Κεφάλαιο 7. Όραση - Φωτισμός

Transcript

1 Κεφάλαιο 7 Όραση - Φωτισμός

2 Το Φως: Φυσική Περιγραφή Φως αποκαλούμε τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα που ενεργοποιούν τη λειτουργία της όρασης. Η συχνότητα, το μήκος κύματος και η ενέργεια των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων που αποκαλούμε φως, περικλείονται μεταξύ των παρακάτω ορίων: συχνότητα 4 x 1014 < f < 8 x 1014 Hz μήκος κύματος 0,750 > λ > 0,375 μικρά ενέργεια 1,24 < W < 12,4 ev Η πρώτη στήλη ορίων χαρακτηρίζει το φως που ο άνθρωπος αντιλαμβάνεται ως κόκκινο χρώμα, ενώ η δεύτερη στήλη χαρακτηρίζει το μοβ χρώμα.

3 Φωτομετρικές μονάδες - Ένταση φωτεινής πηγής, η οποία μετράται σε ΚΗΡΙΑ (CANDELA ή CD). Το ένα ΚΥΡΙΟΝ ορίζεται ως το 1/60 της φωτεινής έντασης που δίνει 1 cm 2 μέλανος σώματος που βρίσκεται σε θερμοκρασία 1773,5 ο C. - Φωτεινή ισχύς, η οποία μετράται σε LUMEN (LM) και εκφράζει τη φωτεινή ένταση πηγής στη μονάδα του χρόνου. - Ένταση φωτισμού, η οποία μετράται σε LUX (LX). Η μονάδα αυτή εκφράζει τον φωτισμό που δέχεται μία επιφάνεια. Έτσι, ένταση 1 LUX είναι ο φωτισμός που δέχεται μία επιφάνεια 1m 2 από φωτεινή πηγή ισχύος 1 LM, η οποία βρίσκεται σε απόσταση 1 m. - Λαμπρότητα, η οποία μετράται σε STILB (SB), APOSTILB (ASB), ΝΙΤ ή CANDELA/m2. Η λαμπρότητα ορίζεται ως η φωτεινότητα μιας επιφανείας απόλυτα λευκής (μηδενική απορρόφηση φωτός), η οποία δέχεται φως έντασης 1 LUX. Μία τέτοια επιφάνεια έχει λαμπρότητα 104 ST ή 1 ASB ή 0,318 ΝΙΤ ή 0,318 CD/m 2.

4 Απλοποιημένη αναπαράσταση του ματιού

5 Κωνία και ραβδία Στον αμφιβληστροειδή χιτώνα υπάρχουν δύο είδη αισθητηρίων δεκτών: τα κωνία και τα ραβδία (περί τους αισθητήριοι δέκτες) Τα κωνία, βρίσκονται κατανεμημένα στην κεντρική περιοχή του αμφιβληστροειδούς χιτώνα, γύρω από την ωχρά κηλίδα. Για να διεγερθούν, απαιτούν μεγαλύτερη φωτεινή ένταση, και γι αυτό αλλά και λόγω της μεγάλης πυκνότητάς τους, δίνουν πολύ ακριβέστερες οπτικές πληροφορίες (π.χ. διάκριση χρωμάτων, αποχρώσεων, σκιών, κ.λπ.) Τα ραβδία, βρίσκονται κατανεμημένα γύρω από τα κωνία. Χρειάζονται λιγότερο φως για να διεγερθούν, ενώ δίνουν λιγότερο ακριβείς οπτικές πληροφορίες (π.χ. μόνο τα περιγράμματα των αντικειμένων, ή πληροφορίες για αλλαγές φωτεινότητας σε περιοχές του οπτικού πεδίου)

6 Τα όρια του οπτικού πεδίου

7 Κατόπτευση του χώρου Όταν σε ένα σημείο του χώρου που καλύπτεται από την περιφερειακή όραση συμβεί μια αλλαγή (π.χ. κίνηση αντικειμένου, άναμμα ή σβήσιμο μίας φωτεινής πηγής), τότε οι οφθαλμοί ή ολόκληρο το κεφάλι, στρέφονται αυτόματα προς το σημείο αυτό, ώστε να δοθεί η δυνατότητα στην όραση μέσω των κωνίων να ενεργοποιηθεί (εστίαση των οφθαλμών). Κατά τη συλλογή οπτικών πληροφοριών από το περιβάλλον, οι οφθαλμοί εκτελούν δύο κατηγορίες κινήσεων: i. Σχετικά μεγάλου εύρους κινήσεις, οι οποίες αποκαλούνται σακκαδικές κινήσεις. Είναι οι ταχύτερες κινήσεις μερών του ανθρώπινου σώματος ( 7000/sec). ii. Μικροκινήσεις, οι οποίες επιτρέπουν την ανανέωση της διέγερσης του οπτικού νεύρου, κατά την εστίαση σε συγκεκριμένες περιοχές του οπτικού πεδίου. Οι μικροκινήσεις αυτές είναι δύο ειδών, οι μικροσακκαδικές (με πλάτος κίνησης 5-20 arcmin και συχνότητα 0,1-5 Hz) και ο φυσικός νυσταγμός (με πλάτος κίνησης όσο η διάμετρος των κωνίων και συχνότητα 50 Hz).

8 Ορισμένες οπτικές απάτες Είναι οι οριζόντιες γραμμές ίσες; Είναι οι οριζόντιες γραμμές ίσου μήκους με τις κάθετες; α β γ Α Β Είναι η απόσταση αβ ίση με την βγ; Είναι ο Α κύκλος ίσος με τον Β; Είναι οι κάθετες γραμμές ίσες;

9 Κανόνες για την κατόπτευση/ανάλυση σύνθετων σχημάτων, γνωστoί και ως Gestalts. Εγγύτητα: στοιχεία που βρίσκονται κοντά, τα αντιλαμβανόμαστε ως ανήκοντα στην ίδια ενότητα Ομοιότητα: παρόμοια στοιχεία τα αντιλαμβανόμαστε ως ανήκοντα στην ίδια ενότητα Συνέχεια: στοιχεία που παρουσιάζουν συνέχεια, τα αντιλαμβανόμαστε ως ανήκοντα στην ίδια ενότητα Συμμετρία: σχήματα με έναν ή περισσότερους άξονες συμμετρίας είναι εύκολα αντιληπτές ενότητες Κλείσιμο/ολοκλήρωση: η αντίληψη «δημιουργεί» κλειστές και απλές φόρμες

10 Αδύνατο αντικείμενο: η σκάλα που συνεχώς ανεβαίνει ή κατεβαίνει. Πώς εξηγείται το φαινόμενο αυτό;

11 Πώς εξηγείται το ότι συνεχίζουμε να βλέπουμε μαύρα και άσπρα κουτάκια στην οριζόντια επιφάνεια;

12 Αναγνωσιμότητα

13 Αναγνωσιμότητα Η αναγνωσιμότητα εξαρτάται κυρίως από το επάνω μέρος των λέξεων Capital depends CAPITAL DEPENDS Οι λέξεις που είναι γραμμένες με πεζά γράμματα διαβάζονται πιό εύκολα απ ότι με κεφαλαία, ενώ το πάνω μισό των λέξεων βοηθά περισσότερο στην κατανόησή τους απ ότι το κάτω μισό.

14 Καταγραφή των κινήσεων των βλεμμάτων

15 Χρήση καταγραφής των κινήσεων των βλεμμάτων Κανονικό διάβασμα Διερευνητική περιήγηση Γρήγορο διάβασμα

16 Σημεία στα οποία στέκεται το βλέμμα κατά την ανάγνωση της ίδιας φράσης από ανθρώπους διαφορετικού μορφωτικού επιπέδου

17 Σημεία στα οποία στέκεται το βλέμμα κατά την πρώτη και τη δεύτερη ανάγνωση της ίδιας φράσης

18 Οπτική Κόπωση Συνέπειες κακού φωτισμού Οι συνθήκες φωτισμού κάτω από τις οποίες το μάτι είναι αναγκασμένο να λειτουργεί, έχουν μεγάλη επίδραση στην απόδοσή του. Κακές συνθήκες φωτισμού, οι οποίες δημιουργούνται από: - μικρή ένταση φωτισμού, - ακατάλληλη κατεύθυνση των ακτίνων του φωτός και χωροθέτηση των πηγών φωτισμού, - ακατάλληλη σύσταση του φωτισμού, αυξάνουν αναίτια την κόπωση του οπτικού συστήματος αλλά και του μυοσκελετικού συστήματος, ιδιαίτερα των μυών του αυχένα και της μέσης!

19 Οπτική Κόπωση Συνέπειες κακού φωτισμού (συνέχεια) Οι συνέπειες της αυξημένης οπτικής κόπωσης είναι πολλαπλές: - μείωση της οπτικής οξύτητας, - ενοχλήσεις στα μάτια όπως κάψιμο ή τσούξιμο, - παραγωγή δακρύων, - κεφαλαλγίες, - ανορεξία, - αϋπνία, κλπ. Επίσης: - Μείωση της απόδοσης των εργαζομένων - Αύξηση της επικινδυνότητας της εργασίας.

20 Οπτική Κόπωση Συνέπειες κακού φωτισμού (συνέχεια) Στην κόπωση του οπτικού συστήματος, συμβάλλουν επίσης και οι αυξημένες οπτικές απαιτήσεις που δημιουργούνται από: - ανάγκη για εστίαση των ματιών για μακρό χρονικό διάστημα σε ένα συγκεκριμένο σημείο του οπτικού πεδίου - τη συνεχή παρακολούθηση ενός κινούμενου αντικειμένου μικρών διαστάσεων, - τη λήψη πολλών οπτικών πληροφοριών σε σύντομο χρόνο.

21 Μείωση Οπτικής Κόπωσης Για τη μείωση της οπτικής κόπωσης πρέπει: να εξασφαλίζονται καλές συνθήκες φωτισμού, ο σχεδιασμός και η τοποθέτηση των διατάξεων από τις οποίες οι εργαζόμενοι συλλέγουν οπτικές πληροφορίες (ενδεικτικά όργανα, οπτικά σήματα, οθόνες, κλπ.), να εξασφαλίζουν την άνετη και απρόσκοπτη λήψη των αναγκαίων πληροφοριών, να επιδιώκεται η μείωση των οπτικών απαιτήσεων των εργαζομένων και τα συχνά διαλείμματα.

22 Κανόνες φυσικού φωτισμού Πρέπει να επιδιώκεται ώστε οι χώροι εργασίας να φωτίζονται όσο το δυνατό περισσότερο με φυσικό φωτισμό. Η ένταση του φυσικού φωτισμού, ενώ πρέπει να είναι επαρκής, δεν πρέπει να είναι και μεγαλύτερη από όση χρειάζεται για την εκτέλεση των εργασιακών δραστηριοτήτων που εκτελούνται σε ένα συγκεκριμένο χώρο. Πρέπει να αποφεύγεται η κατ ευθείαν πρόσπτωση των ακτίνων του ηλίου στα μάτια ή στο οπτικό πεδίο των εργαζομένων, διότι αυτό έχει ως αποτέλεσμα τη δημιουργία είτε θάμβωσης, είτε μεγάλων διαφορών φωτεινότητας, που και αυτά προξενούν κόπωση του οπτικού συστήματος.

23 Κανόνες φυσικού φωτισμού (συνέχεια) Το φωτιστικό πηλίκο, δηλαδή η σχέση του εμβαδού των παραθύρων προς το εμβαδόν του χώρου, πρέπει να είναι τουλάχιστον 1:10 για χώρους των οποίων ο όγκος είναι μικρότερος των 30 m³. Ο λόγος αυτός είναι αρκετά μικρός, γι αυτό ικανοποιητικότερη άρχισε να θεωρείται η σχέση 1:7 ή ακόμη και 1:5. Ένας άλλος τρόπος υπολογισμού του ελάχιστου αναγκαίου εμβαδού των παραθύρων είναι ο εξής: Θεωρούμε ως ελάχιστο εμβαδόν παραθύρων για χώρους μικρότερους των 30 m³ τα 2 m², και σ αυτό το εμβαδόν προσθέτουμε 1 m² παραθύρων για κάθε 30 m³ χώρο. Δηλαδή: για χώρο εργασίας ως 30 m³ χρειάζεται εμβαδόν παραθύρων 2 m², για χώρο εργασίας ως 60 m³ χρειάζεται εμβαδόν παραθύρων 2+1=3 m², για χώρο εργασίας ως 90 m³ χρειάζεται εμβαδόν παραθύρων 3+1=4 m², κοκ.

24 Κανόνες φυσικού φωτισμού (συνέχεια) Για να αποφύγουμε, την απ ευθείας πρόσπτωση των ηλιακών ακτίνων στις θέσεις εργασίας, σε βιομηχανικά συγκροτήματα καλό είναι να δημιουργείται πριονωτή στέγη, με τα παράθυρα τοποθετημένα σ αυτή. Τότε τα παράθυρα πρέπει να έχουν βορινό προσανατολισμό, και η κλίση τους να υπολογίζεται με βάση το ύψος του ηλίου στον ορίζοντα κατά την εαρινή ισημερία. Η γωνία αυτή όπως είναι φυσικό διαφέρει από τόπο σε τόπο. Έτσι για την Αθήνα είναι , ενώ για το Παρίσι είναι Ο λόγος του φυσικού φωτισμού, δηλαδή η σχέση μεταξύ της έντασης του φωτισμού στη θέση εργασίας και της έντασης του φωτισμού στο ύπαιθρο, πρέπει να είναι ανάλογος με τις οπτικές απαιτήσεις της εργασίας. Ο λόγος αυτός πρέπει να είναι τουλάχιστον 2,5 για τις συνηθισμένες εργασίες, και 3,5 για εργασίες με υψηλές οπτικές απαιτήσεις.

25 Κανόνες φυσικού φωτισμού (συνέχεια) Το χρώμα και η υφή των επιφανειών του χώρου εργασίας παίζουν μεγάλο ρόλο στην εκμετάλλευση του φυσικού φωτός. Ενδεικτικά, παρακάτω φαίνεται το ποσοστό αντανάκλασης του ηλιακού φωτός σε διάφορες επιφάνειες.

26 Κανόνες φυσικού φωτισμού (συνέχεια) Η ένταση του φυσικού φωτισμού εξαρτάται σημαντικά από το πάχος, το χρώμα αλλά και την καθαριότητα που έχουν οι υαλοπίνακες των παραθύρων και των ανοιγμάτων. Η καθαριότητα των υαλοπινάκων παίζει σημαντικό ρόλο. Εάν έχουν να καθαριστούν 6 μήνες, τότε η απόδοση του φυσικού φωτός ελαττώνεται σε ποσοστό που κυμαίνεται από 50% μέχρι 85%, ανάλογα με την κλίση που έχουν τα παράθυρα.

27 Είδη τεχνητού φωτισμού - Άμεσος φωτισμός: όλο σχεδόν το φως (90-100%), κατευθύνεται προς την επιφάνεια της εργασίας). Πλεονεκτήματα: χαμηλό κόστος εγκατάστασης, ευκολία συντήρησης. Μειονεκτήματα: προκαλεί θάμβωση, δημιουργεί έντονες σκιές. - Ημιάμεσος φωτισμός: ένα μεγάλο μέρος του φωτός (50-90%), κατευθύνεται προς την επιφάνεια της εργασίας, ενώ το υπόλοιπο προς την οροφή. Πλεονεκτήματα: είναι ευχάριστος, δημιουργεί λίγες σκιές και θάμβωση σε μικρό βαθμό, σχετικά μικρό κόστος εγκατάστασης, σχετικά εύκολη συντήρηση. Μειονεκτήματα: δεν εξαφανίζει πλήρως τις σκιές και την θάμβωση, έχει σχετικά μικρή απόδοση. - Έμμεσος φωτισμός: το μεγαλύτερο ποσοστό του φωτός (90-100%), κατευθύνεται προς την οροφή. Πλεονέκτημα: ελαχιστοποιεί ή και εξαφανίζει τις σκιές και τη θάμβωση, εξασφαλίζει ομοιομορφία φωτισμού. Μειονεκτήματα: μεγάλες δαπάνες για την αρχική εγκατάσταση και τη συντήρησή του.

28 Κανόνες τεχνητού φωτισμού Η ένταση του φωτισμού πρέπει να είναι επαρκής και ανάλογη με τις οπτικές απαιτήσεις των εργασιών που θα εκτελούνται στο σχεδιαζόμενο χώρο, αλλά και την ηλικία των εργαζομένων. Γενικά, ισχύουν τα παρακάτω όρια ενδεικνυόμενων εντάσεων φωτισμού, ανάλογα με τις απαιτήσεις λήψης οπτικών πληροφοριών που έχει η εκτελούμενη εργασία. Σχετικά με την ηλικία των εργαζομένων, όσο μεγαλύτερη είναι, τόσο περισσότερος φωτισμός χρειάζεται. Εάν ένα άτομο ηλικίας 40 ετών χρειάζεται Χ μονάδες έντασης φωτισμού, τότε, ένα άτομο ηλικίας 10 ετών χρειάζεται Χ/3 μονάδες έντασης φωτισμού, ένα άτομο ηλικίας 20 ετών χρειάζεται Χ/2 μονάδες έντασης φωτισμού, ένα άτομο ηλικίας 30 ετών χρειάζεται Χ/1.5 μονάδες έντασης φωτισμού, ένα άτομο ηλικίας 50 ετών χρειάζεται 2Χ μονάδες έντασης φωτισμού, ένα άτομο ηλικίας 60 ετών χρειάζεται 3Χ μονάδες έντασης φωτισμού.

29 Κανόνες τεχνητού φωτισμού (συνέχεια) Το χρώμα του τεχνητού φωτισμού πρέπει να πλησιάζει όσο γίνεται περισσότερο το χρώμα του φυσικού φωτός. Στο φυσικό φως υπάρχουν 50% κυανές, 18% κίτρινες, και 32% ερυθρές ακτίνες. Η πυκνότητα του φωτισμού ή λαμπρότητα, πρέπει να μην προκαλεί θάμβωση. Για να αποφύγουμε τη θάμβωση πρέπει: - η γωνία που σχηματίζεται μεταξύ της οπτικής γραμμής (δηλαδή της νοητής γραμμής που διέρχεται από το κέντρο του οπτικού πεδίου του εργαζομένου), και του φωτιστικού σώματος να είναι μεγαλύτερη των 300, - να μη συμπίπτει η οπτική γραμμή με την κατεύθυνση των ανακλώμενων ακτίνων (κατοπτρισμός σε λεία επιφάνεια = έμμεση θάμβωση), - η λαμπρότητα του γενικού φωτισμού να είναι μικρότερη από 0,3 SB, ενώ του τοπικού, μικρότερη από 0,2 SB.

30 Κανόνες τεχνητού φωτισμού (συνέχεια) Τα φωτιστικά σώματα δεν πρέπει να ενοχλούν ή να βλάπτουν την υγεία, με την παραγωγή θερμότητας ή την έκλυση επικίνδυνων χημικών ουσιών ή ακτινοβολιών. Τα φθορίζοντα φωτιστικά σώματα δεν πρέπει να τοποθετούνται σε απόσταση μικρότερη του 1 m από τους εργαζομένους, προκειμένου να αποφεύγεται η επίδραση των υπεριωδών ακτίνων στο δέρμα, αλλά και το στροβοσκοπικό φαινόμενο). Επίσης, για την αποφυγή της κόπωσης του οπτικού συστήματος από αυξομειώσεις της έντασης των σωμάτων αυτών, πρέπει να γίνεται δυαδική συνδεσμολογία και να χρησιμοποιείται εάν είναι δυνατόν τριφασικό ρεύμα.

31 Κανόνες τεχνητού φωτισμού (συνέχεια) Η λαμπρότητα ή φωτεινότητα των μεγάλων επιφανειών και των αντικειμένων που βρίσκονται στο οπτικό πεδίο των εργαζομένων, πρέπει να είναι της ίδιας τάξης μεγέθους, ή οι διαφορές τους να βρίσκονται σε ανεκτά όρια. Οι μέγιστες επιτρεπτές σχέσεις λαμπρότητας μεταξύ του κυρίως χώρου εργασίας και των μεγάλων επιφανειών ή των αντικειμένων που τον περιβάλλουν είναι: 1:2 για τον χώρο εντός της περιοχής εργασίας, 1:3 για τον χώρο γύρω από την περιοχή εργασίας, 1:10 για το ευρύτερο περιβάλλον της εργασίας. Οι διαφορές λαμπρότητας είναι περισσότερο ενοχλητικές και επιβαρυντικές όταν βρίσκονται στα πλάγια και κάτω τμήματα του οπτικού πεδίου. Επίσης, περισσότερο ενοχλητικές και επικίνδυνες από τις σταθερές διαφορές ή αντιθέσεις φωτεινότητας, είναι οι περιοδικές εναλλαγές φωτεινότητας.

32 Κανόνες τεχνητού φωτισμού (συνέχεια) Προκειμένου να ελαχιστοποιούνται οι διαφορές λαμπρότητας στο οπτικό πεδίο του εργαζομένου, πρέπει: - τα παράθυρα να μην τοποθετούνται χαμηλά, - τα παράθυρα να διαθέτουν κατάλληλα πετάσματα (κουρτίνες, στορ, κ.λπ.), - οι τοίχοι να μην είναι κάτασπροι, - οι επιφάνειες των μηχανών, τραπεζιών, κλπ. να μην είναι στιλπνές, - τα τμήματα των μηχανών και γενικά ό,τι βρίσκεται στο οπτικό πεδίο του εργαζομένου να έχουν περίπου την ίδια λαμπρότητα.

33 Κανόνες τεχνητού φωτισμού (συνέχεια) Ο τεχνητός φωτισμός πρέπει να είναι χρονικά και χωρικά συμμετρικός και ομοιόμορφος. Ένας πρακτικός κανόνας που πρέπει να ισχύει για φωτιστικά σώματα που κρέμονται από την οροφή, είναι ότι η απόστασή τους από την οροφή πρέπει να είναι μικρότερη από το 1/4 της απόστασης μεταξύ οροφής και επιφάνειας εργασίας. Επίσης, για να επιτυγχάνεται ομοιομορφία στο φωτισμό, η απόσταση των φωτιστικών σωμάτων από τον τοίχο, πρέπει να είναι περίπου το 1/2 της απόστασης μεταξύ των διαδοχικών φωτιστικών σωμάτων. Τα φωτιστικά σώματα πρέπει να καθαρίζονται τακτικά, γιατί η σκόνη που επικάθεται σ αυτά, ελαττώνει σημαντικά την απόδοσή τους, σε ποσοστά που πολλές φορές ξεπερνούν το 20%. Σε εργοστασιακούς χώρους έχει παρατηρηθεί μείωση της ισχύος των φωτιστικών σωμάτων, λόγω μη καθαρισμού τους, ακόμη και σε ποσοστό 70%.

34 Συμπερασματικά, τεχνητός φωτισμός πρέπει: να είναι ανάλογος του είδους και της φύσης της εργασίας που εκτελούν οι εργαζόμενοι, να μπορεί η έντασή του να ρυθμισθεί από τους ίδιους τους εργαζομένους, να έχει φασματικά χαρακτηριστικά που να πλησιάζουν κατά το δυνατό στα χαρακτηριστικά του φυσικού φωτός, να μην προξενεί θάμβωση, να μην ενοχλεί, να μην ρυπαίνει και να μην είναι επικίνδυνος για την υγεία των εργαζομένων, να μην προξενεί οι μεγάλες αντιθέσεις ή εναλλαγές φωτεινότητας στο οπτικό πεδίο των εργαζομένων, να διαχέεται, διευθύνεται και κατανέμεται σωστά, να έχει εξασφαλισθεί η συντήρηση και ο καθαρισμός του.

35 50mm 50mm Πόρτα Παράθυρα Σχήμα Ι