TUOTTAVAN TOIMISTOTYÖN VALAISTUS

Teknillinen korkeakoulu, Valaistuslaboratorio Raportti 34 Espoo 2004 TUOTTAVAN TOIMISTOTYÖN VALAISTUS Jorma Lehtovaara Mikko Hyvärinen Jopi Penttilä Liisa Halonen Pirkko Oittinen 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 951-22-7530-9 ISSN 1455-7541

SISÄLLYSLUETTELO TIIVISTELMÄ 1 JOHDANTO... 3 2 VALAISTUS JA TUOTTAVUUS... 4 2.1 Valaistus työympäristössä... 4 2.2 Valaistuksen vaikutus työsuoritukseen... 4 2.3 Valo ja näkeminen... 4 2.3.1 Valaistusvoimakkuus... 5 2.3.2 Valon spektrin merkitys... 5 2.3.3 Luminanssijakauma... 6 2.3.4 Näkömukavuus... 7 2.4 Lyhyt yhteenveto kirjallisuustutkimuksesta... 7 3 TUTKIMUKSET VALOKUUTIOSSA... 12 3.1 Johdanto... 12 3.2 Valokuutio... 12 3.2.1 Koetila... 12 3.2.2 Koetilan valaistusjärjestelmä... 13 3.2.3 Valaistustilanteet... 14 3.3 Näkötestit... 14 3.3.1 Visual Search -tietokoneohjelma... 14 3.3.2 Proofread -tietokoneohjelma... 15 3.3.3 Kyselykaavake... 16 3.4 Koehenkilöt... 16 3.5 Tulokset... 17 3.5.1 Visual Search -koe... 17 3.5.2 Numeronvertailutesti... 19 3.5.3 Kyselyt... 19 4 ERILAISTEN NÄYTTÖASETELMIEN TEHOKKUUS JA KUORMITTAVUUS TOIMISTOTYÖSSÄ... 21 4.1 Johdanto... 21 4.2 Haastattelut... 21 4.3 Laboratoriokokeet... 22 4.3.1 Näytöt... 22 4.3.2 Koetila ja tutkimuslaitteisto... 22 4.3.3 Tutkimusmenetelmät... 22 4.3.4 Oikolukukoe... 23 4.3.5 Hakukoe...26 4.3.6 Koehenkilöt... 26 4.4 Tulokset... 27 4.4.1 Oikolukukoe... 27 4.4.2 Hakukoe...30 4.5 Yhteenveto näyttötutkimuksesta... 32 5 JOHTOPÄÄTÖKSET... 33 5.1 Valaistuksen vaikutus näyttötyöhön... 33 5.2 Näytöt ja niiden käytettävyys... 33 1

TIIVISTELMÄ Tämä raportti on tehty Työsuojelurahaston rahoittaman tutkimuksen Tuottavan toimistotyön valaistus vaiheen 2 yhteydessä. Raportin alussa on selvitetty kirjallisuuden avulla valaistuksen tärkeimpien laatusuureiden vaikutuksia toimistotyön tuottavuuteen, näkötehokkuuteen, näkömukavuuteen ja käyttäjien mieltymyksiin sekä myös terveyteen Päätavoite tutkimuksessa on ollut laboratoriokokeiden avulla selvittää valaistuksen ja näyttöteknologian vaikutuksia näkötehtävien suoritusnopeuteen sekä koettuun miellyttävyyteen ja rasittavuuteen. Valaistuksen laboratoriotutkimuksissa selvitettiin eri työpisteen valaistusvoimakkuuksilla työsuorituksen nopeutta ja virheettömyyttä näytöltä tapahtuvassa visuaalisessa hakutehtävässä sekä numerovertailutehtävässä. Muuttujina kokeissa oli tekstikoko ja tekstin kontrasti. Näyttöinä käytettiin kahta näyttötyyppiä ja koehenkilöinä oli sekä nuoria että ikääntyneitä henkilöitä. Näyttötutkimusosassa tutkittin erilaisten näyttöasetelmien vaikutusta toimistotyön tehokkuuteen ja kuormittavuuteen. Tutkimus koostui haastatteluista ja laboratoriokokeista. Haastattelujen tavoitteena oli selvittää, kuinka erilaisia näyttöyhdistelmiä käytännön työelämässä hyödynnetään. Laboratoriokokeiden avulla tutkittiin, kuinka totutusta poikkeavat näyttöasetelmat vaikuttavat toimistotyön tehokkuuteen ja kuormittavuuteen. Avainsanat: toimistovalaistus, näytöt, tuottavuus, työn rasittavuus 2

1 JOHDANTO Tämä raportti on tehty tutkimuksen Tuottavan toimistotyön valaistus yhteydessä. Raportin alussa on esitetty lyhyesti yhteenveto valaistuksen eri tekijöiden vaikutuksista työn tuottavuuteen ja tehokkuuteen. Yhteenveto perustuu kirjallisuustutkimukseen, jossa on selvitetty kirjallisuuden avulla toimistotyön tuottavuuteen liittyviä tutkimuksia ja josta on julkaistu erillinen opinnäytetyö. Päätavoite tutkimuksessa on ollut koetilojen ja mittausmenetelmien kehittämisessä sekä koehenkilöillä tehdyissä näyttötyön sujuvuus-, tuottavuus- ja kuormittavuusmittauksissa. 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. päällepuettavat 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. Työstä aiheutuvia haittoja ja sen rasittavuutta voidaan ainakin osaksi lievittää suunnittelemalla ja rakentamalla työolosuhteet mahdollisimman hyviksi ja työtä helpottaviksi. Valaistus on yksi tärkeä olosuhdetekijä. Valaistuksen tulee olla riittävä myös huonokontrastisen tekstin lukemiseen. Tarvittaessa valaistusta tulee täydentää työvalaisimilla. Valaistusta tulee voida myös helposti muuttaa, mikäli työpisteen sijainti, työpisteiden määrä tai työn sisältö muuttuu. Yksilöllisen valontarpeen toteuttaminen ja valaistuksen muunneltavuus ovat avainasemassa viihtyisän työvalaistuksen luomisessa. Ikääntyvien ihmisten tarpeet ja mieltymykset sekä valaistuksesta johtuvien haittojen kokeminen voi olla hyvinkin yksilöllisiä, mikä lisää joustavuuden ja muunneltavuuden tarvetta. Keinovalaistuksen ohella myös hyvin toteutetulla päivänvalolla voidaan lisätä työviihtyvyyttä ja vireyttä. 3

2 VALAISTUS JA TUOTTAVUUS 2.1 Valaistus työympäristössä Näköaisti ja sen nopea ja luotettava toiminta on erittäin tärkeä useimmissa toimistotyön tehtävissä. Pitkäkestoisessa työssä myös väsyminen ja monet muut oireet vaikuttavat työtehoon ja siten tuottavuuteen. Työtehokkuuteen voidaan valaistuksen avulla vaikuttaa usealla eri tavalla. Useimmiten tehokkuuteen vaikuttamisella tarkoitetaan riittävää ja tarpeelliset värit toistavaa valaistusta, joka ei aiheuta heijastuksia eikä häikäisyä. Näitä välittömiä vaikutuksia ovat valaistuksella aikaansaatu näkökohteen riittävä kontrasti ja luminassi sekä valon spektri. Myös valaistuksen välillisiä vaikutuksia työtehoon on tutkittu. Yksi tällainen vaikutusmekanismi on vuorokausirytmi, jolla on yhteys hormonitoiminnan kautta vireystilaan ja työtehokkuuteen. Valolla on edellämainittujen fysiologisten vaikutusten lisäksi psykologinen puoli, joskaan siitä ei toistaiseksi ole olemassa kovinkaan paljon tutkimustuloksia. 2.2 Valaistuksen vaikutus työsuoritukseen Tarkasteltaessa valaistuksen osuutta työtehokkuudesta on eroteltava erikseen näkötehokkuus ja työtehokkuus. Edelliseen vaikuttaa lähinnä näköaisti ja sitä voidaan suoraan lisätä sopivalla valaistuksella ja näkötehtävän ominaisuuksilla. Yksilölliset erot johtuvat pitkälti näköaistin toiminnan ja puutteiden eroista. Näöntarkkuutta ei voida kuitenkaan valon määrällä kasvattaa kuin tiettyyn rajaan asti. Jälkimmäisessä ovat osallisina näköaistin lisäksi muun muassa motivaatio, mielentila ja vireys. Näkötehtävä voidaan jakaa kolmeen osaan: visuaaliseen, kognitiiviseen ja motoriseen. Valaistuksen muutoksilla on suurin vaikutus tehtäviin, joissa visuaalinen komponentti on hallitseva. Yhden komponentin vaikutusta on hankala tutkia, sillä tehtävän suoritus edellyttää kaikkien kolmen komponentin yhteistoimintaa. 2.3 Valo ja näkeminen Näkötehokkuus on se osa tehtävänäkemisestä, johon valon ominaisuudet suoraan vaikuttavat. Tärkein tekijä on riittävän suuri valoärsyke. Näkökohteesta saadaan sitä enemmän informaatiota, mitä paremmat sen luminanssi ja värikontrasti ovat ja mitä isompi näkökohde on. Näkökohteen katsomisajalla on osaltaan vaikutus ärsykkeeseen. Pienennettäessä yhtä tai useampaa mainituista tekijöistä, pienenee näköaistin kokema ärsyke kunnes saavutetaan taso, jolla näköhavaintoa ei saada lainkaan. Näkökohteen tuottamalla valaistustasolla verkkokalvolla on merkitystä havaitsemisen nopeuteen. Korkeampi valaistustaso parantaa näköaistin erottelukykyä. Näkökohteen ja taustan kontrastiin vaikuttavat valon tuottamat heijastukset ja estohäikäisy voi estää kokonaan kohteen ja sen yksityiskohtien näkemisen. 4

2.3.1 Valaistusvoimakkuus Tutkimusta valaistusvoimakkuuden vaikutuksesta työtehokkuuteen on tehty 1900- luvun alkupuolelta asti. Jo vuonna 1920 osoitettiin työpisteen valaistusvoimakkuuden ja työtehokkuuden yhteys. Päivänvalon käyttöä sisävalaistuksessa ja sen vaikutuksia työtehoon on tehty teollisten työpaikkojen tärkeyden lisääntyessä. Erityisesti tehokkuuden on todettu kärsivän mikäli työsuorituksessa valoa ei ole riittävästi tarvittavien pienten yksityiskohtien havaitsemiseen, mikä voi olla huomattavasti enemmän kuin valaistukselta muuten kyseisessä työtilassa vaadittaisiin. Useimpien valaistusvoimakkuustutkimusten ongelmana on ollut niiden luotettavuuden varmistaminen. Ensinnäkin koejärjestelyitä on usein vain muutama ja nekin eroavat huomattavasti toisistaan. Myös valaistusvoimakkuusalue on saattanut olla liian suppea, toisessa koetilanteessa valoa on hyvin vähän ja toisessa jo liian runsaasti. Toisaalta valaistuksen vaihtuessa muuttuvat useat sen ominaisuudet. Lisättäessä valaistusvoimakkuutta muuttuu esimerkiksi valon spektri tai valaistuksen aiheuttama häikäisy kasvaa. Näyttötyössä heijastukset näytöltä kasvavat ja täten pienentävät näkökohteen luminanssikontrastia. Täten on mahdotonta tietää, mikä valaistuksen ominaisuus milloinkin on muuttanut tutkimustulosta. Lisäksi useimmat tutkimukset on tehty todellisissa olosuhteissa eli oikeissa työympäristöissä. Tällöin muutettaessa valaistusta muutetaan usein muitakin vaikuttavia tekijöitä kuten sisustusta, työskentelytapoja jne. Edelläkuvatut ongelmat ovat vieneet nykyiset tutkimukset laboratorioita vastaaviin tiloihin, joissa olosuhteita voidaan säädellä paremmin. Yhteenvetona valon määrän tutkimuksista voidaan sanoa, että riittävä valaistusvoimakkuus työpisteessä on aina tarpeen auttamaan yksityiskohtien ja värien helppoa ja nopeaa havaitsemista. Huonossa valaistuksessa näkökohde on mahdollista nähdä mutta valaistuksen lisäämisellä näkötehtävän suoritusaikaa voidaan lyhentää. Työtehokkuuteen näkemisen helpottumisen on todettu vaikuttavan myönteisesti ja pitkäkestoisessa työssä silmien rasittumisen voidaan olettaa pienentyvän. 2.3.2 Valon spektrin merkitys Arvioitaessa valon spektrin vaikutusta työtehokkuuteen on tarkasteltava kahta erilaista työtehtävää. Toisessa ei tarvita värinäköä ja tehokkuuteen vaikuttaa lähinnä verkkokalvon valaistusvoimakkuus kun taas toisessa tehtävässä värien näkeminen on olennainen osa työsuoritusta. Tälläinen voisi olla esimerkiksi työskentely valvomossa. Eräässä tutkimuksessa, jossa simuloitiin ensimmäisen tyypin tehtävää, oli käytössä kaksi valonlähdettä: spektrin pienien aallonpituuksien osalta vahvistettu eli sinivihreä valonlähde ja punertava suurempien aallonpituuksien valonlähde. Tulokset Landoltinrengastestissä osoittivat, että sinivihreä valo tuottaa enemmän oikeita vastauksia lähellä näkökynnystä olevissa olosuhteissa. On oletettavaa, että erot tuloksissa johtuvat pupillin koosta, joka on erilainen riippuen valonlähteen spektristä.. Sinivihreä valo johtaa pienempään pupillin kokoon, mikä helpottaa suurta näöntarkkuutta vaativissa tehtävissä. Käytännössä tuloksella ei ole työtehokkuuden tai valaistussuunnittelun kannalta merkitystä, sillä nykyisen tietämyksen mukaan pupillin koon muutoksilla ei ole vaikutusta valaistustason ollessa selvästi näkökynnyksen yläpuolella, kuten kaikissa työtehtävissä toimistoympäristössä on kyse. Värinäköä vaativat tehtävät voidaan jaotella kahteen ryhmään. Niihin, joissa väriä käytetään luminanssin apuna parantamaan kontrastia ja niihin, joissa oikean värin 5

tunnistaminen on ensiarvoisen tärkeää. Valonlähteellä voidaan vaikuttaa kumpaankin, sillä sen valon spektri määrää valaistujen pintojen nähdyn värin. Tutkimusten mukaan värieroilla on vaikutusta vain, kun näkökohteen ja taustan luminanssikontrasti on pieni. Mikäli luminanssikontrasti on kohtuullinen (>0,3...0,4), ei väriero vaikuta havaitsemiseen eikä tätä kautta työtehokkuuteen. Valittaessa työtehtävään sopivaa valonlähdettä voidaan apuna käyttää värintoistoindeksiä Ra, jonka lamppuvalmistajat ilmoittavat tuotetiedoissa. On kuitenkin muistettava indeksin keskiarvoistavasta luonteesta johtuvat ongelmat. Jos esimerkiksi tietyn vihreän värin toistuminen on olennaista, ei suurikaan indeksi arvo takaa tämän aallonpituuden toistumista. 2.3.3 Luminanssijakauma Luminanssien eli pintojen kirkkauden suunnittelulla voidaan vaikuttaa huomattavasti tilan visuaaliseen vaikutelmaan ja myös häiriötekijöiden kuten heijastusten ja häikäisyn esiintymiseen. Tässä myös valaisinvalinta on tärkeässä roolissa. Harsoheijastuksessa näkohteen luminanssikontrasti pienenee johtuen siitä heijastuvasta valolähteestä. Näin käy esimerkiksi valkoiselle paperille kirjoitetulle lyijykynätekstille, mikäli valonlähde on heijastuksen esiintymisen kannalta kriittisessä paikassa. Estohäikäisyssä valonlähde muodostaa verkkokalvolle halutun näkökohteen kuvan lisäksi kuvan valonlähteestä ja haittaa täten näkemistä. Esiintyessään molemmat tekijät vähentävät näkökohteesta saatavaa informaatiota. Vaikutusta työtehokkuuteen ei voi suoraan määritellä tuntematta työtehtävää. Yleisesti voidaan todeta, että heijastukset ja häikäisyt vähentävät tehokkuutta mutta joissain tehtävissä, kuten pintojen tarkastuksessa, heijastuksia käytetään hyväksi. On oletettavaa, että valaistuksen tasaisuudella olisi vaikutusta työtehokkuuteen. Tutkimuksissa on kuitenkin selvinnyt, ettei muulla kuin varsinaisen työpisteen valaistuksella ole merkitystä. Esimerkkinä koejärjestely, jossa oikoluettiin hyvinvalaistulle valkoiselle paperille kirjoitettuja numerosarjoja. Ympäröivän huoneen valaistusta muutettiin, mutta muutosten ei todettu vaikuttavan tuloksiin. Tulos sopii yhteen sen havainnon kanssa, että ihmiset ovat tyytyväisiä valaistukseen lukiessaan pelkän kohdelampun valossa, kun voivat itse säätää valaisinta mieleisekseen. Samansuuntaiseen lopputulokseen tuli myös Eklundin, Boycen ja Simpsonin tutkimusryhmä vuonna 1999. Kokeessa 15 henkilön ryhmä teki yksinkertaisia toimistotyön kaltaista tehtäviä kolmessa valaistukseltaan erilaisessa huoneessa kahdeksan tuntia kerrallaan. Huoneissa oli joko normaali perinteinen toimistovalaistus, joka valaisi työpisteen lisäksi seiniä ja lattiaa, pelkästään katon kautta valaiseva epäsuora valaistus tai pelkästään työpistettä valaiseva kohdevalaistus. Työpisteen valaistusvoimakkuudet olivat kaikissa huoneissa likimain samoja, mutta huoneiden valonjaossa oli huomattavia tasaisuuden osalta. Kokeen lopputuloksena ainoa työtehoon vaikuttava tekijä oli testitehtävissä käytetty kirjainkoko. Tulosta selittää osaltaan se, että koehenkilöt eivät pitäneet huoneiden valaistusta kovinkaan erilaisena, vaikka ne toteutukseltaan erosivat huomattavasti toisistaan. Voidaan kuitenkin olettaa, että valon jakaumalla työtilassa on jotakin vaikutusta työsuoritukseen. Tilasta saatu visuaalinen vaikutelma on hyvin erilainen kun koko tila on valaistu verrattuna siihen, että pelkästään työn vaatimissa näkökohteissa on valoa. 6

Tutkimuksissa on todettu, että koehenkilöt pitivät enemmän kirkkaista ja valaistukseltaan tasaisista työtiloista. Siksi tutkimuksissa tehdyt havainnot, joiden mukaan kummallakaan tekijällä ei ole suoraa vaikutusta työtehoon, ovat jopa yllättäviä. Sillä, onko työn suorittaja tyytyväinen valaistukseen, ei siis ole todistettua merkitystä lopputuloksen kannalta Vaikka jakauma ei suoraan vaikuta työtehoon sillä on mitä luultavimmin osaltaan vaikutusta kuitenkin työviihtyvyyteen ja vireyteen. 2.3.4 Näkömukavuus Puutteellisessa ja/tai huonosti suunnitellussa valaistuksessa työn vaatiman näköhavainnon tekeminen on hankalaa, pahimmillaan jopa mahdotonta. Valaistuksen aiheuttaman epämiellyttävyyden määritelmä on vahvasti subjektiivinen, mutta siihen on löydettävissä jotain yhteisiä tekijöitä. Epämiellyttävyyden tunnetta esiintyy, kun näkötehtävän suoritus edellyttää toimimista näkökyvyn rajoilla esimerkiksi riittävän valomäärän puutteen vuoksi. Näkökohteen ja taustan välillä tulisi olla riittävä kontrasti, kuitenkaan liian isot luminanssierot eivät ole hyvästä. Eräs yleinen syy valaistuksen epämiellyttävyyteen on lamppujen välkkyminen. Kiusahäikäisy ei teknisesti haittaa työsuoritusta, mutta se ärsyttää työntekijää ja pienentää täten työtehoa. Kiusahäikäisyä on tutkittu, mutta sen ennustaminen on hyvin epävarmaa. Harsoheijastumista tapahtuu kun kirkas valonlähde, esimerkiksi ikkunan läpi paistava aurinko tai valaisimesta näkyvä valonlähde, heijastuunäkökohteesta katsojan silmiin. Harsoheijastuminen muuttaa näkökohteen kontrastia. Kontrastin muutos koetaan epämiellyttävänä mikäli se muuttuu harsoheijastumisen takia enemmän kuin 20%. Epämiellyttävän valaistuksen oletettua työtehoa pienentävää vaikutusta ei ole pystytty todistamaan. Koehenkilöt ovat valittaneet muun muassa sietämättömästä häikäisystä työsuorituksen kuitenkaan siitä kärsimättä. On oletettavaa, että työntekijän motivaatiolla ja työnsuorituksen kestolla on yhteys työtehoon siten, että hyvin motivoituneena työtä tehdään lyhyitä aikoja suorituksen heikentymättä huonoissakin olosuhteissa. Tämä havainto pitänee paikkansa myös muiden olosuhteiden kuten lämpötilan ja melun osalta. 2.4 Lyhyt yhteenveto kirjallisuustutkimuksesta Suuniteltaessa työn kannalta tehokasta valaistusta on otettava huomioon ainakin seuraavat näkökohdat: valon määrä, jakauma ja spektri. Työtehokkuuden ja valaistuksen välittömän yhteyden toteaminen on tutkimuksilla erittäin hankalaa. Tämä johtuu ennenkaikkea siitä, että jokainen työtehtävä on ympäristöltään, työsuoritukseltaan, tekijöiltään jne erilainen. Pitkäkestoisessa työssä työn kuormittavuus korostuu, mitä ei lyhytkestoisissa kokeissa voida selvittää. Valaistuksen vaikutus työtehokkuuteen on kuitenkin ilmeinen ja aihetta käsitteleviä tutkimuksia on käynnissä runsaasti ympäri maailmaa. Taulukoissa 2.1...2.4 on esitetty eräiden tärkeimpien tutkimusten tulokset tiivistetysti aihealueittain. (+)-merkillä merkityissä tutkimuksissa on saatu esiin valaistustekijän vaikutus tutkimustehtävän tuloksiin. Mikäli valaistustekijällä ei ole ollut vaikutusta saatuihin tuloksiin, niin on käytetty (-)-merkkiä. 7

Taulukko 2.1 Inhimillinen tekijä Näkösuoritus ja -tehokkuus Näkömukavuus Valaistusmieltymykset, kanssakäyminen & kommunikointi Mieliala Silmien rasittuminen Vuorokausirytmi Maamosmasennus Terveys Valaistusvoimakkuus ja sen tasaisuus, yhteenvetotaulukko. Valaistusvoimakkuus (+) Gifford (1996): näkötehtävän suoritus nopeutuu valaistuksen kasvaessa matalasta valaistuksesta (70 lx) korkeaan (1962 lx), adaptaatioaika vaikuttaa (+) Hughes (1978): valaistuksen lisäys 500...1500 lx paransi 9% näkötehtävän suoritusta (+) Baron (1992): matalampi valaistustaso (150 lx) paransi sanojen luokitustehtävän tulosta verrattuna korkeampaan valaistukseen, (1500 lx) (+) Eklund (2000, 2001): datan syöttötehtävän suoritus parani valaistusvoimakkuuden, näkökohteen kontrastin ja tekstikoon kasvaessa. (+) Hygge (2001): miehet muistavat enemmän sanoja matalassa valaistuksessa (300 lx) ja naiset korkeassa (1500 lx) (-) Horst (1988): ei vaikutusta lukemiseen ja tiedon etsintään välillä 100...800 lx valvomotilassa (-) Smith (1982): ei vaikutusta luetun ymmärtämiseen välillä 9,2 ja 4540 lx (-) Nelson (1984): ei vaikutusta luovaan kirjoittamiseen, 100 ja 300 lx (-) Kaye (1988): ei vaikutusta oikolukuun ja hakunopeuteen välillä 500 ja 1200 lx (-) Veitch (1990): ei vaukutusta lukusuoritukseen välillä 200 ja 600 lx (+) Muck (1961): näkömukavuus ja subjektiivinen arvostus vähenee valaistuksen kasvaessa yli 2000 lx vaikka suorituskyky vielä hieman lisääntyy. (+) Roufs (1991): näkömukavuusarvioinnit paras tapa testata valaistusasennuksen laatua (+) Laurentin (2000): ihmiset haluavat enenmmän valoa talvella (noin 600 lx) kuin kesäaikaan (noin 300 lx) (+) O Donell (1999): subtrooppisilla alueilla käyttäjät pitävät korkeammista valaistusvoimakkuuksista (500-700 lx) (+) Rubinstein (2003): korkeasta valaistuksesta pidetään (1800 lux) valon värilämpötilasta riippumatta (2700-6000 K) (+) Veitch (1988): korkeassa valaistuksessa (1274 lx) keskusteluääni pienenee verrattuna matalaan valaistukseen (400 lux) (+) Feller (1968) & Sanders (1974) keskusteluäänen taso aleni matalassa valaistuksessa. (+) Espiritu (1994): riittämätön valaistus vaikuttaa alentuneeseen mielentilaan (+) Eklund (2000, 2001): matalilla tasoilla (30 lx) hieman negatiivisempi vaikutus kuin korkeammilla tasoilla (308 lx) (-) Bernecker (1994): hyvään mielentilaan tarvitaan erittäin korkeita valaistustasoja, jotka voivat aiheuttaa voimakasta häikäisyä (+) Boyce (2003): huono valaistus (liian korkea tai matala) aiheuttaa silmän rasitusongelmia (+) Bernecker (1994): 3200 lx alentaa melatoniinin eritystä verrattuna 200 lx tasoon (+) Brainard (1998): altistaminen monokromaattiselle (509 nm) valolle alentaa melatoniinin eritystä (+) Czeisler (1990): kirkasvalohoito voi auttaa vuorotyötä tekevien sopeutumista (-) Dollins (1993): alentunut melatoniinin eritys ei vaikuta käyttäytymiseen tai mielialaan. (+) Rosenthal (1985), Kasper (1989): Kaamosmasennusta voidaan parantaa kirkasvalolla (2500-10000 lx) (-) Brainard (2003) altistuminen valaistukselle yöaikana on potentiaalinen syövän aiheuttaja 8

Ikääntyminen Näkötehokkuus Valaistusmieltymykset, kanssakäyminen & kommunikointi Silmien rasittuminen (+) Smith (1978), Charness (1999): ikääntyvät pitävät korotetun valaistuksen etuja suurempina kuin nuoret henkilöt (-) Smith (1982): tehtävissä, jotka vaativat suurempaa kognitiivista komponenttia, ei havaittu eroja nopeudessa ja tarkkuudessa eri ikäryhmien välillä (+) Halonen (1997): nuoret koehenkilöt (21-33v) säätivät valaistuksen hieman suuremmaksi (675 lx) kuin vanhemmat (42-56v) koehenkilöt (485 lx) (+) Davis (2002): ikäryhmän 62-76 v koehenkilöillä numerovertailutehtävän suoritus parani valaistusvoimakkuuden lisääntyessä, he arvioivat lisäksi tehtävän suorituksen helpommaksi ja korkean valaistuksen miellyttävämmäksi Valaistusvoimakkuuden tasaisuus (-) Slater (1990): valaistusvoimakkuuden tasaisuudella ei mitään vaikutusta näkötehtävän suoritukseen. (+) Saunders (1969), Slater (1993): alle 0.7 tasaisuus näkökohteella on huono (-)Boyce (1980): suuretkin valaistusvoimakkuuden vaihtelut työpöydällä ovat siedettäviä mikäli käyttäjä itse voi säätää (+)Boyce (1979): pidetyin työvalaistus on sellainen, joka tuottaa tasaisen valon itse työalueelle ja alemman valaistuksen ympäröiville lähialueille (+) Boyce (2003): voimakas valokuvio näkökentässä voi aiheuttaa silmien rasittumisen Taulukko 2.2 Inhimillinen tekijä Suorituskyky ja näkötehokkuus Valaistusmieltymykset, kanssakäyminen & kommunikointi Silmien rasittuminen Luminanssit ja niiden tasaisuus, yhteenvetotaulukko. Luminanssit ja luminanssien tasaisuus (+) Rea (1981, 1986): luminanssikontrasti on tärkein tekijä näkötehokkuudessa (+) Eklund (2000, 2001): tekijät, jotka vaikuttavat positiivisesti työtehtävän suoritusnopeuteen ja kokonaissuoritusaikaan ovat luminanssin, luminanssikontrastin ja kirjainkoon lisääminen (-) Hawkes (1979) ei löytänyt yksittäistä valoteknistä mittaa, joka selittäisi subjektiiviset arvioinnit (+) Loe (1982): kohtuullisesti epätasainen seinän valaistus arvioitiin parhaimmaksi maalausten katselussa keinotekoisessa taidegalleriassa (+)Loe (1994, 2000): löysi kaksi visuaalista arvoa, joilla voidaan määrällisesti arvioida valaistun tilan vaikutelmaa: visuaalinen valoisuus ja visuaalinen kiinnostavuus (-) Veitch (2000): visuaalinen kiinnostavuus ei ole ensisijainen asia valittaessa toimistotyön valaistusolosuhteita (+) Veitch (2000): koehenkilöiden valitsemat max:min-luminanssisuhteet vaihtelivat nauhamaisessa 40 näkökentässä välillä 11:1 tja 68:1 (suosituksissa enimmäisarvo 20:1) (+) Miller (1995), O Donell (1999): pidetyimmät seinä:katto-luminanssisuhteet vaihtelivat välillä 3:1... 1:3 (arvoja yli 5:1 tai alle 1:5 pidettiin huonoina) (+) Wibom (1987): luminanssisuhde yli 15:1 paperin ja näytön kesken aiheuttaa visuaalista epämukavuutta (+)O Donell (1999): pidetyin näkökohde / näyttö-luminanssisuhde oli 3:1, suurempi koettiin liian kirkkaaksi (+) Ooyen (1987): pidetyin suhde kohteen, työtason ja seinän luminanssien välillä oli 10:4:3 (+) Veitch (2000): suhdetta 1,7:1 työpöydän ja seinämän luminanssien kesken pidettiin parhaimpana, ja näyttötyössä 0,82:1 (+) Wibom (1987): yli 15:1 luminanssisuhde paperikohteen ja näytön kesken voi aiheuttaa silmien rasittumista 9

Taulukko 2.3 Inhimillinen tekijä Näöntarkkuus Näkötehokkuus ja suorituskyky Mieltymykset Terveys Ikääntyminen Näkötehokkuus ja suorituskyky Mieltymykset Spektrijakauma, värilämpötila ja värintoisto, yhteenvetotaulukko. Valon spektrijakauma (-) Halonen (1993): spektrijakaumalla ei merkittävää vaikutusta näöntarkkuuteen ei nuorilla eikä ikääntyneillä koehenkilöillä (+) Navvab, (2001, 2002), Berman (1996) havaitsi näöntarkkuuden parantumista skotooppisesti rikkaalla valolla korkeilla värilämpötiloilla (+) Berman (1992): loistelamput, joiden maksimi valontuotto osuu aallonpituuden 508 nm ympärille sallisivat huomattavan valotasojen alentamisen nykykäytännöstä johtuen pienemmästä pupillikoosta ja parantuneesta syvyysnäöstä (+) Berman (1993, 1994), Fotios (1995): skotooppisesti rikkaampi valonkoostumus johtaa pupillikoon pienenemiseen ja parempaan näkötehokkuuteen (-) Smith (1979), Rea (1990): ei löytänyt tilastollista merkitystä valon spektrin vaikutukselle akromaattisessa hakutehtävässä (-) Eklund (1999): valon spektri vaikuttaa näkötehokkuuten vain värillisillä kohteilla, joiden luminanssikontrasti on pieni (-) Veitch (1994, 1995, 2000), Boyce (2003): valonlähteiden spektrikoostumus ei vaikuta näkötehokkuuteen eikä näöntarkkuuteen (-) Boyce (2002): Jatkuvaspektrinen valaistus ei vaikuta koehenkilöiden valaistusvalintoihin Preferences of the users seem not to be affected by the full spectrum lighting (+/-) Veitch (2002): jatkuvaspektrisellä valaistuksella ei vaikutusta mieltymyksiin, mutta punasisältöistä valoa pitävät vaaleaihoiset henkilöt vihreäsisältöistä miellyttävämpänä (+) Blumenthal (1992): oppilaiden sairaspoissaolot vähenivät luokassa, jossa jatkuvaspektrinen valaistus (+) Shinomori (2000) lyhytaaltoisen valon käyttö ei suositeltavaa, koska se voi vanhemmilla ihmisillä aiheuttaa linssin fluoresenssia ja siten lisätä häikäisyä Värilämpötila ja värintoisto (+) Knez (2001): kognitiivisen suorituskyvyn kokeet (lyhytmuisti ja ongelmien ratkaisu) osoittivat että suorituskyky oli parempi lämminsävyisessä valossa kuin viileäsävyisessä tai keinotekoisessa päivänvalossa (+) Bedocs (2001): (1) luku- ja tekstinhakutehtävien suoritus oili parempi 2700K valaistuksessa ja huonoin suorassa 3500K valaistuksessa; (2) lajittelutehtävän suoritus oli parhainta 5000K ja huonointa 2700K valaistuksessa; (3) Näyttötyötehtävän suoritus oli parhainta 2700 & 3500K ja huonointa 5000K valossa; (4) käyttäjien tyytyväisyysarviot eivät korreloineet suorituskyvyn muutosten kanssa (-) Boyce (1990) tilavaikutelman havainnointiin ei lamppujen värilämpötilalla ollut vaikutusta mutta sensijaan värien luonnollisuutten, esim hedelmien ja kukkien väreihin. (-) Rubinstein (2003), Veitch (2002): ei yhteyttä värilämpötilan ja valaistusvoimakkuuden välillä käyttäjien mieltymyksissä (+)Bedocs (2001): värilämpötiloja 2700K tai alle tulisi välttää valaisimissa, jotka tuottavat korkeita katon luminansseja (+) Knez (1995, 1998, 2001) naiset pitivät värin merkitystä tilan ilmeikkyyteen suurempana kuin miehet (-) Boray (1989): miehillä ja naisilla ei eroa tilavaikutelman ja tilan viehättävyyden arvioinnissa 10

Taulukko 2.4 Inhimillinen tekijä Suorituskyky ja näkötehokkuus Näkömukavuus Mieltymykset, hyväksyntä & tyytyväisyys Mieliala Terveys Päivänvalon käyttö, yhteenvetotaulukko. Päivänvalo (+) Heschong (2002): Päivänvalon läsnäolo yksi ei ole tärkeää vaan myös tapa, jolla se tuotetaan tilaan, diffuusi kattoikkuna on parempi kuin kirkas. Päivänvalo parantaa ihmisen suorituskykyä, vaikuttaa mielialaan ja parantaa terveyttä (+) Veitch (1993,1996): valaistusasiantuntijat uskovat että päivänvalo edistää työtehoa vaikka ei olekaan paljon tieteellistä todistusaineistoa siitä, että se lisää näkötehokkuutta ja suorituskykyä yksittäisessä tehtävässä (+) Roche (2000): 78% ihmisistä pitää ikkunaa erittäin tärkeänä työtilassaan, vaikkakin se aiheuttaa ajoittain visuaalista ja termistä epämukavuutta (+) Cristoffersen (1999): 60% koehenkilöistä halusivat työpisteensä lähelle ikkunaa vaikkakin auringonsäteily ja päivänvalo saattoi aiheuttaa häikäisyä ja heijastuksia tietokoneen näytöstä (+) Butler (1989): Tilan käyttötarkoitus vaikutti päivänvalon ja ikkunoiden hyväksyntään, ikkunattomuutta pidettiin hyvänä luentosaleissa, tietokonehuoneissa, yleisissä pesutiloissa, isoja ikkunoita arvostettiiin kotien olohuoneissa, makuuhuoneissa ja kirjastoissa (+) Wineman (1987): toimistotyötiloissa pidetään ikkunaa yleisesti tärkeänä (+) Boubekri (1993), Heerwagen (1986): ihmiset, jotka työskentelevät kaukana ikkunoista, pitävät ikkunan läheisyyttä tärkeämpänä kuin lähellä ikkunaa työskentelevät (+) Cakir (1999), Cristoffersen (1999): ikkunoihin tyytyväisyys vähenee, kun huoneen syvyys pienenee (+) Butler (1991): sopivana pidetty ikkunan koko riippuu mm. näkymästä, halutusta valaistustasosta sekä tilan koosta ja muodosta (+) Veitch (2000): käyttäjät pitävät tärkeänä ikkunoita varustettuna kaihtimilla ja verhoilla sekä keinovaloa täydentämään päivänvaloa (+) Roche (2000): useimmat ihmiset halusivat työskennellä pelkässä päivänvalossa ja pienempi määrä yhdistetyssä keino- ja päivänvalossa (+) Butler (1989): mahdollisuutta nähdä tilapäisesti ulos pidettiin tärkeämpänä kuin ikkunan tuottamaa luonnonvaloa (+) Cristoffersen (1999): ikkunoiden tärkeimmät merkitykset olivat: mahdollisuus nähdä ulos, nähdä säätila ulkona sekä mahdollisuus avata ikkuna ilmanvaihdon parantamiseksi (+) Heerwagen (1986): toimistotyöntekijät tukivat väitettä, että päivänvalo lisää fyysistä ja psyykkistä terveyttä sekä näköjärjestelmän toimintaa (+) Veitch (1993): ihmiset, jotka uskovat päivänvalon lisäävän terveyttä pitivät päivänvaloa keinovaloa parempana sisätiloissakin 11

3 TUTKIMUKSET VALOKUUTIOSSA 3.1 Johdanto Näkötesteillä valaistuslaboratorion Valokuutiossa pyrittiin selvittämään valaistuksen määrällisten ja laadullisten tekijöiden vaikutusta toimisto- ja näyttöpäätetyöhön. Mittauksissa käytettiin havaitsemisnopeutta mittaavaa tietokoneohjelmaa, Visual Searchia, jossa koehenkilö pyrkii löytämään numeromatriisiin kätketyn kirjaimen mahdollisimman nopeasti, sekä numeronvertailutehtävää käyttävää ohjelmaa nimeltä Proofread. Lisäksi koehenkilöt arvioivat subjektiivisesti näkömukavuutta puhelinluettelotehtävän avulla. Valaistusolosuhteita koetilassa pystytään muuttelemaan hyvin laajasti. Tilan yleisvalaistukseen käytettiin kahta katosta ripustettua loistevalaisinta, joissa kummassakin on kolme 28W T-5 loistelamppua. Kaksi loistelampuista on suunnattu antamaan katon kautta epäsuoraa ylävaloa ja yksi suoraa alavaloa. Ylä- ja alavalon määrää pystyy säätämään erikseen portaattomasti digitaalisella ohjauksella. Lisäksi kaihtimilla voidaan säätää sisään pääsevän päivänvalon määrää. Käytettävissä oli myös kaksi näyttöä, tavallinen katodisäde- eli CRT-näyttö (Dell) ja litteä LCD-nestekidenäyttö (ViewSonic VP151). Kahdella näytöllä voidaan demonstroida nykyaikana yhä yleistyvää samanaikaista työskentelyä kahdella erillisellä näytöllä tai myös vertailla näiden kahden erityyppisen näytön ominaisuuksia. 3.2 Valokuutio 3.2.1 Koetila Laboratoriomittaukset tehtiin TKK:n Sähkö- ja tietoliikennetekniikan osaston uudisrakennuksen katolle rakennetussa lasiseinäisessä koetilassa, Valokuutiossa. Tila on pohjapinta-alaltaan 4 4 m ja sen sisäkorkeus on noin 2,6 m. Seinät ja katto ovat rakennettu lasielementeistä, joiden leveys on 1m. Koetilan seinät on varustettu valoa läpäisemättömillä elementin levyisillä rullaverhoilla, jotka ovat väriltään vaaleankeltaiset. Pimennysverhoilla saadaan rakennettua mitoiltaan erilaisia ikkunoita tarpeen mukaan tilan eri seinille, myös kattoikkunat ovat mahdollisia. Sälekaihtimilla voidaan säädellä ikkunoista tulevaa päivänvaloa. Kaihtimet ovat perinteiset manuaalisesti säädettävät vaakakaihtimet. Tilan katto on niinikään valoa läpäisemätöntä, hajaheijastavaa alakattomateriaalia. Lattia on väriltään vaaleanharmaa lastulevylattia. Kuva 3.1 on ulkokuva valokuutiosta ja kuvassa 3.2 on toimistoksi järjestetty koetila valokuution sisällä. 12

Kuva 3.1 Valokuutio TKK Valotalon katolla. Kuva 3.2 Toimistoksi rakennettu koetila Valokuutiossa. 3.2.2 Koetilan valaistusjärjestelmä Tilan valaistus on toteutettu digitaalisesti tietokoneelta säädettävällä DALIvalaistusjärjestelmällä (Digital Adressable Lighting Interface). Valaisimet (2 kpl) ovat 3-lamppuiset Idman Triola loistelamppuvalaisimet, joissa on 28W T5-lamput. Kaikki liitäntälaitteet on yhdistetty samaan Dali-ohjausväylään. Valaisimien kolmesta lampusta kaksi lamppua antaa ylävaloa ja yksi alavaloa matalaluminanssioptiikan 13

avulla. Molemmat valokomponentit ovat erikseen säädettävissä. Digitaaliohjauksen etuina ovat lamppujen yksilöllinen säädettävyys sekä halutun valotason helppo toteutettavuus graafisen käyttöliittymän ansiosta. Säätö tapahtuu tietokoneella olevan Helvar Digitool-ohjelmiston avulla. Tietokone on yhdistetty Dali-ohjausväylään sarjaportin ja erillisen sovittimen kautta. 3.2.3 Valaistustilanteet Koeolosuhteiden valaistus voidaan valita sekä määrällisesti että visuaalisesti erilaisiksi säätämällä valaisimia ja lamppuja eri tavalla. Ylä- ja alavalojen suhdetta muuttamalla tilan luminanssijakaumaa voidaan muutella. Maksimivalaistusvoimakkuus työalueilla työpöydän korkeudella on noin 950 lx, kun kaikki lamput palavat täydellä teholla. Pelkällä alavalolla eli täysin suoralla valaistuksella päästään noin 500 lx ja pelkällä ylävalolla eli täysin epäsuoralla valaistuksella noin 450 lx valaistusvoimakkuuteen työpöydällä. Valonsäätötavalla voidaan työtason valaistuksen lisäksi vaikuttaa valaisimien aiheuttamaan häikäisyyn, huonepintojen kirkkaussuhteisiin, näytölle tulevan valon määrään ja varjonmuodostukseen Mittauksissa käytettiin sekä valaistustilanteita, jotka toteutettiin säätämällä kaikkia lamppuja samalla tavalla, että valaistustilanteita, joissa ylä- ja alavalon osuuksia vaihdeltiin. 3.3 Näkötestit Näytöllä esitettävän informaation näkemisessä on tärkeää esitettävien merkkien esim kirjaimien ja numeroiden koko, niiden kontrasti eli merkin ja taustan suhteellinen kirkkausero sekä informaation määrä ja sen havaitsemiseen käytettävissä oleva aika. Näytön kuvanlaatu vaikuttaa siihen miten pieniä yksityiskohtia näytöllä voidaan esittää sekä kuinka hyvin vierekkäiset yksityiskohdat erottuvat toisistaan. Kuvan pikselikoko vaikuttaa kuvanlaatuun samoin kontrastintoisto, jota tavallisesti kuvataan suureella MTF (Modulation Transfer Function). CRT- ja LCD-näytöt erovat toisistaan kontrastintoiston osalta eli niiden MTF-käyrät ovat erilaiset. Monitorit oli säädetty niin, että ohjelman tuottaman valkoisen värin luminanssi oli sama molemmilla monitoireilla. 3.3.1 Visual Search -tietokoneohjelma Visual Search käyttää alfanumeerista hakutestiä, joka koostuu neliönmuotoisesta merkkimatriisista. Näkötestissä kaikki merkit yhtä kirjainta lukuunottamatta ovat numeroita. Testissä mitataan tämän yhden sijainniltaan satunnaisen kirjaimen hakemiseen kuluvaa aikaa. Koehenkilön tehtävänä Visual Search tietokoneohjelmalla suoritetussa näkötestissä on löytää numeromatriisissa oleva kirjain, tunnistaa se ja valita oikea kirjain kuvaruudun vasemmassa reunassa olevista kirjainvaihtoehdoista kuvan 3.3 mukaisesti. Visuaalisen haun nopeutta mitataan säätämällä numeromatriisin näyttöaikaa sen mukaan antaako koehenkilö oikean vai väärän vastauksen. Kolmen peräkkäisen oikean vastauksen jälkeen näyttöaikaa lyhennetään tietyllä kertoimella ja väärän vastauksen jälkeen pidennetään. Tulokseksi ohjelma laskee kahdeksan sellaisen kääntöpisteen keskiarvon, jossa koehenkilö oikean vastauksen jälkeen vastaa väärin tai toisinpäin. Saatu keskiarvo ilmaisee kynnysnäyttöajan, jolla oikean vastauksen 14

todennäköisyys on yli 79%. Saatu kynnysarvo havaitsemiselle, sen hajonta sekä tarvittujen yritysten määrä tallentuvat koehenkilön testitiedostoon. Kuva 3.3 Visual Search ohjelman numeromatriisi sekä kirjainvalikko. Testin alussa ensimmäinen näyttöaika on 4000 ms ja kääntöpisteiden laskeminen alkaa kahden väärän vastauksen jälkeen. Näyttöajan umpeuduttua koehenkilöllä on rajattomasti aikaa antaa vastauksensa. Täksi ajaksi numeromatriisin tilalle muodostuu vastaavan kokoinen kysymysmerkki matriisi, jonka tarkoituksena on estää mahdollisten jälkikuvien muodostuminen. Koehenkilön annettua vastauksensa ilmestyy numeromatriisi jälleen kuvaruudulle pienen viiveen jälkeen. Matriisin kokoa, merkkien fonttia ja fontin kokoa sekä kontrastia taustaan nähden voidaan muuttaa. Testissä käytettiin tummia merkkejä vaaleammalla taustalla, mutta parametreja muuttamalla kontrasti voitaisiin valita myös toisinpäin. Koemittauksissa kirjainkokona käytetään pistekokoja 18 ja 11 ja kirjaintyyppinä Courier New kahdella eri kontrastilla. Haettava kirjain on iso kirjain ja aina joku seuraavista vaihtoehdoista; A, B, C, D, E H, K, N, R, S, U, V, X tai Z. Matriisin muut merkit ovat numeroita 0-9 samalla kirjaintyypillä ja kirjainkoolla kuin haettava kirjainkin. Ohjelma valitsee kirjaimen sijainnin samoin kuin numerot joka esityskerta satunnaisesti. 3.3.2 Proofread -tietokoneohjelma Proofread -ohjelmassa koehenkilölle esitetään vierekkäin kaksi merkkijonolistaa, ja koehenkilön tehtävänä on löytää listoista parit, joissa merkkijonot eivät ole samat. Ohjelmassa käytettävät merkkijonot voidaan määritellä etukäteen, ja ne voivat sisältää numeroita, kirjaimia tai erikoismerkkejä. Valokuutiomittauksissa merkkijonot olivat viisinumeroisia lukuja. Lukuja esitettiin viisi näytöllistä joissa kussakin oli 20 paria. Kuvassa 3.4. on esitetty koehenkilön näkemä ruutu. 15

Kuva 3.4 Proofread ohjelman koeruutu. Virheet merkittiin hiiren avulla sarakkeiden väliin. Ohjelmassa mitataan tehtävään kulunut aika ja huomaamatta jääneiden ja väärien positiivisten lukumäärä. Merkkien kokoa, kirjasintyyppiä, väriä ja kontrastia voi periaatteessa säätää alustustiedoston avulla, mutta tehdyissä tutkimuksissa nämä tekijät pidettiin vakiona. Kirjasimena käytettiin koko ajan 12 pisteen courieria täysin mustana täysin valkoisella. Numerosarjoja vaihdeltiin testien välillä. 3.3.3 Kyselykaavake Koehenkilöt täyttivät kyselykaavakkeen, jossa he arvioivat subjektiivisesti valon riittävyyttä, häikäisyä, näkömukavuutta, rasittavuutta ja valaistuksen vaikutusta väsymiseen. Näkömukavuuden arvioimiseksi koehenkilöt etsivät kolmen yrityksen tai yhteisön puhelinnumerot tavallisesta Helsingin seudun puhelinluettelosta. 3.4 Koehenkilöt Mittauksissa käytettiin yhteensä 13 koehenkilöä, jotka oli jaettu ikänsä puolesta kahteen ryhmään. Yhdeksän koehenkilöä kuului nuoreen ryhmään (alle 35 v) ja neljä vanhaan (yli 55v). Kaikkien koehenkilöiden näköä ei tutkittu etukäteen ja osa käytti silmälaseja kokeen aikana, mutta kaikki tekivät toimistotyötä ja koehenkilöt käyttivät niitä silmälaseja joita he normaalisti käyttivät toimistotyötä tehtäessä. Mittaustilanteessa käytettiin leukatukea, jonka avulla koehenkilön katse-etäisyys monitorista pidettiin vakiona. 16

3.5 Tulokset 3.5.1 Visual Search -koe Tuloksia voidaan verrata joko valaistusvoimakkuuksien tai käytetyn monitorin kautta. Visual Search -kokeesta saadut tulokset eivät parantuneet valaistusvoimakkuutta parannettaessa, joissakin tapauksissa jopa päinvastoin. Eroja nuorten ja vanhojen koehenkilöiden välillä oli selvästi. Vanhemmilla koehenkilöillä merkin löytämiseen kulunut kynnysaika oli selvästi pidempi, kuin nuoremmilla. Nuoret henkilöt, CRT monitori aika ms 5000 4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 0 200 400 600 800 1000 valaistusvoimakkuus lx 12p matala 12p korkea 20p matala 20p korkea Kuva 3.5 Visual Search testin tulokset nuorilla henkilöillä tavanomaisella näytöllä. Ikääntyneet henkilöt, CRT-näyttö aika, ms 5000 4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 0 200 400 600 800 1000 valaistusvoimakkuus, luksia 12p, matala 12p, korkea 20p. matala 20p, korkea Kuva 3.6 Visual Search testin tulokset ikääntyneillä henkilöillä tavanomaisella näytöllä. 17

Kuten kuvista 3.5 ja 3.6 näkyy, ei valaistusvoimakkuuden lisäämisestä ollut hyötyä kummallekaan ryhmälle CRT-monitorilla. Itse asiassa eräissä tapauksissa valaistuksen lisäämisestä näyttää olleen haittaa. Tämä ei kuitenkaan selity heijastuksilla monitoreista, koska koehenkilöt eivät arvioineet monitoriheijastuksia näillä valaistustasoilla normaalia pahemmiksi. Nuoret henkilöt, LCD-monitori aika ms 5000 4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 0 200 400 600 800 1000 valaistusvoimakkuus lx 12p matala 12p korkea 20p matala 20p korkea Kuva 3.7 Visual Search testin tulokset nuorilla henkilöillä litteällä näytöllä. Ikääntyneet henkilöt, LCD-näyttö 6000 5000 Aika, ms 4000 3000 2000 1000 0 0 200 400 600 800 1000 valaistusvoimakkuus, luksia 12p, matala 12p, korkea 20p, matala 20p, korkea Kuva 3.8 Visual Search -testin tulokset nuorilla henkilöillä litteällä näytöllä. 18

Litteällä LCD-näytöllä tulokset ovat samansuuntaisia. On mielenkiintoista, että LCDnäytöllä tulokset ovat huonompia vaikka kontrasti onkin parempi. Myös LCDnäytöllä hakuaika pitenee usein hieman valaistusvoimakkuuden kasvaessa. Kokeen perusteella näyttää siltä, ettei valaistustason nostamisesta ole näyttöpäätetyössä hyötyä. 3.5.2 Numeronvertailutesti Numeronvertailutestin tulokset eivät riippuneet valaistuksesta. Jälleen ikääntynyt ryhmä käytti ryhmänä enemmän aikaa kuin nuorempi ryhmä, mutta kumpikaan ryhmä ei hyötynyt lisävalaistuksesta. Valaistuksella ei ollut vaikutusta myöskään virheiden määrään. Numeronvertailutesti aika, s 250 200 150 100 50 0 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 Valaistusvoimakkuus, lx Nuoret, CRT Nuoret, LCD Ikääntyneet, CRT Ikääntyneet, LCD Kuva 3.9 Proofread -testin tulokset. 3.5.3 Kyselyt Kyselylomakkeiden mukaan koehenkilöille esitettiin seuraavat kysymykset: 1) Katsele ympärillesi ja arvioi valaistuksen riittävyyttä huoneessa. 2) Arvioi tämän huoneessa esiintyvää häikäisyä asteikolla: 3) Arvioi seuraavien tekijöiden aiheuttamaa häikäisyä: Valaisimet Ikkunat Heijastukset näytöiltä Heijastukset muilta pinnoilta 4) Arvioi näkömukavuutta tässä valaistuksessa näkötestissä näyttötyössä yleensä oheistyössä (puhelinluettelo) 5) Arvioi tässä valaistuksessa suorittamiesi näkötehtävien aiheuttamaa silmien rasittavuutta 6) Arvioi tämän valaistuksen vaikutusta väsymykseen pitkäkestoisessa työskentelyssä 19

Koehenkilöt vastasivat seitsenportaisen asteikon kautta, jossa 1 tarkoitti vähän, pieni tai näkömukavuudesta puhuttaessa hyvä, ja 7 liikaa, paljon, tai näkömukavuudessa huono. Kyselyt CRT näyttö 950lx 450lx 150lx 6 5 4 3 2 1 0 Riittävyys Häikäisy H, valaisimet H, Ikkunat Heijastukset näytöllä Häikäisy, muut Mukavuus, testi Mukavuus, näyttö Mukavuus, Luettelo Rasittavuus Väsymys Kuva 3.10 Kyselyjen tulokset tavanomaisella näytöllä. Kyselyt LCD näyttö 950lx 450lx 150lx 6 5 4 3 2 1 0 Riittävyys Häikäisy H, valaisimet H, Ikkunat Heijastukset näytöllä Häikäisy, muut Mukavuus, testi Mukavuus, näyttö Mukavuus, Luettelo Rasittavuus Väsymys Kuva 3.11 Kyselyjen tulokset LCD-näytöllä. 20

4 ERILAISTEN NÄYTTÖASETELMIEN TEHOKKUUS JA KUORMITTAVUUS TOIMISTOTYÖSSÄ 4.1 Johdanto Toimistotyössä uusien näyttöteknologioiden myötä on tullut mahdolliseksi kohtuuhinnalla hankkia totutusta poikkeavia näyttötyyppejä ja niiden yhdistelmiä. Tilaa vievän kuvaputkinäytön ei enää tarvitse hallita työpöytää, vaan uusia, aiempaa litteämpiä näyttöjä voidaan sijoitella vapaammin eri asentoihin ja eri etäisyyksille. Näkökentän muodon perusteella luonteva tapa näyttöjen asettelulle on sijoittaa kaksi näyttöä rinnakkain tai vaihtoehtoisesti käyttää leveämmän kuvasuhteen omaavaa näyttöä. Näyttömäärän ja näyttöjen kokonaispinta-alan lisääntyminen kasvattaa esitettävän informaation määrää, mutta se ei välttämättä takaa työtehon lisääntymistä. Silmän tarkan näkemisen alue on varsin pieni ja toisaalta tarkkaavaisuus voi yleensä kohdentua vain yhteen asiaan kerrallaan. Tällöin koko näkökentän täyttämisestä informaatiolla ei välttämättä ole hyötyä, vaan se saattaa jopa häiritä työskentelemistä ja lisätä työn kuormittavuutta. Tähän vaikuttaa myös tapa, jolla informaatio isolla näyttöalalla on jaettu. Tässä työssä tutkittin erilaisten näyttöasetelmien vaikutusta toimistotyön tehokkuuteen ja kuormittavuuteen. Tutkimus koostui haastatteluista ja laboratoriokokeista. Haastattelujen tavoitteena oli selvittää, kuinka erilaisia näyttöyhdistelmiä käytännön työelämässä hyödynnetään. Laboratoriokokeiden avulla tutkittiin, kuinka totutusta poikkeavat näyttöasetelmat vaikuttavat toimistotyön tehokkuuteen ja kuormittavuuteen. 4.2 Haastattelut Haastattelun kohteina oli sanomalehden toimituksessa sekä korkeakoulun laboratoriossa kahta tai useampaa näyttöä käyttäviä työntekijöitä. Yhteensä haastateltavia oli kahdeksan. He edustivat eri ammattiryhmiä, mutta kaikille oli yhteistä se, että suuri osa työstä suoritettiin tietokoneella tavanomaisia Windowsohjelmistoja käyttäen. Haastatellut eivät ajatelleet näyttöjä yhtenä kokonaisena näyttöalana, vaan eri työtehtävät jakautuivat selkeästi eri näytöille. Yksi näytöistä oli päänäyttö, jolla varsinainen työskentely tapahtui. Tämä näyttö oli yleensä kuva-alaltaan suurin ja kuvanlaadultaan paras. Lisänäyttöä hyödynnettiin päänäytöllä tapahtuvaa työskentelyä tukeviin tai kokonaan toissijaisiin tehtäviin. Tyypillisiä lisänäytöllä suoritettavia sovelluksia olivat sähköpostiohjelma ja internet-selain sekä taittoohjelman valikot ja tiedostohallinnan kuvakkeet. Kaikki haastatellut kokivat monen näytön käyttämisen työtehoa lisääväksi. Joidenkin mielestä työtä ei voisi kunnolla suorittaa ilman toista näyttöä. Työtehtävästä mainittiin syntyvän parempi kokonaiskuva ja työhön sanottiin olevan helpompi keskittyä, kun 21

kaikki tarvittavat ikkunat ovat suurella näyttöalalla samanaikaisesti näkyvillä. Myös erillisten näyttöjen mahdollistamaa selvää jakoa työtehtävien kesken pidettiin positiivisena seikkana. Viittä näyttöä käyttänyt henkilö sanoi näyttöasetelman tuntuvan kuormittavalta, mikä saattoi johtua käytettyjen näyttöjen erilaisuudesta. Kahta näyttöä käyttäneiden mielestä kahden näytön käyttäminen ei ollut yhden näytön käyttämistä kuormittavampaa. Kahden näytön mainittiin jopa olevan vähemmän kuormittavaa, koska suuremman esitettävissä olevan informaatiomäärän myötä muistettavien asioiden määrä vähenee. Monen näytön käyttämiseen liittyviä ongelmia mainittiin useita. Ohjelmat avautuvat vääriin ikkunoihin, hiiren osoitin unohtuu toiseen näyttöön ja näyttöjen erilainen resoluutio ja värintoisto sekä sivusilmällä herkästi havaittava kuvaputkinäytön välkkyminen häiritsevät. Osa käyttäjistä koki pään kääntelyn ja kurkottelun eri näytöille epämiellyttäväksi. Monen näytön käyttämisen etuja pidettiin kuitenkin ongelmakohtiin verratuna niin suurina, että kukaan haastatelluista ei olisi halunnut palata ainaostaan yhden näytön käyttämiseen. 4.3 Laboratoriokokeet 4.3.1 Näytöt Kokeissa käytettäviksi näytöiksi valittiin sekä toimistokäytössä yleistyviä että vielä harvinaisia näyttötyyppejä. Kaikki kokeiden näytöt olivat Fujitsun tai Fujitsu- Siemensin valmistamia. Näytöt olivat syvyyssuunnassa litteitä. Tavanomaisempia näyttötyyppejä edustivat kaksi LCD-pöytänäyttöä, isoa seinänäyttöä plasmanäyttö ja vaakatasossa paperin tavoin pidettävää näyttöä pieni Tablet-PC:n näyttö. LCDnäyttöinä käytettiin lähes identtisiä malleja C381FA (LCD1) ja C383FA (LCD2). Kummankin näytön koko oli 15 tuumaa ja kuvasuhde 4:3. Plasmanäyttö (PLASMA) poikkesi muista näytöistä sekä toteutustekniikaltaan että kuvasuhteeltaan. Näytön kuvasuhde on 16:9 ja sen kuvanmuodostus perustuu nestekiteiden sijaan kaasupurkaukseen. Tablet-PC (TABLET) on eräänlainen kannettava näppäimistötön tietokone yhdistettynä 10,4 tuuman 4:3-kuvasuhteiseen LCD-näyttöön. 4.3.2 Koetila ja tutkimuslaitteisto Kokeet järjestettiin ulkoisten vaikutteiden eliminoimiseksi ikkunattomassa laboratoriotilassa. Koetilan valaistus toteutettiin katossa sijaitsevilla loisteputkilampuilla. Laitteistoon kuului edellä mainittujen näyttöjen lisäksi työpöytä, tuoli, näppäimistö ja hiiri. Kokeissa käytettiin kahta Windows 2000 - käyttöjärjestelmällä varustettua Pentium III -tietokonetta, joista toinen ohjasi kokeen näyttöjä Matrox G450 dualhead -näytönohjaimen välityksellä. Toista tietokonetta käytettiin koehenkilön sydämen sykevälien reaaliaikaiseen tallentamiseen. Sykevälit mitattiin koehenkilöltä Polar 810i -sykemittarin avulla ja sykevälidata välitettiin tietokoneelle infrapunalinkin ja Polar Precision Performance -ohjelmiston avulla. 4.3.3 Tutkimusmenetelmät Työtehon objektiivisena käytettiin tehtävään kulunutta aikaa, koska se on yksikäsitteinen ja helposti mitattava suure. Määritelmästä riippuen tehokkuutta 22

mitattaessa olisi huomioitava myös työn laatu ja työn suorittamiseksi tehdyt panostukset. Laboratorio-olosuhteissa koehenkilöiden oletettiin kuitenkin suorittavan tehtävän niin hyvin kuin mahdollista ja toisaalta testitehtävien yksinkertaisuudesta johtuen ei tulosten laatua ollut mielekästä arvioida. Työn henkistä kuormittavuutta mitattiin objektiivisesti sydämen sykevaihtelun avulla. Sykevaihtelun 0,1 Hz:n taajuutta on kirjallisuuden mukaan käytetty kuormittavuuden indikaattorina, mutta toisaalta sen luotettavuutta kohtaan on myös esitetty kritiikkiä. Sykevaihtelua päätettiin hyödyntää kokeellisena mittausmenetelmänä, koska sykevaihteluanalyysia varten tarvittavaa sykedataa oli mahdollista mitata riittävän luotettavasti ilman kalliita lääketieteellisiä välineitä urheilukäyttöön tarkoitetulla sykemittarilla. Sykevaihtelun lisäksi tarkasteltiin itse sykkeen keskimääräisiä arvoja. Sykkeen ei kirjallisuuden pohjalta oletettu korreloivan työn kuormittavuuden kanssa, mutta se otettiin tarkastelun kohteeksi, koska yleisissä mielikuvissa sykkeen ajatellaan nousevan kuormittavuudeen lisääntyessä. Kuormittavuuden subjektiiviseen arviointiin päätettiin käyttää Nasan kehittämää TLX-työkuormaindeksiä, koska se on yleisesti käytetyistä subjektiivisista menetelmistä monipuolisin ja sitä on menestyksekkäästi käytetty muun muassa lentäjien ja lennonjohtajien kuormituksen arvioimiseen. Koehenkilöiden mielipiteitä tehokkuudesta, kuormittavuudesta ja miellyttävyydestä mitattiin yksinkertaisen lomakekyselyn avulla, jossa tuli asettaa testiasetelmat kysytyn seikan mukaiseen järjestykseen. Tehokkuuden osalta tuloksia voitiin verrata objektiivisesti mitattuihin aikoihin. Kuormittavuustulokset puolestaan toimivat vertailukohtana sekä subjektiiviselle työkuormaindeksin määritykselle että objektiiviselle sykevaihteluanalyysille. 4.3.4 Oikolukukoe Oikolukukokeella pyrittiin simuloimaan toimistotyötä, jossa tehtävän suoritus jakautuu kahteen vuorottelevaan eri ohjelmia käyttävään vaiheeseen: tekstin lukemiseen ja sanojen kääntämiseen. Kokeessa koehenkilön tuli lukea Wordtekstinkäsittelyohjelmaan valmiiksi kirjoitettua suomenkielistä tekstiä ja etsiä tekstin sekaan sijoitetut vieraskielisiä sanoja simuloivat pseudosanat. Löydetyt sanat tuli siirtää joko kirjoittamalla tai 'leikkaa ja liimaa' -toiminnon avulla sanakirjaohjelmaan. 'Leikkaa ja liimaa' -toimintoa oli mahdollista käyttää sekä näppäinkomennoilla ctrl-c ja ctrl-v että hiiren oikeanpuoleisella näppäimellä avautuvan valikon välityksellä. Koehenkilöä kehotettiin valitsemaan itselle tutuin menetelmä ja käyttämään sitä testin kaikissa osissa. Käännetty teksti tuli siirtää vastaavalla tavalla takaisin tekstiin alkuperäisen sanan tilalle. Tekstin ja sanakirjaohjelma sijainti riippui käytettävästä näyttöasetelmasta, mutta itse tehtävä oli koko ajan samanlainen. Koehenkilön lukema teksti oli jokaisessa osassa erilainen, mutta tekstin tyyppi ja pituus sekä korjattavien sanojen lukumäärä oli vakio. Teksti sisälsi noin 400 sanaa, joista kahdeksan oli pseudosanoja. Kunkin näyttöasetelman osalta koe kesti koehenkilöstä riippuen kahdesta neljään minuuttia. 23