1.長時間視覺作業的特點

　　在夜間，當大部分的人們開始休息，很多工廠里的夜班工人卻在繼續他們的工作，他們要保證不眠不休日夜勞作的流水線的正常運轉，以進行零件的組配、安裝，確保產品的生產出廠。

　　不僅是具有流水作業的工廠，很多大型工業操作區如核電站、煤礦、汽車工廠車間，還有飛機和汽車的夜間駕駛倉、軍用控制的操作室、醫院手術室和檢驗室，操作目標保持清晰可見對于操作者準確快速完成操作有著重要的影響。但另一方面，長時間的視覺作業操作者容易疲勞，由于疲勞引起的生產率的下降如果尚不引起人們的重視的話，由于疲勞引起的誤操作而造成的重大事故就不得不使人們對這樣的問題特別關注了。 三里島核事故發生在凌晨四點，切爾諾貝利核泄漏發生凌晨1點32分，都是夜班工人正好疲勞開始打瞌睡的時候。

　　不僅是在夜間，很多視覺作業由于屬于室內操作，即使在日間也需要人工照明，其照明效果無法與天然照明完全媲美，如果照明水平不夠，視覺特性不足則引起操作上的失誤率增多或速度降低;即使采用較高照度的照明以保證較好的視覺特性，在長時間的操作后，操作者在人工照明環境下也更易于疲勞。這樣的疲勞對于長時間坐在精密儀表盤或是軍用基地操作儀器前面的操作者來說所引起的后果是不堪設想的。

　　因此，對于長時間視覺作業環境，為了確保高效、安全的操作，要求有良好的照明以保證操作者的視覺特性;以及應該確保一個可以適當緩解操作者的疲勞程度的工作環境。前者是我們所熟知的，照明應該達到一定的標準，滿足人的視覺效應。那么后者，除了改善工作環境的其它硬件條件，在緩解操作者的疲勞程度方面，照明能作些什么呢?最近幾年的研究成果表明，照明與人體內的松果體所分泌的褪黑激素有著密切的聯系，它控制著人眼的生物鐘，合適的照明可以緩解人的疲勞。因此，對于長時間視覺作業環境的照明設計，不但要考慮其視覺效率，也應該考慮其生物學效應(van Bommel, 2003 [4])。

　　2.照明的視覺效應和生物學效應

　　長期以內，人們認為人眼的視網膜上具有2種光感受器，即視錐和視桿。視錐按其對不同波長的光敏感性又分為紅錐、綠錐和藍錐。視錐系統對光的敏感度低，在足夠的亮度下開始起作用，在明視覺下起主導作用，對物體的細微結構和輪廓可以進行精確的辨別，具有較高的空間分辨率。視桿系統對光的敏感度高，在弱光時占主導作用，不能分辨顏色，視物只有粗略的輪廓，精確性差(壽天德, 2001 [5])。視錐系統和視桿系統的不同屬性使人眼在不同照明水平下具有不同的視覺特性。由于3種視錐的綜合敏感度在波長為555nm左右時達到最大;而視桿對于波長為507nm左右的刺激具有最大的敏感度。當亮度降低時，人眼對光譜的敏感度曲線朝短波方向移動，這就是有名的浦爾金耶效應(Purkinje shift)。圖1所示是在不同亮度水平下人眼的光譜光視效率曲線(Sagawa,1989[2])。

圖1 不同亮度水平下人眼視錐視桿系統的光譜光視效率函數，其中V10(λ)和V’(λ)是國際照明學會推薦的明視覺和暗視覺下的光譜光視效率函數 (Sagawa 1989, 參見CIE, 1989 [2])

　　2002年Berson DM的研究表明，在哺乳動物的視網膜上存在著一種神經節細胞可以直接感光，從而人眼的視網膜上存在了除了視錐和視桿以外的第三種光感受器，稱為可感光神經節細胞(ipRGCs) ( Berson DM, 2003 [1])。這種光感受器與人腦內的生物鐘連接，其接受的光抑制松果體分泌褪黑激素，而褪黑激素也稱為“睡覺的荷爾蒙”，當人體內的褪黑激素達到一定量時，人會感到疲勞而昏昏欲睡(van Bommel, 2003 [4])。正常人的生物節律正是與晝夜交替的24小時相吻合的，隨著晝夜的交替，褪黑激素大量分泌和被抑制，從而人們在黑夜里睡覺休息，在白天工作。這一種與人的生物節律息息相關的ipRGCs對不同波長的光也有不同的吸收，其光譜靈敏度曲線不同于人眼視錐和視桿的光譜靈敏度曲線。圖2所示是人體晝夜節律的光譜敏感度與明視覺和暗視覺光譜光視效率曲線的比較。可見，對波長為460nm左右的藍光具有最大的敏感度。

圖2 人眼晝夜節律的光譜敏感度與明視覺、暗視覺光譜光視效率的比較 (Rea M, 2002 [3])

[NT:PAGE]

　　3. 適當的藍光照明對提高視覺作業效率的作用

　　由人眼的光感受器的屬性可見，照明具有視覺效應和生物學效應。Van Bommel的一項關于提高照明水平和生產效率提高的研究表明，在工業照明中，當照度從300lx提高到500lx時，生產率提高了8%，而當照度進一步提高到2000lx時，生產率提高了20%。因此，照明水平的提高引起視覺效應的提高從而進一步提高生產率的效果是非常顯著的(van Bommel, 2003)。

　　在比較昏暗的工作環境下，由于人眼的光視效率從555nm左右的黃綠光向507nm左右的藍綠光偏移，增加照明中藍光的成分有利于提高照明的有效光效，達到有效提高人眼視覺功能的效果。

　　從照明的生物學效應來看，適當的增加藍光的照明，可以使ipRGCs細胞可以有效吸收的光能量增加，從而抑制人體內褪黑素的含量，達到緩解疲勞的作用，從而減少由于疲勞而引起生產率的下降以及誤操作所產生的事故。

　　4.長時間視覺作業環境的照明設計的建議

　　根據上面的分析，對長時間視覺作業環境的照明的設計，除了考慮照明的視覺效應以外，應適當考慮照明的生物學效應，以保障視覺作業的效率和安全性。

　　在照明的視覺效應方面，應依據相應的照明標準和實際場地的需要通過合理的照明計算進行布燈，以保證一定的照明水平，減少由于照明不足而引起的生產率的下降。在相對昏暗的環境中在保證一定的顯色指數的基礎上可以選用藍綠光成分較多的光源，以提高有效光效。

　　從照明的生物學效應考慮，藍光成分的增加可以有效抑制褪黑素的分泌。從人體生物節律方面考慮，正常情況下褪黑素在具有自然光的白天時得到最有效的抑制，所以白天的視覺作業場景的照明可以盡可能使用自然光進行照明。在只有人工照明的情況下，盡可能選用藍光成分較多或高色溫的光源進行照明，從照明的角度締造一個減緩疲勞的工作環境。

　　當然，對于照明的生物學效率的研究目前還尚處于起步階段，需要開展更多的實驗進行進一步的驗證。對于藍光的使用也并不是越多越好，過多的藍光會對人的視網膜造成傷害，另外如果比例不協調的話可能影響顯色性從而引起視覺的疲勞。希望國內有關專家繼續進行關于這一話題的探討，使照明的視覺效應和生物學效應能夠盡快應用于實踐的指導中，使良好的合理的照明能為提高生產率、降低誤操作所引起的重大工業事故、減少由疲勞所引起的醫療事故等方面做出有效的貢獻。

　　參考文獻

　　[1]. Berson DM, Strange Vision: Ganglion Cells as Circadian Photoreceptors, TRENDS in Neurosciences Vol.26 No.6 June 2003: 314-319

　　[2]. CIE Publication No.81;Mesopic photometry: History, Special Problems and Practical Solutions;1989

　　[3]. Rea MS, Figueiro MG, Bullough JD. Circadian Photobiology: an Emerging Framework for Lighting Practice and Research. Lighting Res. Technol. 34,3 (2002) pp. 177–190

　　[4]. Van Bommel W, The Third Photoreceptor in the Human Eye and its Meaning for Lighting. PAL 2003 Symposium; Darmstadt University of Technology : 1121-1132

　　[5]. 壽天德.神經生物學[M].北京:高等教育出版社.2001:159-186