TUOTTAVAN TOIMISTOTYÖN VALAISTUS

Teknillinen korkeakoulu, Valaistuslaboratorio Raportti 33 Espoo 2003 TUOTTAVAN TOIMISTOTYÖN VALAISTUS Raportti 1 Liisa Halonen Pirkko Oittinen Jorma Lehtovaara Viorel Gligor Mikko Hyvärinen Jopi Penttilä Henri Ståhl Jarkko Haataja Työsuojelurahasto on rahoittanut tätä tutkimusta Valaistuslaboratorio PL 3000 02015 TKK http://www.hut.fi/yksikot/vl/ Viestintätekniikan laboratorio PL 5500 02015 TKK http://www.media.hut.fi/

Teknillinen korkeakoulu Valaistuslaboratorio PL 3000 02015 TKK Puh. (09) 451 4971 Fax (09) 451 4982 E-mail: lightlab@hut.fi ISBN 951-22-7529-5 ISSN 1455-7541

Tuottavan toimistotyön valaistus Raportti 1 TIIVISTELMÄ Tämä raportti on tehty tutkimuksen Tuottavan toimistotyön valaistus yhteydessä. Tutkimuksen alussa on selvitetty kirjallisuuden avulla toimistotyön tuottavuuteen liittyviä valaistus- ja näyttöteknisiä tekijöitä erityisesti ikääntyvän työntekijän näkökulmasta. Päätavoite tutkimuksessa on ollut koetilojen ja mittausmenetelmien kehittäminen koehenkilöillä tehtäviin näyttötyön tuottavuusmittauksiin. Kahden näytön samanaikainen käyttö arvioidaan toimistoissa lähivuosina yleistyväksi näyttöjen käyttötavaksi. Arviota tukee pöytänäytöissä tapahtuva vähittäinen teknologiasiirtymä katodisädeputkinäytöistä nestekidenäyttöihin. Kahden näytön käyttöä tarkastellaan omana kokonaisuutena. Valaistuksen vaikutusta näyttöjen käytettävyyteen läpikäytiin näyttötekniikan alueelta löytyneiden lähteiden pohjalta. Ulkoisen valaistuksen laatutekijöillä on olennainen vaikutus näyttöjen luettavuuteen sekä keinovalaistuksessa että päivänvalossa. Ikääntymisen vaikutuksia valaistustarpeeseen ja valaistussuunnitteluun on käsitelty kirjallisuuden pohjalta. Raportissa on esitelty muutamia tutkimuksia, joissa ikääntyneillä on suoritettu mittauksia erilaisissa valaistuksissa ja erilaisilla näkötehtävillä. Eräissä tutkimuksissa vertailuryhmänä on ollut nuoret työntekijät. Tässä tutkimuksessa suunniteltiin koeolosuhteita ja testattiin kehitettyjä mittausmenetelmiä koehenkilöillä sekä TKK valaistustekniikan että viestintätekniikan laboratorioissa. Koemittauksissa tutkittiin keinovalon vaikutuksia visuaalisen haun nopeuteen eri valaistusvoimakkuuksilla. sekä valaistusolosuhteiden ja valaistustapojen vaikutusta visuaaliseen hakuun kahdella erilaisella näytöllä. Lisäksi tutkittiin ympäröivän valaistuksen ja näyttöjen kirkkauden sekä näyttötyypin vaikutusta työskentelyn nopeuteen tilanteessa, jossa käytetään yhtäaikaisesti kahta monitoria rinnakkain. Avainsanat: valaistuksen laatu, näytöt, tuottavuus, luettavuustestit 31.1.2003 TKK/Valaistuslaboratorio & TKK/Viestintätekniikan laboratorio 1

Raportti 1 Tuottavan toimistotyön valaistus 2 TKK/Valaistuslaboratorio & TKK/Viestintätekniikan laboratorio 31.1.2003

Tuottavan toimistotyön valaistus Raportti 1 ALKULAUSE Tämä raportti liittyy Työsuojelurahaston rahoittamaan tutkimukseen Tuottavan toimistotyön valaistus. Tutkimus on osa laajempaa Tuottava Toimisto 2005 - tutkimusohjelmaa, jonka rahoittajia ovat Tekes ja lukuisat kotimaiset sisäilmastoalan yritykset. Tämä tutkimus on tehty Teknillisen korkeakoulun valaistustekniikan ja viestintätekniikan laboratorioissa. Tutkimuksen vastuullinen johtaja on professori Liisa Halonen ja viestintätekniikan tutkimuksen osalta professori Pirkko Oittinen Tutkijoina projektissa toimivat dipl.ins. Jorma Lehtovaara, tekn.yo. Viorel Gligor, tekn.yo. Mikko Hyvärinen, tekn.yo. Jopi Penttilä, tekn.yo. Henri Ståhl ja tekn.yo. Jarkko Haataja. 31.1.2003 TKK/Valaistuslaboratorio & TKK/Viestintätekniikan laboratorio 3

Raportti 1 Tuottavan toimistotyön valaistus 4 TKK/Valaistuslaboratorio & TKK/Viestintätekniikan laboratorio 31.1.2003

Tuottavan toimistotyön valaistus Raportti 1 SISÄLLYSLUETTELO TIIVISTELMÄ ALKULAUSE 1 JOHDANTO...7 2 VALAISTUSUUREET JA TUOTTAVUUSMITTAUKSET...8 2.1 Valonmäärän eli valaistusvoimakkuuden vaikutus...8 2.2 Luminanssit ja niiden jakauman vaikutus...8 2.2.1 Luminanssisuhteet...9 2.3 Heijastukset näytöistä...10 2.4 Keinovalaistuksen aiheuttama häikäisy...10 2.5 Päivänvalon aiheuttama häikäisy...11 2.6 Valonkoostumuksen vaikutus tuottavuuteen...11 2.7 Uudet valaistussuositukset ja toimistotyön valaistus...12 3 NÄYTÖT JA TOIMISTOTYÖ...14 3.1 Yleistä...14 3.2 Näyttöteknisiä ratkaisumalleja tietomäärän hallintaan...14 3.2.1 Kahden näytön hyöty ja ongelmat...15 3.3 Visuaalinen käytettävyys...16 3.3.1 Kontrastin, näyttötyypin ja valaistuksen vaikutus...16 3.4 Johtopäätökset...18 4 IKÄÄNTYVÄN VÄESTÖN TARPEIDEN HUOMIOIMINEN TOIMISTOVALAISTUKSEN SUUNNITTELUSSA...19 4.1 Yleistä...19 4.2 Toimistovalaistuksen vaatimukset...19 4.3 Ikääntymiseen liittyvät muutokset näköjärjestelmässä...20 4.4 Tutkimuksia valaistuksen vaikutuksesta...22 4.5 Iikääntyvien työntekijöiden erityistarpeet...24 5 TUTKIMUKSET VALOKUUTIOSSA...26 5.1 Johdanto...26 5.2 Valokuutio...26 5.2.1 Koetila...26 5.2.2 Koetilan valaistusjärjestelmä...27 5.2.3 Valaistustilanteet...28 5.3 Näkötesti...28 5.3.1 Visual Search tietokoneohjelma...28 5.4 Mittaukset...30 5.4.1 Mittaukset eri valaistusvoimakkuuksilla...30 5.4.2 Tulokset...32 5.4.3 Mittaukset eri valaistustavoilla...35 5.4.4 Tulokset...39 31.1.2003 TKK/Valaistuslaboratorio & TKK/Viestintätekniikan laboratorio 5

Raportti 1 Tuottavan toimistotyön valaistus 6 KAHDEN NÄYTÖN TUTKIMUKSET...45 6.1 Johdanto...45 6.2 Tutkimusmenetelmät...45 6.2.1 Testilaitteisto...45 6.2.2 Ohjelmisto...47 6.2.3 Esikokeet...48 6.2.4 Koejärjestelyt...49 6.3 Tutkimustulokset...52 6.3.1 Yleistä...52 6.3.2 Luminanssieron ja valaistuksen vaikutus...53 6.3.3 Tilastollinen tarkastelu...56 6.4 Johtopäätökset...57 7 YHTEENVETO...58 8 LÄHDELUETTELO...60 LIITE A Näkötehokkuustesti; kyselykaavake 6 TKK/Valaistuslaboratorio & TKK/Viestintätekniikan laboratorio 31.1.2003

Tuottavan toimistotyön valaistus Raportti 1 1 JOHDANTO Tämä raportti on tehty tutkimuksen Tuottavan toimistotyön valaistus yhteydessä. Tutkimuksen alussa on selvitetty kirjallisuuden avulla toimistotyön tuottavuuteen liittyviä valaistus- ja näyttöteknisiä tekijöitä erityisesti ikääntyvän työntekijän näkökulmasta. Päätavoite tutkimuksessa on ollut koetilojen ja mittausmenetelmien kehittäminen koehenkilöillä tehtäviin näyttötyön tuottavuusmittauksiin. Toimistotyössä informaation merkitys korostuu tulevina vuosina entisestään. Informaatiota generoidaan, käsitellään ja välitetään sekä seurataan näyttöjen välityksellä samanaikaisesti useasta kanavasta. Tämän mahdollistamiseksi näyttöjen määrän ja pinta-alan tulee kasvaa. Visioina kehityksestä ovat ns. päälle puettavat kuten silmälaseihin kiinnitettävät näytöt, näyttöseinät, ikkunat, digitaaliset työpöydät ja jopa lattia näyttöpintana. Lähivuosina toteutuskelpoisena vaihtoehtona on usean, ensisijaisesti kahden, näytön käyttö. Toinen näytöistä voi olla pöytänäyttö, toinen mahdollisesti sylissä tai käsissä pidettävä näyttö. Ennusteiden mukaan kahden näytön käyttö yleistyy nopeasti. Sitä tukee teknologiamuutos katodisädeputkinäytöistä litteisiin näyttöihin; edellisiä on runsaasti toimistoissa olemassa ja toisaalta jälkimmäisten tilantarve on suhteellisesti pieni. Toimistotyötä tekevän työväestön ikääntyminen on tosiasia. Ikä vaikuttaa jo sinällään ihmisen näköjärjestelmään ja pitkäaikainen työskentely näyttötyössä aiheuttaa myös muita fyysisiä haittoja. Työn aiheuttamia haittoja voidaan ainakin osaksi lievittää suunnittelemalla ja rakentamalla työolosuhteet mahdollisimman hyviksi ja työtä helpottaviksi. Valaistus on yksi tärkeä olosuhdetekijä. Yksilöllisen valontarpeen toteuttaminen ja valaistuksen muunneltavuus ovat avainasemassa viihtyisän työvalaistuksen luomisessa. Keinovalaistuksen ohella myös hyvin toteutetulla päivänvalolla voidaan lisätä työviihtyvyyttä. 31.1.2003 TKK/Valaistuslaboratorio & TKK/Viestintätekniikan laboratorio 7

Raportti 1 Tuottavan toimistotyön valaistus 2 VALAISTUSUUREET JA TUOTTAVUUSMITTAUKSET 2.1 Valonmäärän eli valaistusvoimakkuuden vaikutus Määritelmän mukaan valaistun pinnan keskimääräinen valaistusvoimakkuus on pinnalle kaikista suunnista saapuvan kokonaisvalovirran suhde tarkasteltavan pinnan alaan. Valaistusvoimakkuuden yksikkönä käytetään luksia (lx). Näin ollen valaistusvoimakkuus ilmaisee, kuinka paljon pinnalle tulee valoa mutta ei kuitenkaan kerro, miten hyvin kyseisessä valaistuksessa nähdään, koska informaatio tarkasteltavan pinnan ja sen yksityiskohtien valonheijastusominaisuuksista puuttuu. Vaikka eri pintojen valaistusvoimakkuudet olisivat yhtä suuret, voi pintojen erilaisista väri- ja heijastusominaisuuksista johtuen niiden välillä olla huomattaviakin kirkkauseroja. Valaistuksen määrälliseen arviointiin käytetään perinteistä valaistusvoimakkuuden mittausta työtilan keskeisiltä alueilta, työpöydiltä, näytöltä jne. Valaistusmittauksia voitaneen pitää karkeana valaistuksen luokitusarvona samantyyppisten tilojen keskinäisessä vertailussa. Lisäksi valaistusvoimakkuus on käyttökelpoinen mittari tiloissa, joissa päivänvalon ja keinovalon keskinäiset määrät vaihtelevat ja valaistusvoimakkuuden vaikutus työolosuhteiden vaihteluun on suuri. Valonsäädöllä voidaan vaikuttaa yksilöllisen valaistuksen toteutukseen. Keinovalon määrää voidaan muutella joko ajallisesti tai paikallisesti työtehtävien ja niiden vaatimien näkötehtävien mukaan. myös päivänvalon mukaan muuttuva keinovalaistus on eräs muunneltavan valaistuksen toteutusmahdollisuus. Eri päivänvalotilanteissa tarvittava keinovalon määrä on laboratorio-olosuhteissa suoritettava tehtävä, joka perustuu koehenkilöiden tekemään subjektiiviseen säätöön ja sen rekisteröintiin. Laboratoriomittaukset suoritetaan tilassa, joka on varustettu tietokoneella säädettävällä valaistuksella. Näin keinovalon määrää on helppo testeissä muuttaa ilman valaisin- tai lamppumuutoksia. 2.2 Luminanssit ja niiden jakauman vaikutus Luminanssi eli valotiheys on mitta pinnan kirkkaudelle. Luminanssi kertoo miten kirkkaalta valoaheijastava pinta tai itsesäteilevä valonlähde esim. monitori tarkastelusuunnasta näyttää. Pintojen luminanssiin vaikuttaa merkittävästi se, miten paljon niihin tulevasta valosta pinnat heijastavat takaisin (heijastumissuhde) sekä miten ja mihin suuntaan heijastuminen pinnasta tapahtuu (suuntaheijastuminen, hajaheijastuminen tai sekaheijastuminen). Tärkein valaistustekninen tekijä hyvään näkyvyyteen pyrittäessä on näkökohteen ja ympäristön luminanssi ja niiden keskinäinen suhde. Luminanssijakauma vaikuttaa näkyvyyteen osaksi siksi, että näkökentän luminanssit määräävät silmien sopeutumistason, jolla on vaikutusta mm. näkötarkkuuteen. Pupillin kokoa ja verkkokalvon herkkyyttä muuttamalla silmä sopeutuu näkökentän luminansseihin pyrkien näkökentän luminanssijakauman määräämään tilaan. 8 TKK/Valaistuslaboratorio & TKK/Viestintätekniikan laboratorio 31.1.2003

Tuottavan toimistotyön valaistus Raportti 1 Luminanssitasoa, johon silmien sopeutuminen lopulta päättyy, kutsutaan sopeutumistasoksi. Hyvin suunnitelluissa sisätiloissa luminanssijakauma näkökentässä on sellainen, että sopeutumisluminanssiksi voidaan ottaa näkökentän keskimääräinen luminanssi. Silmän sopeutumisluminanssitaso vaikuttaa näkötarkkuuteen (kyky erottaa pienet, hyvin lähekkäin olevat yksityiskohdat toisistaan) kontrastiherkkyyteen (kyky erottaa pieniä suhteellisia luminanssieroja) sopeutumisessa, mukautumisessa, silmien liikkeissä jne. tarvittavien motoristen toimintojen tehokkuuteen. Sopeutumistason kasvaessa näkötarkkuus, kontrastiherkkyys ja silmien motoriikan suorituskyky paranevat tiettyyn maksimitasoon saakka. Näkötehtävissä, joissa yksityiskohdan koko on kriitillinen näkyvyyttä ajatellen, sopeutumisluminanssin kasvattaminen on tärkein tekijä haluttaessa lisätä näkötarkkuutta näkyvyyden parantamiseksi. Kun kriitillisen yksityiskohdan koko on paljon sen erottamiseksi tarvittavaa kynnysarvoa suurempi, näkötarkkuuden lisäämisellä ei ole merkitystä. Edellä sanottu pätee myös kahteen muuhun edellä mainittuun silmän suorituskykytekijään. Kontrastiherkkyys ja silmien motoristen toimintojen tehokkuus paranevat sopeutumistason kasvaessa, mutta näkyvyys paranee vain niin kauan kuin nämä tekijät ovat kriitillisiä yksityiskohdan näkyvyydelle. 2.2.1 Luminanssisuhteet Luminanssijakauman suunnittelu täydentää valaistusvoimakkuuteen perustuvaa suunnittelua. Seuraavat seikat on otettava huomioon näkökohteen ja sen välittömän ympäristön luminanssi, katon, seinien ja lattian luminanssi häikäisyn välttäminen valaisimien ja ikkunoiden luminanssia rajoittamalla. Toivotut luminanssisuhteet saadaan aikaan sopivalla valaisimien valinnalla ja sijoittelulla sekä oikealla huonepintojen ja sisustusmateriaalien heijastumissuhteiden valinnalla. Valaistusjärjestelmän ja valaistustavan valinnalla voidaan vaikuttaa myös ratkaisevasti lopulliseen luminassijakaumaan, tilan visuaaliseen ilmeeseen sekä näköolosuhteisiin. Esimerkiksi suora ja epäsuora valaistus tuottavat täysin erilaisen valaistuksen. Koetilan Valokuutio` valaistus toteutetaan järjestelmällä, joka sisältää sekä suoran että epäsuoran komponentin ja lisäksi molempia voidaan itsenäisesti säätää. Näyttötyössä näytön ja sen ympäristön luminanssien suhde on näkömukavuuden kannalta olennainen. Uusien näyttöjen kirkkaus on riittävä, jotta ne soveltuvat 31.1.2003 TKK/Valaistuslaboratorio & TKK/Viestintätekniikan laboratorio 9

Raportti 1 Tuottavan toimistotyön valaistus normaalisti valaistuun toimistoympäristöön vaaleine huonepintoineen. Näköergonomian kannalta ei ole kuitenkaan suotavaa, että katseltavan kohteen tausta ja sen lähiympäristö ovat itse kohteita kirkkaammat. Näkökohteen ympäristöään hieman suurempi luminanssi edistää huomion keskittymistä tälle alueelle. Valaistussuosituksien mukaan lähiympäristön luminanssi ei kuitenkaan saa alittaa arvoa 1/3 eikä näkökentän uloimpien osien luminanssi arvoa n. 1/10 kohteen luminanssista. 2.3 Heijastukset näytöistä Heijastukset näytöissä ja kiiltävissä materiaaleissa pienentävät alkuperäisen kuvan tai kohteen kontrastia ja siten heikentävät näkemistä. Heijastunut luminanssi ikäänkuin summautuu alkuperäisiin luminansseihin ja näin alentaa näkyvää kontrastia ja voi pahimmassa tapauksessa hävittää sen lähes kokonaan. Suuntaheijastuksessa näkyvän heijastuneen luminanssin suuruus riippuu heijastuksen aiheuttavan lähteen esim. kirkkaan lampun tai ikkunan luminanssista ja pinnan suuntaheijastavuudesta, esimerkkeinä kalvot ja kiiltävät paperit. Hajaheijastuksessa eli diffuusissa heijastuksessa näkyvä heijastunut luminanssi puolestaan riippuu pinnalle tulevan valon määrästä eli pinnan valaistusvoimakkuudesta ja kyseisen pinnan hajaheijastavuudesta. Esimerkkinä tästä on normaali valkoinen kopiopaperi. Käytännön valaistuissa ympäristöissä esimerkiksi tietokonenäyttöjen kuvapinnasta tapahtuu näitä molempia heijastusmuotoja yhtä aikaa. Kuvapinnan rakenteella ja heijastuskäsittelyllä heijastuksia voidaan vähentää. Kuvapinnan muoto vaikuttaa myös heijastusten esiintymiseen. Kupera kuvapinta kerää heijastuksia laajemmalta alueelta kuin suora pinta 2.4 Keinovalaistuksen aiheuttama häikäisy Keinovalaistuksen aiheuttamaa häikäisyä mitataan häikäisyindeksillä UGR (Unified Glare Rating). UGR on kansainvälisen valaistusjärjestön CIE toimesta kehitetty häikäisyn arviointimenetelmä. Se saa arvoja 5 ja 30 välillä, suuremman arvon merkitessä suurempaa häikäisyä. Sen häikäisylähteen koko on rajoitettu avaruuskulman arvoihin 0,0003 0,1 sr. Suurilla häikäisylähteillä kuten esim. ikkuna UGR on aivan liian epätarkka. UGR lasketaan yhtälöllä: 2 0,25 L iωi UGR = 8log 10 2 Lb i Pi (1.1) Missä L b = Havaitsijan näkemä keskimääräinen luminanssi (taustaluminanssi) ilman häikäisylähdettä [cd/m 2 ]. L = Häikäisylähteen luminanssi havaitsijan suuntaan [cd/m 2 ]. ω = Avaruuskulma, jossa häikäisylähde näkyy havaitsijalle. P = Guthin paikka indeksi häikäisylähteelle. Saadaan laskemalla. 10 TKK/Valaistuslaboratorio & TKK/Viestintätekniikan laboratorio 31.1.2003

Tuottavan toimistotyön valaistus Raportti 1 UGR-indeksiä käytetään häikäisyn arvostelussa mm. uudessa eurooppalaisessa sisävalaistusstandardissa, joten se on tulevaisuudessa ainoa Suomessa käytettävä keinovalaistuksen häikäisyarvostelumenetelmä. Toimistovalaistuksessa suositellaan työn vaativuuden mukaan häikäisyindeksin UGR arvoja < 22. 2.5 Päivänvalon aiheuttama häikäisy Päivänvalon aiheuttamaa häikäisyä pyritään arvioimaan videofotometrimittausten avulla. TKK Valaistuslaboratoriossa on pidempiaikaisena tutkimuksena kyseiseen mittaukseen perustuvan häikäisymenetelmän kehitys. Menetelmällä voidaan mitata ikkunan kirkkauden aiheuttamaa häikäisyä. Menetelmän etuna muihin vastaaviin menetelmiin on se, että ikkunan kirkkauden ei tarvitse olla tasainen. Mikäli menetelmä osoittautuu käyttökelpoiseksi, siitä on suuri etu päivänvalon käytön suunnittelussa ja päivänvalotekniikan kehityksessä. Häikäisyn laskentamenetelmässä häikäisylähde (ikkuna) jaetaan pienempiin osiin. Jokaista osaa käsitellään erillisenä häikäisylähteenä, jolle lasketaan luminanssi, avaruuskulma ja sijaintikerroin. Päivänvalon häikäisyn laskentayhtälö DGI: DGI = 10 log10 0,478 missä: L b L + 1,6 Ω 0,8 s 0,5 ( 0,07ω L ) s (1.2) L s on ikkunan osan keskimääräinen luminanssi Ω on em. alueen sijainnin näkökentässä huomioiva tekijä. Saadaan laskemalla sijaintikertoimen P avulla (kts. yhtälö 1) L b on taustaluminanssi ω on ikkunan osan avaruuskulma havaitsijan paikalta Luminanssimittaus tehdään IQCam videofotometrillä. Häikäisyindeksin laskenta suoritetaan MathLab-ohjelmalla. 2.6 Valonkoostumuksen vaikutus tuottavuuteen Valonkoostumukseen ja sen kautta värien näkemiseen voidaan vaikuttaa valonlähteiden valinnalla. Laadukkailla valonlähteillä värien luonnollisuus paranee ja värierotus on helpompaa. Valonkoostumuksen mittarina voidaan käyttää suureita värilämpötila ja värintoistoindeksi R a. Tuottavuusvaikutuksia voidaan tutkia vaihtamalla työtilan valaisimiin väriominaisuuksiltaan erilaisia valonlähteitä. Vertailu tehdään valonlähteillä, jotka täyttävät vain suositusten minimiarvot sekä valonlähteillä, jotka edustavat valonväriominaisuuksiltaan parasta tasoa. 31.1.2003 TKK/Valaistuslaboratorio & TKK/Viestintätekniikan laboratorio 11

Raportti 1 Tuottavan toimistotyön valaistus 2.7 Uudet valaistussuositukset ja toimistotyön valaistus CEN (European Committee for Standardization) on julkaissut standardia CEN 12464 uusiksi eurooppalaisiksi valaistussuosituksiksi. Standardi sisältää myös uudet vaatimukset näyttöpäätevalaistukselle. Perusajatuksena uusissa suosituksissa on ottaa huomioon myös näytön pinnan heijastusominaisuudet standardin ISO 9241-7 mukaisesti. Uusissa valaistussuosituksissa ei enää vaadita tasaista valaistusta koko huoneeseen, vaan työalueiden ja niiden välittömien lähialueiden tulee olla hyvin valaistuja. Muuhun osaan huonetta riittää alempi valaistusvoimakkuus (kuva 1.1). Etuna on vapaampi valaisimien sijoitus työpisteiden mukaan sekä pienempi valaistuksen energiankulutus. Työalue 500 lx Minimi 200 lx Välitön lähiympäristö 300 lx Kuva 1.1 Uusien valaistussuosituksien mukaan on tarpeen valaista hyvin vain varsinainen työalue ja sen lähiympäristö, ei alueita, joissa ei vakituisesti työskennellä. Valaisimien ja näytöiltä mahdollisesti heijastuvien muiden kirkkaiden pintojen, kuten esimerkiksi kattopinta epäsuorassa valaistuksessa, luminanssille annetaan suosituksissa raja-arvoja. Näin pyritään heijastuvat luminanssit pitämään kohtuullisina sekä tilan pintojen väliset luminanssisuhteet sopivina. Standardiehdotus esittelee kuusi eri luokkaa (taulukko 1.1), joissa kaikissa määritellään valaisimen valoaukon luminanssin maksimiarvo kulma-a1ueelle 65-85 pystytasosta lukien. Oletuksena on, että näytön kallistus taaksepäin on enintään 15. Standardi on vaativin luokan III näytöille, joiden pinnan heijastuksia vähentävät ominaisuudet ovat heikot. Tässä tilanteessa va1oaukon luminanssin raja-arvo edellä mainittuihin kulmiin on vain 200 cd/m 2, mikä on hyvin matala arvo ja vastaa likimain valkean paperin luminanssia 1000 lx valaistuksessa. Luokan I ja II näyttöjen pinnan heijastuksia vähentävät ominaisuudet ovat paremmat ja siksi va1aisimen va1oaukon luminanssin raja-arvoksi esitetään 1000 cd/m 2 (kuva 1.2). 12 TKK/Valaistuslaboratorio & TKK/Viestintätekniikan laboratorio 31.1.2003

Tuottavan toimistotyön valaistus Raportti 1 Hämmentävä tekijä uudessa suosituksessa onkin, että esityksen mukainen, näytön ominaisuuksista riippuva määrittely asettaa valaistussuunnittelijat vieläkin vaikean ongelman eteen. Suunnitteluvaiheessa tilan käyttäjää ei useinkaan tunneta eikä etenkään tarkkoja näyttölaitetyyppejä. Pitääkö suunnittelussa varautua pahimpaan vaihtoehtoon ja samalla kalliimpaan vai voidaanko olettaa uusien tilojen tulevien käyttäjien näyttölaitteet aina uudehkoiksi ja hyvälaatuisiksi. Uuden standardin käytännön vaikutuksia lienee, että se ohjaa valaistuskäytäntöä kohti epäsuoran tai osittain epäsuoran valaistuksen käyttöä. Epäsuoralla ja puoliepäsuoralla valaistuksella on helpompi tehdä luminansseiltaan tasaisempi ja valoisan ilmeen antava valaistus työtiloihin sekä toteuttaa nykytietämyksen mukainen hyvä näköergonomia vaativassakin toimistotyössä. Kannettavien tietokoneiden yleistyminen jopa ainoana työtietokoneena asettaa valaisimien kirkkaudelle omat vaatimuksensa. Niiden näytön kallistus on usein pöytänäyttöä suurempi eli yli 15 astetta, mistä aiheutuu helpommin yläpuolella olevien valaisinten heijastuksia. Suorien valaisimien luminanssirajakulmia jouduttaisiin tiukentamaan vielä standardissakin esitettyjä pienemmiksi sekä rajoittamaan lisäksi valaisimesta alaspäin näkyvää kirkkautta. Taulukko 1.1 Valaisimien ja heijastuvien pintojen maksimiluminanssit näytön laadukkuuden mukaan Näytön luokka I II III standardin ISO 9421-7 mukaisesti Näytön heijastuksia Hyvät Keskimääräiset Heikot vähentävät ominaisuudet Näytöltä heijastuvien luminanssi cd/m 2 pintojen keskimääräinen < 1000 < 200 heijastuksia häikäisyä luminanssit < 1000 cd/m 2 65 o 65 o Kuva 1.2 Valaisimien ja katon luminanssien rajoitus heijastusten ja häikäisyn estämiseksi. 31.1.2003 TKK/Valaistuslaboratorio & TKK/Viestintätekniikan laboratorio 13

Raportti 1 Tuottavan toimistotyön valaistus 3 NÄYTÖT JA TOIMISTOTYÖ 3.1 Yleistä Tietokonetta hallitaan näytöllä esitettävien objektien avulla, eli tietokone kommunikoi käyttäjänsä kanssa näytön välityksellä. Näytöllä on siis erittäin tärkeä rooli siinä, miten käyttäjä ymmärtää ja hallitsee tietokonetta. Viimeisen vuosikymmenen aikana näytöt ovat kuitenkin muodostuneet pullonkaulaksi tietokoneen ja käyttäjän väliselle tehokkaalle vuorovaikutukselle. Pääasiallisena syynä on internetin ja uusien ohjelmasovellusten valtavasti kasvattama hyödyllisen informaation määrä. Informaation määrän kasvaminen on johtanut siihen, että tietokoneen käyttäjä joutuu uhraamaan huomattavasti entistä enemmän voimavaroja suuren tietomäärän hallintaan. Kasvanut informaatiomäärä ei ole kuitenkaan kasvattanut näyttöjen kokoa merkittävästi, jolloin näyttöpinta-ala on käynyt käyttäjälleen yhä ahtaammaksi. 3.2 Näyttöteknisiä ratkaisumalleja tietomäärän hallintaan Fyysiseltä kooltaan suuremmat ja resoluutioltaan paremmat näytöt olisivat tulevaisuudessa luonnollinen ratkaisu suuren informaatiomäärän hallintaan. Nykyisten suurikokoisten näyttöteknologioiden ongelmana on korkeat tuotantokustannukset, jotka pitävät niiden hinnat erittäin korkeina. Myöskään nykyisten suurikokoisten näyttöjen resoluutio ei ole parempi kuin tavallisissa toimistoissa käytössä olevissa kuvaputkinäytöissä. Tulevaisuudessa huomio kohdistuu seinälle heijastavien projektoreiden sekä projektio- ja plasmanäyttöjen hyväksi käyttöön. Tutkimustyötä ja sovelluksia on kehitetty viimeisten vuosien aikana useilla eri tahoilla /52,53,54/. Pääripusteisilla HMD-näytöillä (Head-Mounted Displays) kuva kyetään esittämään siten, että kuva peittää käyttäjän näkökentästä laajan alueen. Diagonaalisen näkökulman avulla mitattuna pääripusteiset näytöt yltävät parhaimmillaan jopa yli 100 asteen peittoon, vaikkakin tavallisille kuluttajamarkkinoille suunnatut laitteet yltävät nykyään ainoastaan kuvaputkinäytöille ominaiseen 30-60 asteeseen. HMDnäyttöjen ongelmana on niiden alhainen resoluutio. Parhaimmat kuluttajamarkkinoilla olevat HMD-näytöt saavuttavat SVGA-resoluution (800 600 pikseliä). Useat myynnissä olevat näytöt ovat resoluutioltaan niinkin alhaisella tasolla kuin 263 230 pikseliä. HMD-näyttölaitteita on useita erityyppisiä, kuten kypärä-, silmikko-, pantaja silmälasimallisia. Toimisto-olosuhteissa hyödynnettynä silmikkonäyttöjen tulisi olla erittäin keveitä /55/. Myös tietokoneohjelmistojen ja -järjestelmien suunnittelulla kyetään parantamaan tiedonhallintaa. Tietokoneohjelmat suunnitellaan siten, että käyttäjä kykenee havainnoimaan samanaikaisesti useita sovelluksia ja niiden tapahtumia. Ohjelmien ja käyttöliittymien suunnittelussa keskitytään käyttäjän periferisen näkökyvyn hyödyntämiseen, jolloin käyttäjä kykenee havainnoimaan tietoa useista näytöllä olevista ikkunoista ja sovelluksista. Yksistään ohjelmistojen paremmalla toteutuksella ei kuitenkaan vältytä siltä tosiasialta, että näyttöpinta-alaa tarvitaan tulevaisuudessa lisää /56,57/. Viimeisten vuosien aikana yleistynyt menetelmä tiedonhallinnan parantamiseen on ollut asentaa useita näyttöjä samaan tietokoneeseen /58/. Kyseinen järjestelmä on 14 TKK/Valaistuslaboratorio & TKK/Viestintätekniikan laboratorio 31.1.2003

Tuottavan toimistotyön valaistus Raportti 1 halpa ja helppo toteuttaa, sillä lisäinvestoinneiksi vaaditaan ainoastaan toinen näyttö ja dual display - toiminnon omaava videokortti /56/. 3.2.1 Kahden näytön hyöty ja ongelmat Grudinin suorittamassa kahden näytön käyttötutkimuksessa /56/ selvitettiin sitä, miten tutkimuksen testihenkilöt hyödynsivät toisen näytön tuoman näyttöpinta-alan. Testihenkilöt olivat kokeneita tietokoneen käyttäjiä. Tutkimus osoitti, että sovellusohjelmien ikkunoita ei ulotettu molempien näyttöjen kokoisiksi vaan näytöillä esitettiin erillisiä ikkunoita. Tyypillinen näyttöasetelma oli sellainen, jossa ensisijaisessa näytössä esitettiin päätyöhön liittyvä sovellus koko näytön kokoisena, ja toissijaisessa näytössä esitettiin kaikki toissijaiset toiminnot. Toissijaisia toimintoja olivat mm. työpöytäikonit, sähköposti, CD-soitin ja laskin. Usean näytön käytössä hyödynnetään siis enemmänkin näyttöpinta-alan tehokkaampaa jakamista useiden sovellusten kesken kuin kasvanutta näyttöpinta-alaa yhdelle käytettävälle sovellukselle. Toissijaista näyttöä käytettiin myös päivittyvän informaation esityspintana. Päivittyvän informaation sovellustyyppejä olivat mm. sähköposti, IM (Instant Messaging) sekä pörssi- ja uutispalvelut. Näiden sovellusten esittäminen toissijaisessa näytössä koettiin mielekkääksi, koska sovelluksissa päivittyvä informaatio ei tällöin häirinnyt ensisijaisesti tehtävää työtä. Lisäksi päivittyvien tapahtumien tietoisuuden koettiin parantuneen toisen näytön myötä, koska sovellukset kyettiin pitämään koko ajan näkyvillä. Kahta näyttöä käytettäessä useiden ikkunoiden ja työkalupainikkeiden samanaikainen esittäminen näytöllä mahdollistuu. Tällöin myös ikkunoiden ja työkalupainikkeiden avaamisen ja sulkemisen tarve vähenee. Vähentynyt avaamisen ja sulkemisen määrä koettiin tutkimuksen mukaan erittäin mielekkääksi. Vähentymisen vaikutusta työn tuottavuuteen ja tehokkuuteen ei tutkittu. Kahden tai useamman näytön käytössä todettiin myös haittapuolia. Kaksi näyttöä vie huomattavasti pöytätilaa, etenkin jos molemmat näytöt ovat kuvaputkinäyttöjä. Tosin tulevaisuudessa toimistonäytöt tulevat olemaan kasvavassa määrin litteitä nestekidenäyttöjä, joiden vaatima pöytätila on murto-osa kuvaputkinäyttöjen vaatimasta tilasta. Ongelmana useiden näyttöjen hyödyntämisessä on myös käyttöjärjestelmistä ja ohjelmista puuttuva tuki. Käyttöjärjestelmien suhteen tuen puute ei ole enää kovinkaan suuri ongelma, koska esimerkiksi lähes kaikissa Windowskäyttöjärjestelmissä useamman näytön käyttöä on tuettu Windows98:n ilmestymisen jälkeen. Mac-käyttöjärjestelmissä tuki useamman näytön käytölle on ollut lähes aina. Ohjelmien suhteen tilanne on huonompi. Ohjelmia, joissa mahdollista useamman näytön järjestelmää kyettäisiin helposti ja vaivattomasti hyödyntämään, ei ole markkinoilla kovinkaan monia. Useamman näytön käyttö tuo lisää näyttöpinta-alaa, mutta liitos näyttöjen välillä ei ole saumaton. Kuvaruutujen väliin jäävät näyttöjen reunat, jolloin ikkunoiden venyttäminen useamman näytön kokoiseksi muodostuu katkonaiseksi. Toisaalta näyttöpinta-alan jakamisesta erillisiin näyttöpintoihin todettiin myös olevan hyötyä, 31.1.2003 TKK/Valaistuslaboratorio & TKK/Viestintätekniikan laboratorio 15

Raportti 1 Tuottavan toimistotyön valaistus koska tällöin tietokoneen käyttäjät pakotetaan miettimään ikkunoiden ja objektien kokoa ja sijaintia näytöllä. Lisäksi kaksi erillistä näyttöpintaa parantaa sovellusten hallintaa, koska sovellusohjelma kykenee tällöin tunnistamaan paremmin sen, mihin käyttäjän havainnointi on keskittynyt. 3.3 Visuaalinen käytettävyys Visuaalisella käytettävyydellä tarkoitetaan sitä, miten nopeasti ja tarkasti käyttöliittymän visuaalinen informaatio on käyttäjän vastaanotettavissa ja tulkittavissa. Tärkeimmät visuaaliseen käytettävyyteen vaikuttavat tekijät ovat lähteen /45/ mukaan: tiedon luettavuus ja näkyvyys, tiedon sijoittelu näytöllä (layout) ja tiedon visualisointi. Tiedon luettavuus ja näkyvyys käsittää sen, miten esimerkiksi teksti- ja kuvakokoja sekä kontrastia ja värejä tulisi hyödyntää, jotta näköaisti kykenisi havaitsemaan tiedon nopeasti ja vaivattomasti. Vastaavasti tiedon sijoittelulla pyritään siihen, että näytöllä olevat elementit olisivat löydettävissä nopeasti ja tehokkain silmänliikkein. Tiedon visualisoinnilla pyritään parantamaan laajojen tietokokonaisuuksien hallintaa, esimerkiksi puurakenteisten navigointikarttojen avulla. Lisäksi visuaaliseen käytettävyyteen vaikuttaa epäilemättä käyttötilanteen aiheuttama rasitus. Roufsin ja Boschmanin tutkimuksissa /59/ visuaalinen käytettävyys jaetaan miellyttävyyteen ja suorituskykyyn. Jälkimmäisen mitat ovat luettevuustyyppisiä kuten lukunopeus. Edellistä arvioidaan subjektiivisesti numeerisella asteikolla. Tässä keskitytään tiedon luettavuuden ja näkyvyyden mittauksiin. Aiempia aiheesta tehtyjä tutkimustuloksia tarkastellaan niiltä osin, joissa tutkimusmenetelmänä on käytetty visuaalista hakutestiä /45/. 3.3.1 Kontrastin, näyttötyypin ja valaistuksen vaikutus Tekstin ja taustan välisellä kirkkauskontrastilla on havaittu olevan voimakasta vaikutusta visuaaliseen käytettävyyteen. Näsäsen tutkimuksessa /47/ todettiin, että kirkkauskontrastia kasvattamalla visuaalisen hakutestin reaktioajat nopeutuivat. Erityisen voimakas reaktioaikojen nopeutuminen todettiin alhaisilla kirkkauskontrastin arvoilla. Korkeimmilla kirkkauskontrastin arvoilla vaikutus reaktioaikoihin väheni. Tutkimuksessa tehtyjen silmänliikemittausten perusteella todettiin, että kirkkauskontrasti vaikutti erityisesti testihenkilöiden fiksaatioaikoihin. Kirkkauskontrasti vaikutti siis näytöllä esitetyn tekstin erottuvuuteen siinä määrin, että fiksaatioajat lyhenivät. Näsäsen tutkimustulosten luotettavuutta puoltaa Roufsin tutkimuksessa /47/ mitatut samanlaiset tulokset. 16 TKK/Valaistuslaboratorio & TKK/Viestintätekniikan laboratorio 31.1.2003

Tuottavan toimistotyön valaistus Raportti 1 Näyttötyypin ja näytön ominaisuuksien vaikutusta visuaaliseen käytettävyyteen on tutkittu useissa eri tutkimuksissa. Näsäsen tutkimuksessa /51/ käytettiin kahta erilaista näyttötyyppiä (CRT- ja LCD-näyttöä). Tutkimuksen LCD-näytön kontrastiominaisuudet olivat CRT-näytön arvoja paremmat. Tutkimuksessa suoritetuissa visuaalisissa hakutesteissä todettiin, että reaktioajat näyttötyyppien välillä eivät poikenneet merkittävästi. Ainoastaan näytön kontrastin ollessa riittävän alhainen ja kirjasinkoon riittävän pieni, tällöin LCD-näytön reaktioaikojen todettiin olevan tilastollisesti merkitsevästi CRT-näytön vastaavia arvoja nopeampia. Menozzin tutkimuksessa /58/ mitattiin näyttötyypin (CRT ja LCD) ja näytön virkistystaajuuden vaikutusta visuaalisen haun nopeuteen. Virkistystaajuutta vaihdeltiin ainoastaan kuvaputkinäytöllä. Tutkimuksessa todettiin, että visuaalisen haun reaktioajat eivät olleet tilastollisesti riippuvaisia näyttötyypistä eikä virkistystaajuudesta. Huomioitavaa on kuitenkin se, että LCD-näytölle mitatut reaktioajat olivat keskiarvoisesti hieman CRT-näytön reaktioaikoja korkeammat. Hakutesteissä mitatuilla hakuvirhemäärillä havaittiin olevan yhteyttä käytettyyn näyttötyyppiin ja virkistystaajuuteen. LCD-näytöllä mitattu virhetaajuus oli 22% alhaisempi kuin vastaava arvo CRT-näytöllä, mutta eroa ei kuitenkaan todettu tilastollisesti merkitseväksi (P-arvo=0,061). Virhetaajuuksien ero oli kuitenkin niin suuri, että Menozzi uskoo LCD-näytöillä kyettävän vähentämään käyttäjään kohdistuvaa visuaalista kuormitusta. Tutkimuksessa virhetaajuuden ja virkistystaajuuden välillä todettiin tilastollisesti merkitsevä riippuvuus (Parvo=0,030). Tutkimuksessa mitattiin myös näytön kirkkaustason vaikutusta reaktioaikoihin. Luminanssia säädeltiin LCD-näytöllä välillä 45-150 cd/m 2 ja CRTnäytöllä välillä 45-110 cd/m 2. Kirkkaustasolla ei todettu olevan vaikutusta reaktioaikoihin. Näyttöpäätteiden käytettävyyttä ja suorituskykyä mitattaessa ympäröivän valaistuksen voimakkuudella, suunnalla ja tyypillä on vaikutusta. Toimisto-olosuhteissa valo tulee usein näyttöpäätteen etupuolelta, jolloin kuvaruudulla saattaa esiintyä heijastumia. Heijastumat vastaavasti heikentävät näytön kontrastia. Heijastumien voimakkuus CRT- ja LCD-näytöillä on erilainen, koska kyseisten näyttötyyppien näyttöpinnat ovat erilaiset. LCD-näytöissä näyttöpinta on orgaanista materiaalia, jossa heijastumat usein häiritsevät vähemmän kuin CRT-näyttöjen lasipinnalla. Myös CRT-näytöille tyypillinen kaareva näyttöpinta voimistaa heijastumien haitallisia vaikutuksia. Menozzin tutkimuksessa /49/ mitattiin visuaalisen hakutestin reaktioaikoja kahdella erilaisella valaistuksella. Hämärämmän valaistusasetuksen horisontaali- ja vertikaalivalaistukset olivat molemmat 50 luxia, ja kirkkaamman valaistusasetuksen horisontaalivalaistus oli 550 luxia ja vertikaalivalaistus 250 luxia. Valaistusolosuhteiden oletettiin olevan sellaiset, ettei mahdollisilla heijastuksilla ollut vaikutusta suoritettuihin testeihin. Tutkimuksessa todettiin, että ympäröivän valon voimakkuudella ei ole tilastollisesti merkitsevää vaikutusta hakutestin reaktioaikoihin kummallakaan käytetyllä näyttötyypillä (CRT ja LCD). Myöskään subjektiivisten mieltymyksien arvioinneissa ei todettu tilastollisia eroja. Huomioitavaa tutkimustuloksissa on se, että keskiarvoisesti nopeimmat reaktioajat mitattiin CRTnäytölle kirkkaassa valaistuksessa ja LCD-näytölle hämärässä valaistuksessa. Tutkimuksessa kuitenkin kyseenalaistetaan mitatut tulokset, koska testimenetelmän soveltuvuutta epäiltiin. 31.1.2003 TKK/Valaistuslaboratorio & TKK/Viestintätekniikan laboratorio 17

Raportti 1 Tuottavan toimistotyön valaistus Myös Rohellecin tutkimuksessa /50/ saatiin tuloksia, joissa ympäröivällä valaistuksella ei havaittu merkittävää vaikutusta visuaalisen hakutestin reaktioaikoihin. Testit suoritettiin neljällä eri valaistusvoimakkuudella (ei ympäröivää valoa, 300 luxia, 3500 luxia ja 14000 luxia). Tutkimuksessa kuitenkin huomattiin, että kirkkain valaistusasetus hidasti merkittävästi hakutestin reaktioaikoja. Erityisen voimakas hidastuminen tapahtui tekstin ja taustan välisen kirkkauskontrastin ollessa pieni. 3.4 Johtopäätökset Näyttöteknologia on voimakkaan kehityksen alaisena. Tämä selittyy useista eri suunnista tulevilla tarpeilla. Toimistoympäristössä nykyistä suuremman informaatiomäärän samanaikainen näyttö on keskeinen tekijä. Toimistoissa uuden näyttöteknologian hyödyntäminen epäilemättä etenee tietokonesukupolvien ja mobiilien päätelaitteiden uusimisen tahdissa. Vähintään toinen näytöistä on lähivuosina nestekideteknologiaan pohjautuva. Lähivuosina informaatiopinta-alan kasvattaminen tapahtuu usean näytön avulla. Vähitellen investoinnit myös suuriin näyttöihin kuten näyttöseiniin tulevat mahdollisiksi. Kahden näytön käytöstä käyttökokemukset ovat kirjallisuuden mukaan positiivisia. Eksplisiittistä tietoa tehokkuuden lisääntymisestä tai mahdollisesti muodostuvasta lisärasituksesta ei julkisista lähteistä löytynyt. 18 TKK/Valaistuslaboratorio & TKK/Viestintätekniikan laboratorio 31.1.2003