人机工程学-视觉

1、人机工程学-视觉人机工程学人机工程学Man-Machine EngineeringMan-Machine Engineering 综述综述人机工程学-视觉 眼的构造眼的构造 眼睛是个球体，直径约为25毫米。眼睛的前面部分是透明的。圆屋顶形状的结构称作角膜。虹膜的颜色是我们的“眼睛的颜色”。瞳孔，眼睛的“黑色部分”，在虹膜的中心。瞳孔根据光线强弱来改变大小。黑暗的时候，瞳孔就扩大让更多的光线进入。明亮的时候，瞳孔就缩小以减少进入眼睛的光线。我们将这个过程称为适应。 光线落在黄斑上就能产生清晰的图像。中央凹在黄斑中心，里面充满高密度的视椎细胞，它提供最清晰的细节。当我们看东西的时候，我们转动眼睛使

2、我们感兴趣区域的光线落在中央凹上。综述综述人机工程学-视觉人机工程学-视觉 为了能够聚焦于视网膜并清晰地成像，光线在经过眼睛时必须弯曲。我们把这个过程称为折射。大部分的折射发生在光线经过角膜的时候。晶状体形状的细微调节（适应性调节）就能使光线弯曲从而保证我们看到清晰的像。通常，当平行光聚焦于视网膜表面的一点时，出现清晰的视觉。这使我们不用通过适应性调节就能看清远处的物体。眼睛的这种正常状态叫做正常眼。人机工程学-视觉适应(accommodation) 适应使我们能够观察近处的物体（如阅读时）并在远近物体之间进行焦点切换。我们的眼睛必须适应不同视距的物体。睫状肌改变晶状体的形状使进入眼睛的光线弯

3、曲，从而使光线聚焦于视网膜，确保我们能够看得清晰。当光线聚焦于视网膜太前面或太后面，都会出现视觉模糊。大脑对视觉模糊作出反应，发信号给睫状肌让它改变晶状体的形状，使得物体置于更清晰的焦点上。 人机工程学-视觉调节（adaptation） 在视觉适应过程中，视觉系统调节不同强度的光线。光线弱时，我们的瞳孔就放大让更多的光线进入我们的眼睛。当光线强度增加时，瞳孔就收缩以减少进入眼睛的光线。暗适应所花的时间比明适应要长。当进入黑暗的电影院时，你需要花相对长的时间找到你的位置。而当你走出电影院时，只需花几秒钟你就能让你的眼睛适应日光。人机工程学-视觉 1 1岁儿童岁儿童：分辨出简单的形状。 通过抓握、

4、触碰和放置练习手-眼协调和眼睛-身体运动。 2-42-4岁之间岁之间，角膜厚度成熟。 通过画画和看图练习手眼协调。 模仿。 匹配颜色和形状。 将名称和物体联系起来。 3 3岁左右岁左右，视网膜成熟。 通过视觉记忆完成拼图并可以画简单图形。 人机工程学-视觉描述视觉和视觉问题综述综述视敏度看细节近距视觉看近处的物体远距视觉看远处的物体，如黑板双目协调双眼看眼手协调同时使用手和眼睛眼动协调同时移动双眼以使它们能快速而精确地工作，如阅读聚焦或适应性调节在不同距离保持清晰的视觉周边视觉“看到”视觉中心区域外的物体颜色视觉区分颜色人机工程学-视觉 屈光不正屈光不正 屈光不正是由通过晶状体的光线发生错误的

5、弯曲引起屈光不正是由通过晶状体的光线发生错误的弯曲引起的。屈光不正最普遍的形式是近视、远视和散光。屈的。屈光不正最普遍的形式是近视、远视和散光。屈光不正在人群中是普遍的。然而，工业化国家比欠发光不正在人群中是普遍的。然而，工业化国家比欠发达国家有更多的近视（和较少的远视）。达国家有更多的近视（和较少的远视）。 远视：远视是看远处的物体是清晰的，而看近处的物远视：远视是看远处的物体是清晰的，而看近处的物体是模糊的。当光线通过松弛的晶状体没有足够快地体是模糊的。当光线通过松弛的晶状体没有足够快地聚焦时就引起了远视。此时，光线不是聚焦于视网膜聚焦时就引起了远视。此时，光线不是聚焦于视网膜（清晰视觉所

6、必须的），而是在视网膜后聚焦。虽然（清晰视觉所必须的），而是在视网膜后聚焦。虽然研究不尽一致，但是大约研究不尽一致，但是大约20%-40%的学龄前儿童和的学龄前儿童和7%-15%的青少年患有远视。的青少年患有远视。 近视：近视是看近处的物体是清晰的，而看远处的物近视：近视是看近处的物体是清晰的，而看远处的物体是模糊的。当光线通过松弛的晶状体过快聚焦时就体是模糊的。当光线通过松弛的晶状体过快聚焦时就引起了近视，这时光线在视网膜前聚焦。引起了近视，这时光线在视网膜前聚焦。综述综述人机工程学-视觉 综述综述(a)远视在视网膜后成像用凸透镜矫正(b)近视在视网膜前成像用凹透镜矫正(c)散光成像没有单一

7、焦点用柱状透镜矫正人机工程学-视觉颜色和视觉工效学 人们能够区分摆在一起的不同的一千多种颜色。颜色是传递信息的有效方法：比如，红色通常意味着危险 。然而太多颜色可能产生“圣诞树”效应，使得人们难以决定哪个信息是紧要的。这个对于儿童来说尤其重要，因为他们缺乏处理复杂信息的培训和能力。彩色信息比内容更能吸引儿童的注意力。人机工程学-视觉 综述综述使用颜色向儿童传递信息1.避免在同一页使用过多颜色。如果一种颜色传递一种特定信息，那么要保持一贯性。确保在运用中一种颜色表示同样的意思。使用颜色向有视觉缺陷的儿童传递信息1.避免仅依靠颜色来形成对比。2.有些颜色如灰色和黄色形成对比，但是过度不好。考虑改变

8、颜色的亮度。3.每当重要信息呈现时确保出现在同一个位置。用冗余的编码形式来传递重要信息。 比如，对行人的“禁止通行”标志在上面，用红色字体，并且经常画一个站着不动的人。人机工程学-视觉 近距离工作和近视 研究结果表明长时间的近距离工作会导致近视。另外，动物研究也表明连续的近距视觉，尤其是在年幼的时候，容易引发近视。人机工程学-视觉疲劳问题疲劳问题 从户外浏览活动到紧张的近距离视觉活从户外浏览活动到紧张的近距离视觉活动的历史性转换中，导致动态视觉活动动的历史性转换中，导致动态视觉活动减少，静态视觉活动增加。减少，静态视觉活动增加。 长时间的静态视觉活动可导致动眼系统长时间的静态视觉活动可导致动眼

9、系统的肌肉疲劳并产生短期疼痛。的肌肉疲劳并产生短期疼痛。 动眼系统长期的静态动眼系统长期的静态“工作工作”也可能导也可能导致视觉功能的损伤致视觉功能的损伤综述综述人机工程学-视觉疲劳问题的征兆疲劳问题的征兆眼睛疲劳眼睛疲劳感觉文本在抖动感觉文本在抖动感觉字母在跳动感觉字母在跳动眼窝疼痛眼窝疼痛流泪眼干流泪眼干头疼脖子疼头疼脖子疼恶心头晕目眩恶心头晕目眩注意力难以集中注意力难以集中间歇性模糊或双重视觉或二者皆有间歇性模糊或双重视觉或二者皆有综述综述人机工程学-视觉 阅读问题阅读问题 阅读是儿童独立道路上关键性的里程碑。大多数的阅读是儿童独立道路上关键性的里程碑。大多数的电脑和视频游戏需要阅读。即

10、使在一年级，学生电脑和视频游戏需要阅读。即使在一年级，学生需要通过阅读来理解书面说明并做家庭作业。需要通过阅读来理解书面说明并做家庭作业。 有阅读疲劳问题的儿童有阅读疲劳问题的儿童能在短时间内良好地阅读，能在短时间内良好地阅读，所以老师们可能不能正确地识别这个问题。所以老师们可能不能正确地识别这个问题。相反，相反，他们可能给这些孩子贴上缺乏动机的标签或者认他们可能给这些孩子贴上缺乏动机的标签或者认为他们有行为问题。尽管语音困难导致阅读技术为他们有行为问题。尽管语音困难导致阅读技术问题，但是视觉或眼睛的因素可能在疲劳问题上问题，但是视觉或眼睛的因素可能在疲劳问题上居首要地位。所以帮助他们阅读需要

11、对其视觉和居首要地位。所以帮助他们阅读需要对其视觉和语音知觉进行评估和治疗。语音知觉进行评估和治疗。综述综述人机工程学-视觉 综述综述一个孩子如何会显示视觉疲劳揉擦眼睛斜视过度眨眼将头扭到后面或旁边凑近屏幕当在电脑上工作时易烦躁人机工程学-视觉改善屏幕质量的建议 综述综述改善清晰度1.字体大小2.明亮度3.对比度4.分辨率5.稳定性6.颜色和极性a7.观看距离和角度屏幕清洁度8.眩光改善亮度对比 1.确保儿童知道如何并能够很容易地调节电脑屏幕的亮度和对比度。2.使用儿童和成人能共同使用的以图片为基础的教程。这些教程应该解释如何和何时调节亮度和对比度。3.深色字体加浅色背景（和打印稿相似）比浅色

12、字体加深色背景更好。人机工程学-视觉 显示器位置显示器位置 不恰当的显示器位置会导致眼睛疲劳，很多显不恰当的显示器位置会导致眼睛疲劳，很多显示器的位置示器的位置较高且离眼睛太近较高且离眼睛太近与视觉系与视觉系统的功能不相适应。统的功能不相适应。视距视距 ： 会聚的压力导致眼睛在看近处的显示器时比看会聚的压力导致眼睛在看近处的显示器时比看远处要更费力。远处要更费力。 你可以通过以下方法证实这点：把你的手手臂你可以通过以下方法证实这点：把你的手手臂朝正前方伸直，并竖起你的手指，让手指渐渐地朝正前方伸直，并竖起你的手指，让手指渐渐地靠近你的鼻子，并且你的眼睛要跟随手指的移动。靠近你的鼻子，并且你的眼

13、睛要跟随手指的移动。感觉一下，是否手指离眼睛越近，眼睛所感受到感觉一下，是否手指离眼睛越近，眼睛所感受到的压力就越大？视距越近，眼睛越要集中或向内的压力就越大？视距越近，眼睛越要集中或向内转。视距越近越容易导致眼睛疲劳。转。视距越近越容易导致眼睛疲劳。综述综述人机工程学-视觉 作为一项惯例，作为一项惯例，视距永远不应该小于视距永远不应该小于65厘厘米（米（25英寸）英寸）。如果字体高度限制了视距，。如果字体高度限制了视距，使视距小于使视距小于65厘米，那么就要增加缩放级别厘米，那么就要增加缩放级别以便让孩子能清楚地看到屏幕。永远不要在以便让孩子能清楚地看到屏幕。永远不要在孩子能够轻松地看到屏幕

14、上的文字的情况下孩子能够轻松地看到屏幕上的文字的情况下阻止远的视距。阻止远的视距。 文字类型也起到了一定的作用。小而窄文字类型也起到了一定的作用。小而窄的字体比大而宽的字体更难读。小的字体要的字体比大而宽的字体更难读。小的字体要么让使用者将屏幕移近，要么自己靠近屏幕。么让使用者将屏幕移近，要么自己靠近屏幕。儿童、照料者和制造者应该使用宽的、大的儿童、照料者和制造者应该使用宽的、大的字体和图像，以便视距能够远些。字体和图像，以便视距能够远些。综述综述人机工程学-视觉 综述综述父母老师1. 只要屏幕中间低于眼睛，不管屏幕倾斜度如何，都将屏幕从垂直到向后倾斜1。显示器上端不应该比下端靠近眼睛。（如果

15、你需要一个卷尺，就足够近了）。2. 对于文字工作，桌子表面向上倾斜大约20（如果没有倾斜的书桌那么使用倾斜板）。3. 教孩子一些适当的坐姿和看的姿势。包括合适的看的距离，注视，字体，以及如何认识到让他们不舒服的可能原因。4. 鼓励儿童经常休息。在休息时，为他们提供特别的活动，尤其是当儿童沉浸在电脑游戏中时。5. 使电脑屏幕上方低于眼睛至少15。如果这个不可能，那么确保不要让孩子向后弯着脖子。6. 如果不止一个儿童使用这个电脑，那么要确保座位、电脑屏幕，或者两者的高度调节得很好。教孩子如何做适当的调节。人机工程学-视觉 综述综述制造商1. 确保电脑屏幕能够倾斜35。2. 使平板符合VESA标准。

16、 让基座可移动或基座底部能够到工作面并且向后倾斜。3. 在倾斜显示器的时候避免天花板上的强光，并为此提供指导。a. 间接照明b. 正极性屏幕（深色字，浅色背景）c. 补充工作照明（减少正上方照明的需要）人机工程学-视觉 综述综述使用电脑的儿童1.将电脑屏幕置于离眼睛至少65厘米处（25英寸） 只要屏幕是清晰的，那么越远越好。有必要的话 增加缩放级别。2.经常间歇休息3. 以间歇性看远处的方式进行短暂的视觉休息4. 调节屏幕亮度以便让眼睛舒服；如果一天内光线发生改变，重新调节屏幕亮度人机工程学-视觉视觉姿势的前提 当设计物理环境时，设计者应该考虑到儿童的视觉。对于视觉正常的儿童和成人来说，视觉是

17、主要的信息来源。 不同年龄的人们在看物体时，都会选择使他们能够看到他们想看到的东西的姿势。儿童会选择使他们能够看得见的姿势，通常是不舒服的姿势，驼着背，伸长脖子，而且持续很长时间，尽管不舒服。这种姿势会成为习惯并且影响生长模式。当儿童能够轻松地看的时候，效率提高，身体得到了支撑，眼睛也不会觉得累。人机工程学-视觉我们的任务如何影响我们的坐姿和看的姿势 综述综述坐姿自适应姿势姿势问题写字时向前倾脖子极度弯曲，面部几乎与桌面平行颈部和上背部的紧张和疲劳笔直坐着以便能看到高的显示器颈部的拉伸增长和高度的凝视脖子、肩和背部紧张斜靠着以便能看到高的显示器臀部向前滑到座位的前面。头向后倾以便看到屏幕没有腰

18、部支撑。可能背部会疼人机工程学-视觉斜面桌 视觉系统在倾斜的世界里起作用，并且看上端向外倾斜的电脑屏幕更加舒服。桌子也是如此。 成人在倾斜20的桌子上坐得更直，而且减少脖子的弯曲程度。我们希望斜面桌的结论和原理同样适用于儿童。当双眼到任务的距离大约一样的时候，双眼视觉更好。当任务离双眼更近并且使儿童在一个合适的工作环境时，精细动作协调能力会得到改善。最终，儿童会更偏好斜面桌。人机工程学-视觉视觉和照明 大多数儿童能够接受较差的照明环境，只要他们能看见自己在做什么。他们可能不知道如何改善他们所处的环境，甚至不知道他们所处的环境是可以改善的。因为他们比成人更少抱怨，很多照料者和老师认为光线对儿童来说不是一个问题。然而，使成人视觉疲劳的照明条件同样会使儿童的视觉感到疲劳。 当儿童的视觉开始发展的时候，为了满足视觉需要，合适的照明条件