线入射到眼睛内引起视神经反映的条件下，人们能高效、舒适地工作和生活。
2.人眼的视觉特性
人眼的锥状细胞处于视网膜中央,它对于辨别细小物体的能力很强,而杆状细胞则处于视网膜边缘,它更能感受微弱光的刺激,而对于辨别细小物体的能力较弱。
通常用光谱光视效率函数来评价人眼对不同波长的灵敏度。不同波长的光在人眼中产生的光感觉的灵敏度不同。它对绿光的灵敏度最高，而对红光和紫光的灵敏度则低的多。也就是说相同能量的绿光和红光（或紫光），前者在人眼中引起的视觉强度要比后者大得多。研究结果表明，不同观察者的眼睛对各种波长的光的灵敏度稍有不同，而且随着时间、观察者的年龄和健康状况而改变。现在大家公认的是于1924年由国际照明委员会（CIE）承认的平均人眼对于公众波长λ的光的相对灵敏度，即光谱光视效率，又叫视见函数。[1]
明视觉状态下，人眼中主要是视网膜中央的锥状细胞产生视觉效果，其最大的视觉响应在光谱蓝绿区间中的555nm处。随着照明水平的下降，处于视网膜周边的杆状细胞逐步被激活，到了暗视觉状态下，主要为杆状细胞产生视觉作用，其峰值视觉响应为507nm。介于明视觉和暗视觉之间的中间视觉状态下，锥状细胞和杆状细胞同时发生作用，在这种情况下，其光谱光视效率函数与明视觉和暗视觉状态下的光谱光视效率函数V(λ)和V′(λ)都不相同。研究表明，中间视觉状态下人眼中心(中央)视觉的光谱光视效率在一定程度上可以沿用明视觉下的V(λ)曲线，因为视网膜中央主要分布的是锥状细胞，明视觉状态下主要是锥状细胞发挥作用，V(λ)曲线正反映了它的特性。但在周边视觉上，视觉对光谱的响应特性会发生不可忽视的改变。在中间视觉状态下，周边视觉能力主要受杆状细胞的影响，此时人眼对短波长光更加敏感。
3.中间视觉
中间视觉是介于明视觉和暗视觉之间的亮度水平，通常认为在0.001～3cd/㎡之间。明视觉下眼睛的光谱光视效率函数是由V(λ)来表示的，暗视觉下眼睛的光谱光视效率函数是由V’(λ)来表示的，而中间视觉下的光谱光视效率函数至今没有对视觉信息的处理发生了变化，这导致了中间视觉亮度范围内的许多视觉能力，比如空间分辨率、对比识别力、立体深度感知、适应性调节反应和反应速度与明视觉相比都有不同程度的下降。目前许多实际照明应用都没有考虑到这些变化，而是直接使用明视觉数V(λ)来进行计算和测量，这使得道路照明各面的设计从色度学和光度学的根本上存在一定的缺陷，给道路安全造成了隐患，大大阻碍了照明方案人性化和高效率的发展。[2]
在夜间驾驶时，有些道路照明的亮度非常低，甚至完全没有路灯，这就使驾驶员在夜间的视觉功能大大降低。因为随着照明亮度的降低，人眼裸眼所能获得的视觉信息锐减。据统计，夜间发生的致命性交通事故的数量是白天的3到4倍。在照明应用中，有许多实际情况是处在夜晚或在比较暗的环境之中，比如夜晚的道路照明等，这时人眼处在中间视觉状态（MesopicVision）下，其亮度范围一般在0.001～3cd/㎡之间。我国城市道路夜间道路表面在干燥的情况下亮度水平通常是在3cd/m2以下，这一亮度水平正是属于本论文所要讨论的中间视觉范围内。
在三种视觉（明视觉，中间视觉，暗视觉）之间没有确定的界限，目前主要有两种试验模型来定义明视觉与暗视觉之间的变化过程。一种是欧洲研究协会（CRIE）建立的MOVE模型，另一个是照明研究中心（Lighting Research Center）研究者创建的LRC模型。[3]
这两种模型中中间视觉的光谱光视效率都复合明视觉和暗视觉的光谱光视效率来确定的。Vm(λ)=(1-x)V’(λ)+xV(λ)；其中x是和明视觉的适应亮度有关的一个复合参数，是一个介于0.0到1.0之间的变量；由于视觉效率的定义不同，x的数值也不一样。
图5表示了MOVE模型（实线）和LRC模型（虚线）下的复合参数。黑线表示了在短波长区域相对高辐射强度光源的复合参数，而白线表示短波长下较低强度光源的复合参数。
4.道路照明的电光源选择
不同的光谱强度分布影响着这个复合参数的结果。寻找中间视觉范围内的光谱光视效率曲线已成为许多科技工作者孜孜以求的奋斗目标，但至今还没获得被CIE组织批准的结果。即使如何通过明视觉和暗视觉的光谱光视效率曲线复合来确定中间视觉的光谱光视效率曲线得到了广泛的认同，实际的运用也会变得极其的复杂。但是通过对于中间视觉的研究可以让我们在道路照明方面取得更科学、更合适的照明效果。
中间视觉段内的光谱影响取决于光源光谱（与暗视觉与明视觉的比值有关，即S/P值）和实际的适应亮度。[4]
下表说明了由S/P表示不同光源情况下对离轴中间视觉下明视觉亮度和有效亮度之间的关系：
适应亮度都指大作业背景下的均匀亮度。在道路照明条件下现场的亮度是不均匀的。为简化起见，常常错误地将平均道路表面的亮度作为适应亮度，而许多其他在此视场内的高亮度作为适应亮度，高亮度物体也充当角色。明亮的路灯、车头灯、广告牌和路上的反光，都增加了适应亮度，使之高于平均道路表面的亮度。因此，实际情况比起单纯考虑道路表面的平均亮度，视觉的偏离更靠近明视觉。[4]
北美照明学会（IESNA）TM-12-06中的一个图更能看出道路照明的适应亮度处于中间视觉亮度范围内的位置：
机动车道路上以亮度为光度参数，数值较高，接近明视觉范围。使用低色温的白光或黄色光光源比使用含有较多短波光谱的光源更加有优势。原因如下：
亮度在0.5-2cd/m2的范围内，接近中间视觉的明视觉区域。而且视场中的其他灯具使得眼睛的适应亮度更高，使用明视觉的光度指标较为合适。
驾驶员的作业需要视网膜上的中心凹和边缘上的细胞联动作用。实际作用的结果是：
中心凹上的细胞为明视觉，获得可见度和察觉障碍物的信息作用，与光源的光谱关系不大；在边缘视觉上，暗视觉细胞起的是察觉环境的信息，其写作作用，与光谱有关系。
驾驶员对周边视觉的观察还包括对比度阈值、周边目标的探测率和探测周边目标的反应时间三方面：
眼睛中的边缘视觉主要由视网膜上的暗视觉细胞决定，因此，当光源的暗视觉/明视觉（S/P）比值增加以及增加亮度的话，周边目标的探测比率增加。所以金卤灯比高压钠灯有一个相对较低的亮度对比度阈值。
探测周边目标的反应时间也受灯的光源光谱和亮度的影响，金卤灯的反应时间短于高压钠灯，亮度更高的反应时间也更短，在高压钠灯照明下0.10cd/㎡的反应时间与金卤灯照明下0.052cd/㎡的反应时间相同。白光对于增加周边视觉有好处。
黄色光的清晰度较高，透过空气中的微粒能力远比蓝色光的好。
因为蓝光是影响夜天空观测的主要因素，大范围使用会进一步增加天空中的光污染，因此使用低色温白光或者黄色光会在很大程度上控制夜空的光污染。[6]。
5.小结
综上所述，在中间视觉条件下，道路照明设计需要诸多因素的修正后才能与实际的路面机动车驾驶员的视看条件相一致。因此，尽快标定出中间视觉条件下的光谱光视效率函数以及光谱光视效能，是进行道路照明合理设计的核心内容。总而言之，从视觉系统的构造机理以及视觉科学的研究成果来探讨道路照明问题，其目的是使驾驶员对道路上目标有更好的视看条件。在进行道路照明设计时，选择合适的光源，应尽量使路面平均亮度、路面亮度均匀度、眩光、诱导性以及环境因素等评价指标更符合道路照明实际情况，创造一个良好的道路照明环境。
参考文献
[1]周太明，周详，蔡伟新:光源原理与设计（第二版）：4～8．[2]林燕丹:中间视觉浅析[J]．[3]章海骢：仔细理解标准—道路照明光源和灯具要求的探讨[J]，电气照明，2009年第5期：
12～19.