专利名称：毛发去除系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及 一 种毛发去除系统，具体涉及 一 种包括毛发检测设 备和操作地耦合到毛发检测设备的毛发去除设备的毛发去除系统，其中毛发检测设备包括包括第一图像传感器的成像设备，构造和 布置用以检测待处理皮肤部分的图像；以及控制单元，构造和布置 用以在图像中分辨皮肤部分上的毛发以及操作地耦合到毛发去除设 备以控制其操作。
背景技术：
WOO/62700也涉及一种毛发去除设备并且公开了如下设备，该 设备具有激光源、可调束操控器、图像传感器和确定毛发在皮肤上 的位置和取向的控制单元。该图像传感器包括C C D或者C M O S传感器。已知i殳备的问题与确定头发的位置和/或耳又向以及完成这一确定 的速度有关。为了正确地去除毛发，必须已知它在三个维度中的位 置，因为如果不这样则激光束可能例如穿过毛发而没有实际地击中 它，等等。这一问题也与直接作用于毛发的去除毛发的其它设备和 方法如电子脱毛等有关。已知的图像传感器具有在至少一个方向(通常为垂直于皮肤的 方向)上分辨率很小的问题，比如CCD或者CMOS传感器，或者当 它们在该方向具有充分范围和分辨率时，它们具有很低的位置确定 速度，比如与透镜一起工作的3D扫描设备。由于人类毛发是稀疏分 布于皮肤上的稀疏物体，所以没有已知设备提供确定毛发在皮肤上 的3D位置的充分高的速度。发明内容本发明的目的是提供一种能够充分快地确定毛发在皮肤上的位 置和/或取向的毛发去除系统。这一目的通过根据权利要求1的毛发去除系统来实现。具体而 言，这一 系统的特征在于成像设备包括不同于第一图像传感器的第 二图像传感器。根据本发明的系统允许使用多个传感器、特别是多个传感器类 型的优点。例如，第一图像传感器可以用来大致地但是快速地确定 毛发的位置和/或取向。第二不同图像传感器然后可以用来更精确地 但更緩慢地确定具体是在所有三个维度中的位置和/或取向。在第二 图像传感器只需对第一图像传感器所成像的皮肤部分中的所选部分 成像的条件下，通过使用第一传感器的传感器结果，可以限制第二 图像传感器的更精确但更緩慢的扫描操作所需的时间。该选择可以 由可以设置有图像处理软件/硬件等的控制单元实现。下文将描述本 发明的各种实施例。优选地但是并非唯一地，待处理的皮肤、特别是人类皮肤如女 性皮肤的部分包括 一 根毛发或者多根毛发或者男性胡须等。然而，该部分也有可能包括痣、脉(couperose)等，不过它们需要低得多 的分辨率。在一个特殊实施例中，第二图像传感器能够比第一图像传感器 在它们的相应图像中提供更高的空间信息密度。需要关于毛发位置 和/或取向的空间信息，因此如果第 一 图像传感器提供"大致，，估计以 选择一部分供第二图像传感器成像则是有利的。后者然后可以用预 期精确度提供信息，就这一点而言可能需要对应的预期空间信息密 度。在 一 个特定实施例中，第 一 图像传感器构造用以提供基本上二 维图像。能够提供这样的信息的图像传感器相对简易而操作迅速。 它们常常不需要移动的机械部分。具体而言，第一图像传感器包括 2D光学图像传感器，优选为电荷耦合器件、CMOS器件或者光电检测器的焦平面阵列。2D光学图像传感器相对廉价、快速并且可以容 易地给予适当高的分辨率。CCD如CCD相机可以具有高的分辨率和 大的表面积，参见用于具有百万像素和约10cm2表面积的相机的 CCD芯片。CMOS器件也具有优点如kHz范围或者更高的高帧速率。 另外，由于CMOS器件是芯片器件，所以它们可以包括控制单元作 为内置特征，这整体上简化了系统。在一个特殊实施例中，第一图像传感器构造用以检测至少2mm x2mm、优选为至少lcmx lcm的皮肤部分的图像。这具体地与预期 分辨率、成像光学元件和检测器单元数目的组合有关，因为正是这 一组合可以用来选择^L野的大小。例如，如果CCD具有200 x 200 个检测器单元或者像素而所需分辨率为0.01mm,则视野将至多为 (200 x 0.01mm ) x ( 200 x 0.01mm ) =2 x 2mm。本领域人员然后可 以容易地选择所需成像光学元件。更大和/或者具有更多像素的CCD 是可用的，并且类似考虑适用于CMOS器件。在根据本发明的头发去除系统中，第二图像传感器的至少部分 相对于第 一 图像传感器可移动。这可以涉及将第二图像传感器从第 一图像传感器的行程上移出以便保证第 一 图像传感器具有待成像皮 肤的自由视野。它也可能涉及相对于整个系统移动第二图像传感器 以便相对于待成像的皮肤对第二图像传感器及其视野适当地定位。 对待成像皮肤部分的这一选择减少这样做所需的时间，这是本发明 的重要优点之一。由于第 一 图像传感器将几乎总是固定地安装于整 个系统中，所以这对于第二图像传感器相对于第一图像传感器可移 动而言是另一种表述。可选地并且具体而言，它也可能涉及移动第 二图像传感器的部分如扫描镜。在一个特殊实施例中，第二图像传感器在至少 一个维度中具有 比第 一 图像传感器在该维度中的分辨率更高的分辨率。这具体地与 如下系统有关，在这些系统中第 一 图像传感器赋予基本上二维图像 而第二图像传感器用来获得关于毛发的更精确位置信息。简易而廉 价的CCD传感器等可以提供大致的第一图像，此后进行图像中的选择，由第二传感器对该选择更精确地成像(例如扫描)。这一实施 例例如在用于以某 一 固定深度剃须来去除毛发的系统中是有用的。 这里，"深度"信息只有在深度固定时才相关，并且图像既精确又准 确。在另 一特殊实施例中，第二图像传感器构造用以在第 一 图像传 感器的二维图像以外的第三维度中扫描待处理皮肤部分中的所选部 分以由此提供其图像。二维图像在两个方向上延伸，而第二图像传 感器然后用来提供具体与"丢失的，，第三维度有关的附加信息。注意 到此信息并非严格必需，因为有时"深度"或者丢失维度的其它值是 固定的。在一个特定实施例中，第二图像传感器包括3D图像传感器，特镜的3D光学图像传感器、。3D图;象传感器可以)及L够提供i维图 像的任一类图像传感器。它具体涉及可以包括扫描系统和光电检测 器和/或(分离)CCD或者CMOS器件的3D光学图像传感器。可选 地，光电检测器阵列等是可能的。可调透镜是在焦距上或者在距离 上可调的透镜，由此实现对体积的扫描。对体积的扫描或者简单地 在比如与待处理皮肤部分垂直的方向这样的一个方向上扫描相当耗 时，但是由于待扫描的体积可以由控制单元基于第 一 图像传感器所 确定的图像选择为适当地小，所以所需总时间可以保持在实际边界 以内。这一点将在一些实施例的具体描述中进一步加以阐明。具体 而言，角度基本上是直角以便简化3D成像过程。然而，其它方向也 是可能的，其中对在该方向上图像的确定有对应改动。在一个特殊实施例中，透镜在与待处理皮肤部分基本上平行的 方向上可移动。这是有用的实施例，其中透镜可以针对扫描和/或毛 发的后续激光处理(例如在共焦地执行后者的情况下)来加以适当 地定位。提供透镜这样的移动的另 一原因是将透镜从第一 图像传感 器的后续新成像步骤的行程中移出。也设想了这一特征的其它用途。就以上描述而言注意到光学图像传感器没有必要检测辐射束的反射图像。代之以有可能使用拉曼或者其它散射或者使用荧光，可 能通过用荧光物质等覆盖皮肤和毛发。类似地有可能使用非光学图 像传感器，这些传感器使用其它技术在一个(Z扫描)、两个或者三 个维度中提供图像。在一个特殊实施例中，根据本发明的系统还包括光源。这样的 光源可以具有各种功能。例如，光源可以发射用于成像的光。明确 地注意到术语"光"涵盖可见光、红外线辐射和紫外线辐射。应当 相应地选择图像传感器的灵敏度。各传感器可以具有它自己的光源， 但是也有可能一个光源提供多个用途或者用于多个传感器。在一个特定实施例中，光源可以具体地包括LED或者激光源。 LED很紧凑并且能量高效而在相对小的波长带中发射辐射。这允许 易于进行滤波或者在需要时的其它辐射控制。另外，LED可容易地 控制并且具有很长的使用寿命。激光源可以具有很高功率密度并且 发射借助专用镜、滤波器等可很好控制的基本上单色辐射。因此， 激光也很好地适合于扫描成像目的。另外，可获得的功率密度充分 地高到足以提供毛发去除设备。在该系统的一个特殊实施例中，激光源是可调激光源。这给予 了为扫描和切割或者去除毛发提供同 一 个激光源的可能。具体而言，但非唯一地，激光源在第一功率电平与第二功率电 平之间可调，该第 一 功率电平对皮肤和/或毛发无实质损伤地实现检 测，而第二功率电平实现对毛发施加充分损伤以便后续去除毛发。 例如，激光由控制单元设置为用于成像的低功率密度和用于切割毛 发的高功率密度。这可以借助设置电源电平、借助操作分离快门或 者灰度滤波器等来实现。在另一实施例中，该系统包括束宽度控制装置。这样的束宽度 控制装置用以将束的能量遍布于可控的更大或者更小表面区域。这 将分别使束具有更高或者更低强度。通过适当地设置束宽度控制装 置，束可以在第一设置下具有充分低强度以便对毛发或者皮肤无损 伤地进行检测。在另 一 设置中强度可以充足用于切割或者更 一 般地损伤毛发。这样的束宽度控制装置的例子是可调聚焦/散焦系统，比 如可移动透镜或者是可以被带入和带出束路径的扩散器这一形式的 可移动束衰减器，等等。本发明也涉及一种检测和去除皮肤上的毛发的方法，该方法包括提供根据本发明的毛发去除系统；借助第一图像传感器来检测 待处理皮肤部分的基本上二维图像；借助控制单元来选择皮肤部分 中的一部分，该一部分的二维图像包含至少一根毛发；在与图像成 非零度角的至少一个扫描方向上用第二图像传感器扫描所选一部分 以便获得毛发在三个维度中的位置和/或取向；操作毛发去除设备来 去除毛发。这里，与在本申请的其它部分中一样，图像将被理解为 在与所成像的原部分相同的一个或者多个方向上延伸。它明确地不 是任何抽象数据集，不具有实际扩展。这 一 方法反映了根据本发明的系统的可能用途，具有在应用毛 发去除设备之前两步成像方法的优点。由于第二成像步骤相对耗时 但是可以通过用第一图像传感器先成像而在面积或者体积上有所限 制，从而限制所需的总成像时间。更多优点主要地对应于上文已经 提到的优点。
本发明的这些和其它方面从下文描述的实施例中变得明显并且 将参照这些实施例来加以阐明。 在附图中图1概略地示出了根据本发明的系统；图2概略地示出了根据本发明的系统中使用的第一图像传感器； 图3概略地示出了根据本发明的系统中可以使用的第二图像传 感器；图4概略地示出了包括皮肤上一根毛发的第一和第二视野；图5概略地具体示出了根据本发明的毛发去除系统；图6a和6b示出了确定毛发位置和切割毛发的方法的两个步骤；图7描绘了根据本发明的系统中图像传感器的另一实施例；以及图8示出了用于根据本发明的系统的成像传感器的另一实施例 的可旋转透镜阵列。
具体实施方式
图1非常概略地示出了根据本发明的系统。这里，系统1包括 如下壳体io,该壳体具有第一图像传感器12、具有可调透镜16的 第二图像传感器14、控制单元18、毛发去除设备20和光学耦合器 22。在上文中，分离的可移动透镜16以及光学耦合器22正如将要 进一 步说明的那样是可选的。也示出了具有待去除的毛发32的皮肤30。如图所示系统1的壳体IO仅包括对于本发明而言相关的部分。 显然，可以出现但是没有示出附加部分，比如功率单元、光学窗等。第一图^象传感器12可以包括例如CCD相^L、 CMOS器件等。 第二图像传感器14耦合到可调透镜16以及可以包括扫描单元。两个图像传感器12和14均耦合到控制单元18，该控制单元被 构造和布置用以从如由传感器12和14获得的图像中分辨毛发。比如激光系统、电子脱毛系统等毛发去除设备也耦合到控制单 元18。透镜16可以在箭头A的方向上移动以聚焦于不同的z值以 便在z维度中扫描和产生图像。可选地，可调透镜16可以在例如垂 直于箭头A的方向上旁移以便释放第一图像传感器12的视野。图2非常概略地示出了根据本发明的系统中使用的第一图像传 感器。这里，与在所有附图中一样，相似的部分通过相同的标号来 表示。在该图中，40表示CCD, 42表示光学系统，而44表示CCD 的视野。在该图中，多根毛发出现在CCD的视野中，因为多数CCD具 有例如一个或者多个cm2的视野。例如人类胡须的这样的面积包含 数以十计的毛发。然而，在例如图中所示Z方向这样的垂直方向上的分辨率和范围很有限并且取决于光学系统42的性质。注意到CCD 可以在一个步骤中确定图像，其中同时"填充"所有像素。由于CCD图像传感器本身为本领域技术人员已知，所以这里省 略其细节。图3非常概略地示出了根据本发明的系统中可以使用的第二图 像传感器。这里，50表示激光源，51表示分束器，52表示具有例如 在箭头B的方向上可移动的可移动镜54的束操控器。检测器通过标 号56来表示，而透镜58在箭头C的方向上可移动。除了激光源50之外，可以选择任何其它适当辐射源，比如具有 透镜的LED。发射束部分地由分束器51 (可以是偏振或者可以不是 偏振)发送以及部分地向下反射到例如束转储器(bump)(未示出)。束操控器52例如可由控制单元(未示出)控制并且包括可移动 镜54,比如多棱镜或者任何其它适当类型的扫描镜。如图所示，镜 54在箭头B的方向上可移动、例如可旋转，以便使辐射束扫描过预 期区域，在这一情况下为第二视野。在实践中，第二图像传感器的 视野将在x、 y方向上具有约0.5mmx 0.5mm的尺度而在z方向上具 有相似尺度。为了获得后一范围，光学系统或者透镜58在方向C上 可移动。可选地，光学系统或者透镜58可以在光学功率即其焦距上 可调。检测器56经由分束器51光学地耦合到束操控器52。在皮肤30 或者毛发32反射(拉曼散射等)的辐射由镜54朝着分束器51反射 并且将部分地朝着检测器56反射。检测器56可以包括CCD或者CMOS或者任何其它种类的光电 检测器或者其阵列。检测器56也将耦合到控制单元(未示出)以便 控制单元确定毛发32在皮肤30上的位置和/或取向。对于这一第二 图像传感器而言将获得三维图像。这一类图像传感器也可以称为3D 扫描传感器。由于它本身在本领域中是已知的，所以进一步细节将 被省略但是对于本领域技术人员将是明显的。图4概略地指示了包括皮肤上一根头发的第一和第二图像传感器的视野。I所示区域是约2 x 2mm的正方形。它是虚线III所示CCD传感 器的平均视野的表面面积的约1/100。 2 x 2mm的区域I代表人类胡 须的每毛发32的平均表面面积。毛发32虽然是概略地示出但是已 经按比例绘制，具有约102微米的直径。也示出了 II所示表面区域。 这表示当前3D扫描仪传感器可以扫描的平均表面区域。它的尺寸约 为0.5x0.5(x0.5)mm。从该图中可见第一 (CCD)传感器的全部视 野中的相对较小部分需要由第二图像传感器扫描(表面区域II)。 由于后一图像传感器的3D扫描占用相对更多时间，所以可以对所述 第二图像传感器进行更高效的使用。图5概略地具体示出了根据本发明的毛发去除系统。这里，Sl 一般地指代第一图像传感器，S2表示第二图像传感器，而S3表示 毛发去除系统。第二图像传感器S2包括检测激光器60、分束器62、快门66、 具有第一分束表面69的第一偏振分束器68、第一透镜70、第一针 孔72、带通滤波器74和检测器76。另外它还包括X/4板80、镜82 和物镜84。第一图像传感器Sl —般包括具有第二分束表面88的第二偏振 分束器86、光圏90、镜筒透镜(tube lens) 92和CCD 94以及LED 透镜96和LED 98。毛发去除设备包括切割激光器64。切割激光器64以及检测激光 器60、检测器76和CCD 94和物镜84都可以连接到控制单元(未 示出)。另外，检测激光器60和切割激光器64也可以是同一个激 光器，尤其是如果这是可调激光器则更是如此。另外，各种部分是 可选的，比如在后一情况下为分束器62、快门66、偏振分束器68 和86、针孔72和90、 A74 ^反80和4竟82。在所示实施例中，用于第一图像传感器Sl的CCD检测方法的 光由具有可选LED透镜96的LED 98发射。辐射的部分由表面88 反射、穿过镜82并且撞击具有毛发32的皮肤30，其中镜82对于LED辐射是透明的^f旦是对于在这一情况下例如1064nm辐射具有高 度反射性。其图像被反射并且再次通过第二偏振分束器86、针孔卯、 镜筒透镜92并且由CCD 94枱r测。注意到物镜84可以是可移动的并 且可以移动到行程之外。注意到也可以直接地(即不共焦地)供应 光或者其它辐射如红外线辐射。例如，LED可以直接照射到皮肤上。 在这样的情况下将无需分束器86。图6A和6B示出了确定毛发位置和切割头发的方法的两个步骤。 这里，II示出了其中存在一根毛发32的皮肤部分的图像。100表示 引导轨而102表示可移动透镜。在使用中，完整的系统在皮肤之上移动。由于移动是相对的， 所以这在图6A中示出为毛发32在如图所示箭头方向上以速率v移 动。通过使用第一和第二图像传感器来确定毛发32在x和y上的大 概位置。然后，可移动透镜102沿着引导轨100移动到这一x、 y位 置，见图6B，其中z位置通过扫描来确定。另外， 一旦已经充分准 确地确定在三个维度中的位置，就可以通过激发激光来去除毛发， 通过对电针等的适当定位来进行电子脱毛。就上文而言数值举例可以如下。在剃须时的平均速率v约为 5cm/s。 x、 y上的有用分辨率约为20微米。利用普通1000 x 1000像 素相机，这将获得2cmx2cm的总视野。这又可以实现2.5KHz的相 机帧速率或者0.4ms的收集时间。这可以容易地用CMOS系统来获 得。可移动透4竟102可以例如是具有典型15ms访问时间(66Hz)的 DVD SLED的透镜。尽管DVD致动器单元具有约20nm的分辨率， 但是只需20pm分辨率。这一就分辨率而言不那么严格的需求也可能 获得甚至更短的访问时间。用于可移动透镜的致动器可以以5-6kHz (0.16-0.20ms)沿y、 z方向将透镜移动l-2mm。 一旦可移动透镜设 置到恰当位置，致动器就可以用透镜通过如前所述3D方法局部地扫 描。在正确位置同样可以用任何适当技术来去除毛发。上述实施例的限制时间是约为15 m s的可移动透镜的访问时间。 对于具有约12，000根毛发的典型人类胡须，这将造成约3分钟的剃须时间，即剃须通常所用时间。在图7和图8中所示另一实施例中利用多个透镜或者透镜阵列。 具体而言，110是图像传感器(例如CCD/CMOS)。第一、第二和 第三可移动透镜阵列分别由112、 114和122表示。116是偏振分束 器，118是环形光圈，120是透镜。各种其它部件如光源、X/4板、 控制单元等在这里没有示出。30表示具有毛发32的皮肤。在图7的实施例中描绘了第一成像步骤即2D成像步骤。这里， 第三透镜阵列122的光圈由透镜120投射到第二透镜阵列114的光 圏上，继而投射到第一透镜阵列112的光圈上，继而投射到图像传 感器110上。现在，物体(在这一情况下为皮肤30)的图像投射到 图像传感器110上，使得各个透镜图像没有均成镜像。每个透镜产 生物体的较大图像的小部分。同时，这一透镜120在第三透镜阵列 122上投射发光环形光圏118。出于本发明的目的，这些透镜阵列各在图像传感器110的平面 中以谐方式受到基本上相同连续运动，例如可旋转或者可摆动。同 时，整个系统由系统的用户在皮肤30上方横向移动以才丸行剃须动作。 总而言之，构成成像系统单面的三个透镜阵列中的各透镜以反复方 式在图像传感器110上生成感兴趣的区域或者视野的投影。出于本发明的目的，在第三透镜阵列122的视野内物体30、 32 上的每个点优选地但是并非唯一地以如下频率来成像使得由于用户 的横向运动所造成的扫描之间的横向错位大致等效于并且并不很多 地多于预定坤黄向目标分辨率如20pm。传感器110经历与透镜阵列相同的横向错位但不是谐运动。结 果，如在传感器110上投射的物体30、 32的图像以与透镜阵列的透 镜和图像传感器组合相同的横向速度移动，而仅有透镜阵列112、 114、 122经历谐(旋转、摆动、…)运动。在所示实施例中，透镜120用以将第三透镜阵列122的光圈投 射到第二透镜阵列114的光圈上。由此，在透镜120的任一侧上有 相当数量的空间可用，该空间可以用于随后描述的检测过程的第二阶段以及用于耦合图像形成所需的光。出于这后一目的，在这一情况下利用偏振分束器116。由环形光圏118发射和由例如光纤、(鹵素)白炽灯、 一个或者多个LED等 供应的光以如下方式借助附加透镜102投射到第三透镜阵列122的 光圈上，即，使得该阵列中的各透镜以或多或少相似的方式照亮它 的相应一见野。在实践中这可以通过在第三阵列122中透4竟的后焦平 面中对来自环形光圏118的光成像来实现。这优选地通过保证从光 圏118发散的光分布以与多个透镜的分布相似的方式出现来完成。这一点将参照示出了透镜阵列的图8来进一步阐明。在用以示出可行性的数值举例中，假设所需分辨率为20|am,不 过当然也可以采用其它值。用户在皮肤上方移动系统的速度取为至 多5cm/s。同样对于其它情况可以改动对以下数字引起对应改变的这 些值。还假设透镜阵列包括直径约为2cm、具有围绕圆周均匀间隔的 多个2mm光圏透镜的盘。虽然示出了 16个透镜，^旦是在这一数值 举例中假设存在25个透镜。为了一次扫描整个环形图像，透镜的环 需要如箭头D所示转动360/25=14.4度。因此，为了在整个视野中实 现所需20(im的分辨率，在设备以5cm/s移动的同时，盘需要以约 100Hz的速率旋转使得该区域每0.020/50s=400jas或者以2.5kHz的刷 新速率来成像。优选地以相同刷新速率(2.5kHz)借助图像传感器 110如CCD或者CMOS成像传感器来记录2D图像，使得将仅出现 很微小的运动模糊。另外，为了保证将以20(im的分辨率对2 x 2cm 的表面区域成像，要求至少1000 x 1000个像素。这一数目和所需刷 新速率利用当今CCD和CMOS技术均可容易地实现。将清楚的是用 于盘的其它形状和值、透镜的数目和光圈等是可能的，这将需要对 其它数字的改动。以上成像是在其中获得2D图像的根据本发明的整个成像过程 中的第一步骤。注意到在这一阶段尚不要求20pm或者类似的分辨 率。可以在采集时间减少的情况下选择较低分辨率，只要可以获得近似目标位置即可。可以在成像的第二阶段中即利用第二图像传感 器获得具有预期分辨率的更准确位置。在第二成像步骤中，以具体和固定的深度(或者Z位置)检测 具体目标如毛发的存在或者扫描该具体目标的存在以便确定它在空间中的位置和耳又向。可以针对本发明的每种方法和对应设备选才奪这 些选项。在这里描述的例子中，选择第一选项以便例如以某一长度 剃去毛发。例如借助交叉偏振共焦激光扫描来确定目标在指定深度的存在。为此目的，使激光束瞄准通过第三透镜阵列122的所选透镜。这一所选透镜将把激光束聚焦于平行于移动透镜来移动(即旋 转、摆动等)的点。透镜将校准从聚焦体反射回的光。当这样的第 一所选透镜完全移出激光束时，第二邻居透镜将进入激光束并且执 行新的扫描。由此，通过共焦扫描的分辨率来规定检测的横向分辨 率，而两次扫描之间的距离取决于系统作为整体正在皮肤的目标区域上方移动的速度。借助偏振分束器116和透镜针孔组合(这里未 示出但是参见图5)来共焦地检测从目标区域反射或者散射回的正交 偏振光的反射强度。由检测器捕获的光的数量以及它根据透镜位置 并且因此根据时间的变化可以提供与各种结构在聚焦区域(视野) 中的存在有关的信息并且由此确立其3D位置和/或取向。在实施为激光剃须刀时该系统可以工作如下。第 一成像传感器 检测具有毛发的皮肤的图像，而没有示出但是在芯片上(CMOS)或 者作为分离模块的控制单元确定一根或者多根毛发在皮肤上的近似 位置。准确度可以例如约为100或者200pm。 一旦已经建立这一大 致位置，控制单元就可以例如借助偏转单元(未示出但是参见图3 的52、 54)如MOEMS U鼓光电积4成系统)或者其它类型的可移动 镜以及在第三旋转透镜阵列122与透镜120之间的分色镜使检测激 光的目标朝着在旋转透镜阵列上近似地找到头发的位置。接着，控制单元记录来自共焦激光扫描的结果并且解释结果， 即第二成像步骤。 一旦已经通过交叉偏振3D检测方法建立毛发的存 在的位置并且已经确定毛发相对于透镜聚焦的位置在预期准确度内，检测系统启动切割激光器，该激光器发射出连续或者脉沖激光辐射，该辐射分别共线地或者以已知角度耦合到透镜中并且由此聚焦于原检测激光聚焦点或者离该焦点已知距离处。来自切割激光器 的辐射然后切割毛发。本领域技术人员可以利用或者变化如上所述方法和设备的各种 方面，而无需在这里明确提及这些方面。例如，将清楚的是如果检 测激光束一次经过一个或者多个透镜阵列中的仅一个透镜则是有利的；换而言之，激光束直径优选地小于透镜节距以免有歧义的检测 结果。另外，盘130的形状、透镜132的数目、节距和大小、它们 的运动等在方法中都可以加以变化，只要所需对应数量等也有所变 动。甚至更明示地，上述例子仅用以示出所提出的本发明的适用性。 另外在所有上文中，去除毛发的优选方法是用激光束切割它们。然 而，其它切割它们的方法在本发明的背景下也是可能的，比如电子 脱毛或者仅损伤毛发或者其根部等。在所有情况下，要求知道单独 头发的准确位置以及有时也知道它们的取向来去除毛发。具体找到 在三个维度中的位置可能耗时很多。本发明提供一种用以通过提供 大致预成像步骤和第二成像步骤以所需精确度找到该位置的三个维 度来减少耗时。可以通过取得第一成像步骤的前两个坐标而在第二 成像步骤中添加第三坐标来找到最终3D位置，或者在第一 2D步骤 中的第一大致估计之后在第二步骤中确定所有三个坐标，等等。已经参照示例实施例和附图描述和阐明了本发明。本发明的范 围可以通过所附权利要求来确定。
权利要求
1.一种毛发去除系统，包括毛发检测设备(S1，S2)，以及操作地耦合到所述毛发检测设备的毛发去除设备(20；S3)，其中所述毛发检测设备包括包括第一图像传感器(12；S1)的成像设备，构造和布置用以检测待处理的皮肤(30)部分的图像，以及控制单元(18)，构造和布置用以在所述图像中分辨所述皮肤(30)部分上的毛发(32)以及操作地耦合到所述毛发去除设备(20；S3)以控制其操作，其特征在于所述成像设备包括不同于所述第一图像传感器(12；S1)的第二图像传感器(14；S2)。
2. 根据权利要求1所述的毛发去除系统，其中所述第二图像传 感器(14; S2)能够比所述第一图像传感器(12; Sl )在它们的相 应图像中提供更高的空间信息密度。
3. 根据权利要求1所述的毛发去除系统，其中所迷第一图像传 感器(12; Sl)构造用以提供基本上二维图像。
4. 根据权利要求1所述的毛发去除系统，其中所述第一图像传 感器(12; Sl)包括2D光学图像传感器，优选为电荷耦合器件、 CMOS器件或者光电检测器的焦平面阵列。
5. 根据权利要求1所述的毛发去除系统，其中所述第一图像传 感器(12; Sl )构造用以4企测至少2mmx2mm、优选为至少lcmx lcm 的所述皮肤(30)部分的图像。
6. 根据权利要求1所述的毛发去除系统，其中所述第二图像传 感器(14; S2)的至少部分相对于所述第一图像传感器(12; Sl ) 可移动。
7. 根据权利要求1所述的毛发去除系统，其中所述第二图像传 感器(14; S2)在至少一个维度中具有比所述第一图像传感器(12;Sl)在该维度中的分辨率更高的分辨率。
8. 根据权利要求3所述的毛发去除系统，其中所述第二图像传 感器(14; S2)构造用以在所述第一图像传感器的所述二维图像以 外的第三维度中扫描待处理的所述皮肤(30)部分中的所选部分以 由此提供其图像。
9. 根据权利要求1所述的毛发去除系统，其中所述第二图像传 感器(14; S2)包括3D图像传感器，特别是具有优选地在与待处理 的所述皮肤(30)部分垂直的方向上可移动的可调透镜(16; 58; 84)的3D光学图像传感器。
10. 根据权利要求9所述的毛发去除系统，其中所述透镜(16; 58; 84)在与待处理的所述皮肤(30)部分基本上平行的方向上可 移动。
11. 根据权利要求1所述的毛发去除系统，还包括光源(50; 60; 98)。
12. 根据权利要求11所述的毛发去除系统，其中所述光源包括 LED (98)或者激光源(50; 60)。
13. 根据权利要求12所述的毛发去除系统，其中所述激光源 (50; 60)是可调激光源。
14. 根据权利要求13所述的毛发去除系统，其中激光源(50; 60)在第一功率电平与第二功率电平之间可调，所述第一功率电平 对所述皮肤(30)和/或毛发(32)无实质损伤地实现检测，而所述 第二功率电平实现对所述毛发(32)施加充分损伤以便后续去除所 述头发(32)。
15. 根据权利要求13所述的毛发去除系统，其中所述系统包括 束宽度控制装置(16; 58; 84)。
16. —种检测和去除皮肤上的毛发的方法，所述方法包括 提供根据权利要求1-15中任一权利要求所述的毛发去除系统， 借助所述第一图像传感器(12; Sl)来检测待处理的皮肤(30)部分的基本上二维图像，借助所述控制单元(18)来选择所述皮肤(30)部分中的一部 分，该一部分的二维图像包含至少一根毛发(32),在与所述图像成非零度角的至少一个扫描方向上用所述第二图 像传感器(14; S2)扫描所选一部分以便获得所述毛发(32)在三 个维度中的位置和/或取向，操作所述毛发去除设备(20)来去除所述毛发(32)。
全文摘要
本发明涉及一种用于去除毛发的系统和方法。该系统包括毛发检测设备和毛发去除设备(20)。由于需要关于毛发(32)的3D信息，但是由于例如人类毛发(32)在皮肤(30)上很分散的存在而使已知检测设备过于缓慢，所以本发明提供两个图像传感器的组合。第一图像传感器(12)产生第一图像，基于该第一图像用第二图像传感器(14)对所选部分成像，该第二图像传感器提供毛发去除设备(20)可以用来去除毛发的所需3D位置信息。因此，可以优化使用快速但不那么准确的图像传感器如(2D)CCD或者CMOS传感器以及准确但缓慢的传感器如3D扫描传感器。
文档编号A61B18/20GK101232853SQ200680027289
公开日2008年7月30日 申请日期2006年7月21日 优先权日2005年7月26日
发明者B·L·G·巴克, R·A·M·范哈尔, R·维哈根 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司