Zagadnienia Funkcjonowanie zmysłu wzroku Oświetlenie dr inż. Marcin Kuliński marcin.kulinski@pwr.edu.pl Laboratorium Ergonomii budowa oka widzenie barwne adaptacja, akomodacja i konwergencja parametry oświetlenia sztucznego kontrasty luminancji zjawisko olśnienia aspekty barwne http://ergonomia.ioz.pwr.wroc.pl/ Wydział Zarządzania Politechniki Wrocławskiej https://wz.pwr.edu.pl/ 2/32 Budowa narządu wzroku Przekrój siatkówki komórki zwojowe komórki horyzontalne komórki amakrynowe fotoreceptory komórki dwubiegunowe 3/32 Fotoreceptory pręciki czopki wykrywają ruch oraz zgrubny kształt rozróżniają drobne szczegóły obrazu nie rozróżniają kolorów mogą wykrywać bardzo niewielkie ilości światła rozróżniają kolory i odcienie nie funkcjonują przy zbyt słabym oświetleniu około 6-7 milionów około 100-120 milionów 4/32 Rozmieszczenie czopków i pręcików 5/32 6/32 Rodzaje czopków, widzenie barwne Rodzaje widzenia znormalizowana czułość Widzenie fotopowe (dzienne) ostry obraz w obszarze plamki żółtej, obwodowe pole widzenia pozwala na postrzeganie ogólne 400 500 600 Widzenie skotopowe (nocne) obraz o małej rozdzielczości i pozbawiony kolorów, ruch jest łatwo wykrywalny 700 nm Widzenie mezopowe (zmierzchowe) stan przejściowy, kiedy nie wszystkie czopki przestały już działać, a nie działają jeszcze wszystkie pręciki 7/32 8/32 Kluczowe mechanizmy procesu widzenia Mechanizm adaptacji Adaptacja zmiana średnicy otworu źrenicy od 1.5 do 8 mm – zmiana ilości wpadającego do oka światła jak 1:32 proces przystosowania narządu wzroku do zmiennych warunków oświetlenia Akomodacja zdolność do zmiany długości ogniskowej, a tym samym do nastawiania ostrości widzenia na różne odległości Adaptacja optyczna Adaptacja fotochemiczna rodzaj adaptacji sensorycznej, większa ilość światła powoduje spadek czułości receptorów i odwrotnie Konwergencja mechanizm niezależnego kierowania obu gałek ocznych na obserwowany przedmiot tak, by oba jego obrazy odbierane były jako jeden 9/32 Mechanizm akomodacji 10/32 Mechanizm konwergencji ostrość na obiekcie dalekim ostrość na obiekcie bliskim 11/32 12/32 Oświetlenie Oświetlenie – słowniczek strumień świetlny Całkowita moc promieniowania elektromagnetycznego emitowanego przez źródło w paśmie widzialnym (380-760 nm) we wszystkich możliwych kierunkach. Jednostką strumienia świetlnego jest lumen [lm]. strumień świetlny luminancja światłość Moc emitowana przez źródło światła w określonym kierunku w jednostkowy kąt bryłowy. Wyrażana w kandelach [cd], przy czym cd = lm/sr. światłość natężenie oświetlenia natężenie oświetlenia Stosunek wielkości strumienia świetlnego padającego na płaszczyznę do jej pola powierzchni. Wyrażany w luksach [lx], przy czym lx = lm/m2. 13/32 14/32 Oświetlenie – słowniczek cd. Rola natężenia oświetlenia luminancja Fizyczna miara postrzeganej jaskrawości. Zależy od natężenia oświetlenia, właściwości odbiciowych obserwowanego obiektu oraz jego pola pozornej (obserwowanej) powierzchni. Jednostką jest cd/m2. równomierność natężenia oświetlenia Stosunek natężenia minimalnego do natężenia średniego na płaszczyźnie, na której wykonywane jest zadanie wzrokowe. odpowiednio wysoki poziom jest niezbędny do funkcjonowania zmysłu wzroku zapewnia kontrast, a tym samym rozpoznawanie szczegółów ma bezpośredni związek z szybkością akomodacji i konwergencji powinno być dostosowane do wieku, zadania wzrokowego oraz wielkości obiektów pracy kontrast luminancji Różnica między luminancjami dwóch sąsiadujących ze sobą w przestrzeni (lub w czasie) obszarów, obserwowanych jednocześnie (lub bezpośrednio po sobie). 15/32 16/32 Dobór wartości natężenia oświetlenia Przykłady wymaganych parametrów oświetlenia miejsc pracy według normy PN-EN 12464-1: 2004 średnie natężenie oświetlenia (na wys. płaszczyzny pracy): im krócej trwa praca, tym natężenie oświetlenia może być mniejsze mniejsze przedmioty pracy (np. nakrętki, podzespoły elektroniczne) wymagają większego natężenia niż mniejsze (np. opakowania zbiorcze w magazynie) im mniejszy kontrast między obiektem pracy a tłem, tym wyższe powinno być natężenie oświetlenia pracownik starszy potrzebuje do wykonania tej samej czynności większego natężenia oświetlenia, w porównaniu z pracownikiem młodszym 50 lx dla korytarzy używanych w nocy (mierzone na poziomie podłogi) 100 lx dla pomieszczeń magazynowych 200 lx dla łazienek i toalet 300 lx dla pomieszczeń biurowych i pracy dorywczej 500 lx dla pomieszczeń biurowych i pracy o charakterze ciągłym równomierność natężenia oświetlenia: 17/32 co najmniej 0,7 w obszarze zadania wzrokowego co najmniej 0,5 w obszarze bezpośrednio (0,5 m) go otaczającym 18/32 Luminancja, a właściwości odbiciowe powierzchni Przykładowe wartości luminancji przedmiot obserwacji luminancja [cd/m2] tarcza słoneczna w południe 1 600 000 000 tarcza słoneczna o zachodzie 600 000 chmury oświetlane przez Słońce 10 000 błękitne niebo 5 000 tarcza Księżyca w pełni biel na monitorze 2 500 100 – 500 kartka papieru przy 500 lx czerń na monitorze nocne, bezgwiezdne niebo 100 0,03 – 0,2 0,0004 19/32 20/32 Dopuszczalne kontrasty luminancji w polu widzenia Niepożądane kontrasty luminancji płaszczyzny okienne znajdujące się w kierunku obserwacji jasne ściany sąsiadujące z ciemnymi podłogami czarne obiekty na jasnych powierzchniach odbijające światło płaszczyzny stołów błyszczące części wyposażenia 1:3 10:1 10:1 21/32 22/32 Zalecane współczynniki odbicia światła dla obiektów znajdujących się w polu widzenia sufit 80 – 90% Zjawisko olśnienia czasowe zaburzenie procesu widzenia taki przebieg lub stan procesu widzenia, przy którym występuje uczucie niewygody i/lub zmniejszenie zdolności rozróżniania obiektów na skutek niewłaściwego rozkładu luminancji przekroczenie możliwości adaptacyjnych oka lub wywołanie zmian adaptacyjnych trwających na tyle długo, że prawidłowe widzenie jest przejściowo ograniczone ściany 40 – 60% podłogi 20 – 40% meble i inne powierzchnie wyposażenia 25 – 50% 23/32 24/32 Skutki olśnienia Olśnienie bezpośrednie, pośrednie i odbiciowe olśnienie odbiciowe wywołuje zmęczenie narządu wzroku olśnienie pośrednie powoduje spadek zdolności rozróżniania szczegółów obrazu ogranicza zdolności akomodacyjne i konwergencyjne oka wywołuje odruchy obronne (mrużenie powiek, napięcie mięśni) w skrajnych przypadkach może spowodować uszkodzenie siatkówki olśnienie bezpośrednie 25/32 Redukcja i eliminacja olśnień 26/32 Wpływ położenia źródła światła na zdolność rozróżniania szczegółów usunięcie punktów świetlnych z pola widzenia pracownika, np. poprzez odpowiednio wysokie ich zamocowanie stosowanie opraw z odpowiednim kątem ochrony (nie mniej niż 60° między źródłem światła a linią wzroku, oprawy typu dark-light) zmniejszenie luminancji źródeł światła (większa liczba opraw o mniejszej mocy świetlnej, klosze i oprawy ze szkła mlecznego) lokalizowanie miejsc pracy pomiędzy rzędami opraw oświetleniowych matowe pokrycie płaszczyzn mogących odbijać światło (podłogi, biurka) 27/32 Kąt ochrony oprawy oświetleniowej 28/32 Rozmieszczenie stanowisk pracy względem opraw oprawy oświetleniowe 30° 40° 50° 29/32 30/32 Temperatura barwowa źródła światła źródło światła Wskaźnik oddawania barw Ra (CRI) temp. barwowa [K] płomień zapałki 1700 słońce o wschodzie lub zachodzie 2000 tradycyjna żarówka 2700 świetlówka kompaktowa o barwie neutralnej 3500 światło księżyca 4100 świetlówka rurowa o barwie zimnej 5000 światło dzienne 6000 dla czynności wymagających szczególnej precyzji w postrzeganiu i rozróżnianiu barw (np. przemysł tekstylny czy poligraficzny) wartość wskaźnika powinna być możliwie zbliżona do 100 przy większości typowych sytuacji zaleca się, aby jego wartość nie była niższa niż 80 w przypadkach szczególnych, takich jak przejścia i korytarze, składy, magazyny oraz miejsca, w których pracownicy przebywają rzadko lub sporadycznie, wartość wskaźnika może zostać obniżona 31/32 32/32
