KR20050100496A - 내부 전반사 프리즘 - Google Patents

Abstract

본 발명은 동일 공간 내에서 광학계의 전반사를 이용하여, 입사 및 출사의 방향만을 바꾸어 공간 제약 및 저가격을 실현할 수 있는 내부 전반사 프리즘을 제공하기 위한 것으로서, 광 소스에 의해 만들어진 조명광의 입사 임계각에 따라 투과 또는/및 전반사를 수행하는 사면부와, 상기 사면부를 투과한 제 1 조명광을 출사시켜 외부 반사형 패널에 조명하고, 동시에 상기 반사형 패널을 통해 반사광의 방향 혹은 빛의 세기가 조절되어 반사되는 제 2 조명광을 상기 사면부로 입사하는 제 1 면과, 상기 사면부에서 전반사되는 제 2 조명광을 결상계 쪽으로 출사하는 제 2 면을 포함하여 구성되는데 있다.

Description

내부 전반사 프리즘{TIR(Total Internal Reflection) prism}

본 발명은 반사형 소자를 사용하는 광학 시스템에 관한 것으로, 특히 동일 공간 내에서 빛을 분리하는 내부 전반사(Total Internal Reflection : TIR) 프리즘에 관한 것이다.

일반적으로 광학 에너지(optical energy)를 스크린 상에 투영하기 위한 장치인 공간적인 광 변조기(spatial light modulator)는 광통신, 화상처리 및 정보 디스플레이 장치와 같은 다양한 분야에 응용될 수 있다. 통상적으로 이러한 장치들은 광학 에너지를 스크린 상에 표시하는 방법에 따라 직시형 화상 표시장치(direct-view image display device)와 투사형 화상표시장치(projection-type image display device)로 구분된다.

직시형 화상표시장치의 예로서는 CRT(Cathode Ray Tube)를 들 수 있는데, 이러한 CRT 장치는 소위 브라운관으로 불리는 것으로 화질은 우수하나 화면의 대형화에 따라 그 중량과 용적이 커지게 되는 문제점이 있다.

또한 투사형 화상표시장치로는 액정표시장치(Liquid Crystal Display : LCD), DMD(Deformable Mirror Device) 및 AMA(Actuated Mirror Array)를 들 수 있으며, 이러한 투사형 화상표시장치는 다시 그들의 광학적 특성에 따라 전송 광 변조기(transmissive spatial light modulators)와 반사 광변조기(Reflective Spatial Light Modulators)인 2개의 그룹으로 나누어진다.

예로서, LCD는 전송 광변조기(transmissive spatial light modulators)로 분류되고, DMD 및 AMA는 반사 광변조기(Reflective Spatial Light Modulators)로 분류되게 된다.

또한, 종래의 LCOS 프로젝션 시스템은 폴라라이징 빔 스프리터(polarizing beam splitter)를 이용하여 블랙상태의 빛을 걸러 주도록 하고 있으며, DMD를 이용한 프로젝션 시스템은 마이크로 미러를 이용하기 때문에 콘트라스트의 이득을 위해 토털 인터널 리플렉션(Total Internal Reflection : TIR)을 사용하고 있다.

상기 TIR을 사용하는 광학 시스템에 따른 종래 기술로는 미국특허 제4,969,730호, 미국특허 제5,552,922호, 미국특허 제5,604,624호, 미국특허 제5,309,188호 등 많은 특허출원이 이루어져 있다.

미국특허 제4,969,730호는 투과/반사하는 매체가 서로 다른 굴절률을 가지도록 구성된다. 이는 저 가격을 추구하는 요즘 추세로 동일한 재질을 사용할 경우 가격에 대한 부담을 줄일 수 있는 장점을 가지게 된다.

그러나, 이와 같이 광 경로 상에 웨지(wedge) 프리즘을 사용할 경우 대칭구조가 깨지고, OPD(Optical Path Difference)가 달라져 기울어짐(tilt) 및 색수차가 발생하고, 원형 대칭(rotational symmetric)이 깨지는 문제점이 있다.

한편, 미국특허 제5,552,922호는 상기 미국특허 제4,969,730호의 문제점을 회피하기 위한 개량 특허로, 표시 패널의 공통 플랜(common plane)과 렌즈의 최초 플랜(principal plane)이 평행(parallel)한 구조로 한해서 특허청구범위를 잡고 있으며, 최근 경향으로 광학계의 배치에 따라(compact) 90°를 이룰 수도 있다.

미국특허 제5,604,624호는 인접한 두 면으로 이루어진 패어(pairs)가 두 개로 이루어진 구조로, 이는 상기 미국특허 제5,552,922호의 분리 출원한 특허이다. 이 특허는 사용되지 않은 빛을 렌즈 쪽으로 도달하지 못하게 하는 수단으로 프리즘 패어를 한 개 더 추가하여 상기 미국특허 제4,969,730호의 문제점을 해결하도록 구성된다. 그러나 이와 같은 구성은 현재 설계에서는 사용하지 않는 불필요한 구성이다. 왜냐하면 현재 설계되고 있는 광학 시스템은 사용되지 않는 빛(off ray)이 프리즘을 통과하여 렌즈에 들어가지 않도록 설계하고 있기 때문이다.

다음으로 미국특허 제5,309,188의 특허는 라이트 각도(right angle) 프리즘과 웨지(wedge) 프리즘으로 이루어지며, 라이트 각도 프리즘의 2 면에 각각 라이트 값과 투사렌즈가 위치하는 구성을 갖는다. 그러나, 이와 같은 구조를 갖는 종래의 프리즘은 사면이 45°를 이루고 있기 때문에 임의의 굴절률을 갖는 프리즘으로는 동일 공간 내에서 빛을 반사 혹은 투과시켜 사용할 수 없는 문제점을 갖고 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 동일 공간 내에서 광학계의 전반사를 이용하여, 입사 및 출사의 방향만을 바꾸어 공간 제약 및 저가격을 실현할 수 있는 내부 전반사 프리즘을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 프리즘이 다른 매질을 갖지 않아도 대칭구조가 깨지지 않고, 기울어짐(tilt) 및 색수차의 발생 및 원형 대칭(rotational symmetric)이 깨지는 문제점을 해결할 수 있는 내부 전반사 프리즘을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 렌즈와 패널이 평행하지 않으면서 빛의 반사 및 투과 효율을 향상시킬 수 있는 내부 전반사 프리즘을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 광원의 빛이 프리즘의 45°사면으로 입사하도록 구성하면서도 동일 공간 내에서 빛을 반사 혹은 투과시켜 사용할 수 있도록 하여 빛의 반사 및 투과 효율을 향상시킬 수 있는 내부 전반사 프리즘을 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 내부 전반사 프리즘의 특징은 광 소스에 의해 만들어진 조명광의 입사 임계각에 따라 투과 또는/및 전반사를 수행하는 사면부와, 상기 사면부를 투과한 제 1 조명광을 출사시켜 외부 반사형 패널에 조명하고, 동시에 상기 반사형 패널을 통해 반사광의 방향 혹은 빛의 세기가 조절되어 반사되는 제 2 조명광을 상기 사면부로 입사하는 제 1 면과, 상기 사면부에서 전반사되는 제 2 조명광을 결상계 쪽으로 출사하는 제 2 면을 포함하여 구성되는데 있다.

이때, 상기 사면부는 제 1 및 제 2 조명광의 입사 임계각이 41.25°이하이면 투과되고, 41.25°이상이면 전반사되는 것이 바람직하다.

그리고 상기 내부 전반사 프리즘의 굴절률은 1.51~1.52 사이의 값인 것이 바람직하다.

또한, 상기 사면부를 투과한 제 1 조명광이 외부 반사형 패널로 입사하는 임계각은 24°~ 26°인 것이 바람직하다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 내부 전반사 프리즘의 다른 특징은 광 소스에 의해 만들어진 조명광을 입력받아 OPD(Optical Path Difference)를 조절하여 출사하는 제 1 프리즘과, 상기 제 1 프리즘에서 출사된 후 공기층을 통과한 조명광의 입사 임계각에 따라 투과 또는/및 전반사를 수행하는 사면부; 상기 사면부를 투과한 제 1 조명광을 출사시켜 외부 반사형 패널에 조명하고, 동시에 상기 반사형 패널을 통해 반사광의 방향 혹은 빛의 세기가 조절되어 반사되는 제 2 조명광을 상기 사면부로 입사하는 제 1 면; 그리고 상기 사면부에서 전반사되는 제 2 조명광을 결상계 쪽으로 출사하는 제 2 면을 형성하는 제 2 프리즘을 포함하여 구성되는데 있다.

이때, 상기 제 1 프리즘 및 제 2 프리즘은 굴절률이 동일한 재질로 구성되는 것이 바람직하다.

그리고 상기 제 1 프리즘으로 입력되는 조명광이 광 축의 수직 각도에서 소정 각도로 기울어진(tilt) 조명계 혹은 광학계의 렌즈를 거쳐서 입력되도록 구성되거나, 상기 제 1 프리즘으로 입력되는 조명광이 광 축에서 소정 거리만큼 상하로 이동된 조명계 혹은 광학계의 렌즈를 거쳐서 입력되도록 구성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 목적, 특성 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.

본 발명에 따른 내부 전반사 프리즘의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 본 발명에 따른 내부 전반사(TIR) 프리즘의 원리를 나타낸 제 1 실시예로서, 이때 사용되는 내부 전반사(TIR) 프리즘(90)은 라이트 각도(right angle) 프리즘이다.

도 1과 같이, 램프(미도시) 등의 광 소스에 의해 만들어진 조명광(50a)은 TIR 프리즘의 사면부(20)로 비스듬히 입사하여 굴절되고, 이 굴절된 조명광은 TIR 프리즘(90) 제 1 면(10)으로 다시 출사되어 굴절된다. 이후, 이 출사된 조명광(50b)은 반사형 패널(40)에 조명되게 된다.

이때, 상기 반사형 패널(40)은 영상 신호에 따라 조명되는 반사광의 방향 혹은 빛의 세기를 조절하여 반사시키게 된다.

그리고 상기 반사형 패널(40)에서 반사된 조명광(60b)은 다시 TIR 프리즘의 제 1 면(10)으로 입사하여 굴절되고, 이 굴절된 조명광(60b)은 TIR 프리즘의 사면부(20)에서 전반사를 일으키게 된다. 이렇게 전반사된 투사광선(60a)은 TIR 프리즘의 제 2 면(30)을 통해 투사렌즈(80)로 출사되게 된다.

이때, 상기 TIR 프리즘의 사면부(20)는 투과 및 반사의 두 작용을 동시에 수행하게 되는데, 이는 입사광 및 출사광의 입사각에 따라 투과 및 전반사가 제어되게 된다.

즉, 내부 전반사(Total Internal Reflection : TIR) 프리즘의 투과 및 반사의 원리는 다음 수학식 1을 통해 나타낼 수 있다.

이때, 는 도 2와 같이 두 물질의 굴절률에 의해 정해지며, 이 두 물질의 굴절률( )은 조건을 갖는다.

실 예로 가 공기이고, 의 재질이 BK7일 경우( =1.51680, =1.0),임계각 =41.25°이 된다. 그리고 이 임계각 이하의 각도로 입사되는 빛은 투과하고, 이상의 각도로 입사되는 빛은 전반사하게 된다.

이를 이용하여, 반사형 패널(40)에는 광 소스에서 출사되는 조명광(50a)이 TIR 프리즘의 사면부(20)를 통과해서 입사되도록 하고, 상기 반사형 패널(40)에서 반사되는 반사광선(60b)은 TIR 프리즘의 사면부(20)에서 전반사가 이루어지도록 제어 할 수 있게 된다.

그래서, 투과시에는 라이트 각도(right angle) 프리즘과의 입사되는 임계각 을 41.25°이하를 갖도록 조절하고, 전반사시에는 라이트 각도 프리즘과의 입사되는 임계각 을 41.25°이상의 각도를 갖도록 조절한다.

이때, 본 발명의 실시예의 경우 사용되는 TIR 프리즘이 TI사의 DMD 재질로 이루어진 라이트 각도(right angle) 프리즘을 사용하는데, 이 경우 프리즘 사면의 경사가 45°를 이루는 것을 특징을 하고 있으며, 광 소스에서 입사되는 조명광(50a)이 사면부(20)와 12 DEG 의 각도로 입사되도록 조절되어야 한다.

따라서, 입사되는 조명광(50a)은 사면부(20)에서 투과가 이루어지도록 입사광선(50a)에 대해서는 사면부(20)와 조명광(50a)과의 임계각이 최고 약 24°~ 26°로 입사되도록 하여 조절해야 하고, 반사형 패널(40)을 반사하는 반사광선(60b)에 대해서는 사면부(20)에서 전반사를 이루어지도록 하기 위해서 반사되는 조명광(60b)과 사면부(20)와의 임계각이 최소 41.25°이상의 각도로 입사되도록 조절하여야 한다.

또한, 이렇게 입사각을 조절하고, 상기 사용되는 TIR 프리즘(90)의 재질은 굴절률이 1.51 ~ 1.52 이내의 값을 갖는 물질로 형성하여야 한다.

도 3 은 본 발명에 따른 내부 전반사 프리즘의 원리를 나타낸 제 2 실시예로서, 이때 사용되는 내부 전반사(TIR) 프리즘(100)은 웨지(wedge) 프리즘이다.

도 3과 같이, 상기 TIR 프리즘은 2개의 프리즘(100a)(100b)을 사용한 구조로서, 반사형 패널(40)에 조사되는 조명광을 대칭적으로 갖게 하기 위해 즉, OPD(Optical Path Difference)를 맞추어 주기 위해 웨지(wedge) 프리즘을 사용하고 있다.

이때, OPD를 맞추어 주기 위해 상기 TIR 프리즘을 굴절률이 다른 재질(라이트 각도 프리즘과 웨지 프리즘)로 구성하기도 하나, 본 발명에서는 제작 및 가격 등을 고려하여 동일 재질을 사용한다. 또한, 필수적으로 이 두 프리즘(100a)(100b)은 일정한 간격의 공기층(70)을 추가로 형성하고 있다.

그러나, 이와 같이 웨지(wedge) 프리즘(100)을 사용하는 경우는 OPD(Optical Path Difference)를 맞추어 주기 위해 상기 두 프리즘(100a)(100b) 사이에 형성되는 공기층(70)으로 인한 OPD에 의해 키스토운(keystone)이 발생하게 된다.

종래의 특허를 보면, 광 소스에서 반사형 패널로 입사되는 조명광은 공기층을 통과하지 않고 제 1 프리즘의 사면부에서 전반사가 이루어지도록 구성한다. 그리고, 상기 반사형 패널에서 반사되는 조명광은 제 1 프리즘, 공기층 그리고 제 2 프리즘을 통과하여 결상계 쪽으로 출사되게 된다. 이에 따라 투사렌즈를 통해 스크린에 표시되는 영상은 공기층에 대한 공차로 인해 키스토운(keystone)이 발생되게 되는 문제점을 가지게 되었다.

즉, 도 5a는 최초 입사측 영상을 나타낸 도면으로, 조명광의 입사 시에는 정사각형의 찌그러짐 없는 영상을 갖게 된다. 그러다가 이 영상이 공기층을 통과하게 되면, 공기층에 대한 공차로 인해 키스토운(keystone)이 발생되어 도 5b와 같이 찌그러진 영상이 스크린에 표시되게 된다.

본 발명은 이 문제를 해결하기 위해 반사형 패널(40)로 입사되는 조명광은 제 1 프리즘(100b), 공기층(70) 및 제 2 프리즘(100a)을 차례로 통과시키고, 상기 반사형 패널(40)에서 반사되는 만들어진 조명광은 이 공기층(70)을 통과하지 않고 제 2 프리즘(100a)의 사면부에서 전반사가 이루어져서 결상계 쪽으로 출사되도록 구성하고 있다.

이에 따라 상기 투사렌즈(40)를 통해 스크린(미도시)에 표시되는 영상은 공기층(70)이 통과되지 않기 때문에, 이 공기층(70)에 대한 공차로 인한 키스토운(keystone)의 발생을 방지할 수 있게 된다. 따라서, 이를 보정하기 위한 별도의 장치를 필요로 하지 않게 되어, 저가격의 TIR 프리즘 생산이 가능해 지게 된다.

그러나, 이 경우 상기 투사렌즈(40)를 통해 스크린에 표시되는 영상의 키스토운 발생은 억제할 수 있으나, 제 1 프리즘(100b), 공기층(70) 및 제 2 프리즘(100a)을 차례로 통과되어 상기 반사형 패널(40)로 입사되는 조명광(50)은 이 공기층(70)을 통과하기 때문에 이 반사형 패널(40)에 만들어지는 영상은 키스토운이 발생되게 된다.

이때, 상기 반사형 패널(40)에 만들어지는 영상은 도 5b와 같이 키스토운의 발생으로 인한 찌그러진 영상이 조명되고, 이 찌그러진 영상의 일부(120)가 반사형 패널 이외의 영역(120)으로 조명되게 될 것이다.

그리고 상기 반사형 패널(40)에만 조명되는 조명광만이 반사되게 되어, 정사각형 형태의 반사광선(60)에 대해서만 제 2 프리즘(100a)의 사면부를 통해 전반사되어 스크린에 표시되므로, 스크린에 표시되는 영상은 찌그러짐을 완전히 해결할 수 있게 된다.

그러나 이 경우 상기 반사형 패널에서 손실되는 조명광(120)의 발생으로 스크린에 표시되는 영상의 광효율이 극도로 나빠지게 되는 문제점을 안고 있다.

이를 해결하기 위해 다음 도 4에서 일 실시예를 나타내고 있다.

도 4 는 본 발명에 따른 내부 전반사 프리즘의 원리를 나타낸 제 3 실시예 이다.

도 4를 참조하여 설명하면, 상기 도 3과 같이 웨지(wedge) 프리즘 구조에 조명계 및 광학계 렌즈(110)를 더 도시하고 있다. 이 경우 일반적으로 광축에 조명계 렌즈 혹은 광학계 렌즈가 TIR 프리즘과 일치되어 구성되게 되므로 이에 따른 상세한 설명은 생략하도록 한다.

본 발명은 이와 같이 TIR 프리즘 상단 광축에 구성된 상기 조명계 혹은 광학계의 렌즈를 조절함으로써, 상기 도 3에 따른 실시예 2에서 OPD 차이에 의해서 키스토운(keystone)이 발생하여 반사형 패널(40)에 입사되는 조명광이 찌그러지게 되고 이에 따라, 광효율 또한 나빠지게 되는 것을 해결하고 있다.

즉, 조명계 혹은 광학계의 렌즈 중 적어도 하나(110) 이상(본 명세서에서는 조명게 혹은 광학계의 렌즈라 표현한다)을 기울이거나(tilt) 혹은 중앙에서 벗어나도록(decenter) 조절함으로써 반사형 패널(40)로 입사되는 조명광이 키스토운(keystone)에 의해 찌그러지는 것을 방지할 수 있게 된다.

도면을 참조하여 상세히 설명하면, 광 소스에서 출사되는 광의 축에 위치하는 조명계 및 광학계 렌즈(110)를 도 6a와 같이 광학적으로는 광축에 수직하지 않고 소정 각도 θ를 갖도록 조절하여, 상기 제 1 프리즘으로 입사되는 조명광을 변화시켜 반사형 패널(40)에 조명되는 영상의 찌그러짐을 보상한다.

또한, 도 6b와 같이 광 소스에서 출사되는 광축에 위치하는 조명계 및 광학계 렌즈(110)의 중앙을 소정 거리 r을 갖도록 조절하여, 상기 제 1 프리즘으로 입사되는 조명광을 변화시켜 반사형 패널(40)에 조명되는 영상의 찌그러짐을 보상한다.

이때, 상기 조명계 및 광학계 렌즈(110)의 광 축과의 소정 각도 θ및 소정 거리 r은 조명, 광학계의 렌즈(110) 및 반사형 패널(40)의 종류에 따라 크게 바뀌기 때문에 그 수치를 한정하기는 어렵지만, 이에 따른 조절을 위해서는 간단한 수학식을 이용하여 손쉽게 수치를 산출할 수 있다.

이와 같이 조명계 혹은 광학계의 렌즈(110)를 조절함으로써 반사형 패널(40)에서 조명광의 손실을 막아 스크린에 표시되는 영상의 광효율의 저하를 막을 수 있게 된다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 내부 전반사 프리즘을 사용하는 모든 조명 및 결장계에 효율증가 및 저가격의 효과가 있다.

첫째, 동일 공간 내에서 광학계의 전반사를 이용함으로써, 입사 및 출사의 방향을 바꿀 수 있게 되어 공간의 제약 및 저가격의 내부 전반사 프리즘을 구현할 수 있다.

둘째, 하나의 매질로 이루어진 프리즘을 사용함으로써, 대칭구조가 깨지지 않고, 기울어짐(tilt) 및 색수차의 발생 및 원형 대칭(rotational symmetric)이 깨지는 문제점을 해결할 수 있다.

셋째, 렌즈와 패널이 평행하지 않으면서도 빛의 반사 및 투과 효율을 향상시킬 수 있다.

넷째, 광원의 빛이 프리즘의 45°사면으로 입사하도록 구성하면서도 동일 공간 내에서 빛을 반사 혹은 투과시켜 사용할 수 있도록 하여 빛의 반사 및 투과 효율을 향상시킬 수 있다.

다섯째, 투사렌즈를 통해 스크린에 표시되는 영상이 공기층을 거치지 않게 되어 공기층에 대한 공차로 인한 키스토운(keystone)의 발생을 방지할 수 있다.

여섯째, 반사형 패널에 입사하는 조명광이 찌그러지는 것을 조명계 혹은 조명계의 일부 렌즈의 손쉬운 조절함으로써, 광효율의 저하를 막을 수 있다.

일곱째, TIR 프리즘을 사용하는 모든 조명 및 결상계에 적용하여 효율 증가 및 저가격의 효과를 볼 수 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 내부 전반사(TIR) 프리즘의 원리를 나타낸 제 1 실시예

도 2 는 일반적인 두 물질의 굴절률 및 그에 따라 반사되는 빛의 임계각을 나타낸 도면

도 3 은 본 발명에 따른 내부 전반사 프리즘의 원리를 나타낸 제 2 실시예

도 4 는 본 발명에 따른 내부 전반사 프리즘의 원리를 나타낸 제 3 실시예

도 5a 내지 도 5c는 조명광 영상의 모양을 나타낸 도면

도 6a, 6b는 본 발명에 따라 광 소스에서 출사되는 조명계 및 광학계 렌즈의 변화를 나타낸 도면

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : TIR 프리즘의 제 1 면 20 : TIR 프리즘의 사면부

30 : TIR 프리즘의 제 2 면 40 : 반사형 패널

50a, 50b : 입사 조명광 60a, 60b : 반사 조명광

70 : 공기층 80 : 투사렌즈

90 : 라이트 각도 프리즘 100 : 웨지(wedge) 프리즘

110 : 조명계 혹은 광학계 렌즈 120 : 손실 조명광

Claims (10)

1. 광 소스에 의해 만들어진 조명광의 입사 임계각에 따라 투과 또는/및 전반사를 수행하는 사면부와,

   상기 사면부를 투과한 제 1 조명광을 출사시켜 외부 반사형 패널에 조명하고, 동시에 상기 반사형 패널을 통해 반사광의 방향 혹은 빛의 세기가 조절되어 반사되는 제 2 조명광을 상기 사면부로 입사하는 제 1 면과,

   상기 사면부에서 전반사되는 제 2 조명광을 결상계 쪽으로 출사하는 제 2 면을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 내부 전반사 프리즘.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 사면부는 제 1 및 제 2 조명광의 입사 임계각이 41.25°이하이면 투과되고, 41.25°이상이면 전반사되는 것을 특징으로 하는 내부 전반사 프리즘.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 내부 전반사 프리즘의 굴절률은 1.51~1.52 사이의 값인 것을 특징으로 하는 내부 전반사 프리즘.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 사면부를 투과한 제 1 조명광이 외부 반사형 패널로 입사하는 임계각은 24°~ 26°인 것을 특징으로 하는 내부 전반사 프리즘.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 내부 전반사(TIR) 프리즘은 라이트 각도(right angle) 프리즘인 것을 특징으로 하는 내부 전반사 프리즘.
6. 광 소스에 의해 만들어진 조명광을 입력받아 OPD(Optical Path Difference)를 조절하여 출사하는 제 1 프리즘과,

   상기 제 1 프리즘에서 출사된 후 공기층을 통과한 조명광의 입사 임계각에 따라 투과 또는/및 전반사를 수행하는 사면부; 상기 사면부를 투과한 제 1 조명광을 출사시켜 외부 반사형 패널에 조명하고, 동시에 상기 반사형 패널을 통해 반사광의 방향 혹은 빛의 세기가 조절되어 반사되는 제 2 조명광을 상기 사면부로 입사하는 제 1 면; 그리고 상기 사면부에서 전반사되는 제 2 조명광을 결상계 쪽으로 출사하는 제 2 면을 형성하는 제 2 프리즘을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 내부 전반사 프리즘.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 제 1 프리즘 및 제 2 프리즘은 굴절률이 동일한 재질로 구성되는 것을 특징으로 하는 내부 전반사 프리즘.
8. 제 6 항에 있어서,

   상기 제 1 프리즘으로 입력되는 조명광이 광 축의 수직 각도에서 소정 각도로 기울어진(tilt) 조명계 혹은 광학계의 렌즈를 거쳐서 입력되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 내부 전반사 프리즘.
9. 제 6 항에 있어서,

   상기 제 1 프리즘으로 입력되는 조명광이 광축에서 소정 거리만큼 상하로 이동된 조명계 혹은 광학계의 렌즈를 거쳐서 입력되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 내부 전반사 프리즘.
10. 제 6 항에 있어서,

    상기 내부 전반사(TIR) 프리즘은 웨지(wedge) 프리즘인 것을 특징으로 하는 내부 전반사 프리즘.