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