Influence of Eye Position and Binocular Information on Torsion Control

Abstract

Visual discomfort caused by visual distortion is a persistent issue facing Virtual Reality technology, illustrating the need for research into 3-dimensional eye movement. In this study, 3-dimensional eye movement is investigated to help understand oculomotor movement. Listings law describes how the six muscles controlling the eye move in a horizontal, vertical and torsional direction to allow the eyeball to gaze in any direction. Through a controlled experiment, torsional movement was measured in three conditions: 1) comparing the eyes torsional movement in monocular vision compared to binocular vision 2) the effect of vergence on the eyes torsion, 3) the location of primary position, which is a reference position for eye movements when the head is fixed without the rotation of eyes.

Results suggest that 1) torsional amount between the monocular condition vision and the binocular condition vision do not show any significant differences 2) the effect of vergence in the eye conditions do not show any significant differences

however, when the effect was compared within the left and the right side of each condition, the effect of vergence on the left eye was significant while the right was not significant. 3) the primary position is shifted in the downward direction from what is known in Listings law.

4차 산업혁명의 시대를 맞이하며 기술학적 측면이 발전함에 따라 안구움직임에 관한 연구의 중요성이 강조되고 있다. 그 중 특히 가상현실에서 발생하는 시각적 왜곡으로 인한 불편감을 해소하기 위해 3차원상에서의 안구움직임을 이해하는 것이 중요한 이슈로 떠오르고 있다. 본 연구는 3차원상에서 발생하는 눈 움직임에 대해 과학적으로 고찰하고 이에 대한 근본적인 이해를 돕고자 한다. 안구는 움직임을 담당하는 6개의 근육을 움직이며, x축, y축, 그리고 z축 총 세 방향으로 무수한 수의 방향으로 안구회전을 가능하게 한다. 이러한 3차원 공간에서의 안구움직임은 리스팅 법칙으로 설명할 수 있다. 본 연구는 기존 알려진 리스팅 법칙이 원거리, 근거리, 그리고 제일 안위 (primary position)에서 얼마나 리스팅 법칙과 부합되어 작동하는지를 살펴보고자 한다.

실험은 총 세 개의 조건으로 1) 한 눈과 양 눈에서의 눈 비틀림 정도 (torsional amount), 2) 눈의 이향운동의 유.무에 따라 변화하는 눈 비틀림 정도, 마지막으로 3)제일안위의 위치를 살펴보는 것으로 진행된다. 그 결과, 1)한 눈과 양 눈에서의 눈 비틀림 정도는 비슷한 양상을 보였고, 2) 오른쪽, 왼쪽 눈을 따로 놓고 이향운동의 영향을 살펴본 결과, 왼눈에서는 유의미한 효과를, 오른눈에서는 유의미 하지 않은 효과를 볼 수 있었으며, 3) 제일안위의 위치는 오른쪽 눈, 왼쪽 눈에서 모두 눈 안쪽으로 그리고 더 낮은 위치에 존재한다는 것을 알 수 있다. 본 연구를 통해 눈의 3차원상에서의 안구움직임에 대한 폭 넓은 이해를 할 수 있었으며, 이는 더 나아가 가상현실에서 발생하는 불편감을 근본적으로 해소할 수 있는 디딤돌이 될 것이다.