专利名称：光学刀片和毛发切割设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种优选地适合于切割在人体部分或者动物体部分的皮肤附近的毛发的光学刀片和毛发切割设备。本发明也涉及一种用于毛发切割设备的使用方法。
背景技术：
文献WO 2008/115899 A2描述一种使用电磁辐射来切割毛干的紧凑和便携光学剃刮设备。根据一个优选实施例，光学剃刮设备包括连接到一个或者多个光学部件的电源。光学设备(比如光学刀片)可以连接到光学部件阵列并且与光学部件阵列对准。(多个)光学部件可以基于来自电源的电能向光学器件提供光。(多个)光学部件或者光学器件可以操纵和弓I导电池辐射以切割毛干。常用于去除面部和/或身体毛发的传统剃刮方法运用适合于保证有选择去除毛发而又避免潜在皮肤损伤风险的某些选择装置。对于典型电剃刮装置(比如常见刀网和旋转剃刮系统)，选择装置包括如下机械过滤器，毛发可以经过该过滤器基本上穿透并且进入切割室而皮肤基本上不能穿透，从而避免过度皮肤损伤和疼痛。在旋转剃刮器中，操纵优选地由剃刮头完成而切割优选地由刀完成。对于刀片剃刮器，选择装置通常包括如下机械布置，该机械布置具有皮肤拉伸器与滑移带的组合，该组合限制皮肤暴露于刀片的量，而在刀后面的弹簧系统有效地限制局部刀片-皮肤互作用力以避免切割皮肤。切割机构包括的适合于毛发-皮肤选择性的装置主动限制剃刮技术的潜在接近度以便平衡可接受的皮肤疼痛量。常规电剃刮系统限制切割元件与皮肤的邻近度(比如旋转/刀网剃刮器)或者限制刀片对皮肤施加的力的量(比如刀片剃刮器)以便避免意外切割皮肤和皮肤疼痛、伤痕和伤口。这些常规剃刮技术的剃刮过程通常包括以下子过程中的一些或者所有皮肤预处理、皮肤操纵、毛发操纵、毛发缩进、毛发切割和皮肤后处理。有许多影响所期望结果的过程变量，这些变量是环境条件(比如湿度和温度)、设备操控以及(比如速度、时间、准确度和压力)、设备轮廓跟随能力和毛发/皮肤性质以及其他变量。每种常规剃刮方法平衡接近度和疼痛的方式强烈依赖于它的具体特性。在系统刀片剃刮器中，多个依次通过的刀片各自在切割毛发之时缩进，即刀片在切割毛发之时拉取毛发。下一刀片然后能够在甚至更低水平面切割毛发，从而获得优良接近度。对于旋转剃刮，通过毛发操纵与毛发缩进的组合来获得接近度，从而一起获得合理接近度。缺少用于毛发缩进的清除装置的刀网剃刮器主要依赖于与皮肤和毛发操纵组合的薄刀网以便实现接近度。对于描述的每种方法，由于维持皮肤的完整性并且在剃刮过程期间保持舒适度这样的愿望所施加的限制而限制操纵量。例如，对于刀片剃刮器，限制毛发切割所需要的力的量至关重要，因为否则毛发拉取效果变得非常令人不舒服，即使它可以导致提高的接近度。 对于例如刀网或者旋转剃刮系统中的大量皮肤操纵，需要大量局部皮肤压力，这将对于由设备并且因此由用户对其皮肤施加的力带来极端要求，该力将造成过量皮肤经过孔和缝凸起进入切割室中从而造成皮肤疼痛。鉴于毛发的IOOOg级所需加速度以及正确抓取和缩进每根毛发的概率而限制旋转剃刮系统的缩进装置。然而，与每种前述技术关联的问题在于，通常以用来最终切割毛发的相同装置执行毛发和皮肤操纵过程，因此明显限制可以运用的操纵量，从而使操纵技术并非最优。此夕卜，在每种提到的方法中，切割过程并非可选，即如果在刀片前面或者切割室以内出现物体，则无论是否实际上恰当操纵它或者它究竟是否为毛发，都将切割它。
发明内容
本发明的目的在于提供超出常规剃刮系统的能力、提高接近度比对疼痛的平衡的可能性，由此允许改进与光学毛发切割结合的毛发-皮肤操纵。这一目的由独立权利要求的主题内容实现。在从属权利要求中限定优选实施例。根据本发明的第一方面，这一目的由一种尤其用于毛发切割设备的光学刀片实现，该光学刀片包括适合于引导光学辐射的刀片体和适合于允许光学辐射离开光学刀片的锥形端，其中锥形端包括适合于在光学辐射离开光学刀片之前将它重定向的反射器。术语“锥形端”是指光学刀片的具有如下宽度的一端，该宽度渐缩，优选地连续渐缩，即刀片体的宽度优选地沿着刀片方向变得更小。用于锥形端的不同形式是可能的，下文将描述其优选实施例。这样的锥形端优选地包括用于朝着表面(比如皮肤表面)生成局部压力的功能。本发明的思想在于通过使用光学毛发切割机构来提供一种适合于提高接近度比对疼痛的平衡的光学刀片，其中光学元件(即光学刀片)变得与人体部分或者动物体部分的皮肤接触并且因此适合于操纵在皮肤附近的毛发以便超出常规剃刮系统的能力提供附加接近度；由于光学刀片的锥形端优选为钝的，因此不能导致皮肤损伤，它也优选地适合于以超出对常规技术施加的皮肤安全限制的局部压力操纵皮肤。根据本发明的一个优选实施例，反射器适合于聚焦光学辐射，更优选地在锥形端前面，从而光学辐射聚焦于光学刀片以外。优选地，反射器至少部分由锥形端的表面形成， 更优选地由锥形端的弯曲表面形成。值得注意的是光学辐射优选地由光学刀片借助反射来引导，优选地借助全反射来引导。另外注意术语“反射”是指光学辐射的至少部分的反射，即少于100%的反射也是可能的。根据本发明的一个优选实施例，锥形端的弯曲表面包括凸、 凹、抛物面和/或开槽表面。另外，根据本发明的一个优选实施例，锥形端包括出射窗。出射窗的形状优选为平面。然而，形状也可以弯曲、凸、凹和/或齿形。根据本发明的一个优选实施例，反射器包括抛物面反射器、非球形反射器、椭圆形反射器和/或非球形聚焦单元与平面镜反射器的组合。另外，根据本发明的一个优选实施例，锥形端包括聚焦单元，该聚焦单元适合于与聚焦单元的表面至少部分垂直地聚焦光学辐射。优选地，聚焦单元包括中空圆柱形弯月形透镜和/或微圆柱形透镜。优选地，中空圆柱形弯月形透镜和/或微圆柱形透镜布置于优选地包括平面表面的出射窗附近。光学刀片的材料优选地包括玻璃、塑料和/或半导体。根据本发明的第二方面，上文提到的目的由一种适合于切割在人体部分或者动物体部分的皮肤附近的毛发的毛发切割设备实现，该毛发切割设备包括光源，优选为激光源，适合于生成用于切割毛发的光学辐射；以及根据本发明第一方面的光学刀片，其中光源和光学刀片被布置成使得来自光源的光学辐射耦合到刀片体中并且被引向锥形端而且在反射器处反射之后从光学刀片耦合输出。术语“在皮肤附近”优选地意味着“在皮肤上、上方和/或下面”。无需赘言，术语 “在人体部分或者动物体部分的皮肤附近的毛发”优选地意味着毛发从人体部分或者动物体部分的皮肤表面突出和/或毛发位于皮肤表面上或者位于皮肤表面下面某处。根据本发明的一个优选实施例，光学刀片的材料对于用于检测毛发和/或用于切割毛发的光学辐射的波长而言透明。优选地，光学刀片还包括适合于在毛发切割设备移向皮肤时调节对皮肤的至少一部分上的局部压力的控制单元。优选地，控制单元包括弹簧系统和/或压力传感器。根据本发明的一个优选实施例，毛发切割设备包括用于将来自光源的光学辐射引向沿着光学刀片的点的扫描器。优选地，扫描器适合于与出射窗至少部分平行地振动，从而以重复方式对光学刀片以外的点寻址。优选地，扫描器包括镜、聚焦单元、具有多个圆柱形聚焦单元的盘和/或具有多个圆柱形聚焦单元的聚焦阵列。根据本发明的第三方面，上文提到的目的由一种用于毛发切割设备的使用方法实现，该方法适合于切割在人体部分或者动物体部分的皮肤附近的毛发，该毛发切割设备包括光源，优选为激光源，适合于生成用于切割毛发的光学辐射；以及光学刀片，包括刀片体，适合于引导由光源生成的光学辐射；以及锥形端，适合于允许光学辐射离开光学刀片， 其中光源和光学刀片被布置成使得耦合到刀片体中的来自光源的光学辐射被引向锥形端， 并且在反射器处反射之后从光学刀片耦合输出，其中离开毛发切割设备的光学辐射至少部分垂直于耦合到刀片体中的光学辐射。本发明的思想在于提供一种优选地与皮肤和毛发接触的光学刀片。光学刀片优选地适合于从皮肤操纵出毛发和/或适合于借助优选地在与相对于毛发的原有皮肤表面水平面接近或者超出该水平面的水平面被引向光学刀片的顶端的激光束来实现毛发切割。然而，光学刀片可以潜在地与有源操纵装置组合，该有源操纵装置适合于从皮肤操纵出毛发和/或适合于借助优选地在与相对于毛发的原有皮肤表面水平面接近或者超出该水平面的水平面被引向光学刀片的顶端的激光束来实现毛发切割。光学刀片优选地适合于服务于多个功能操纵毛发和皮肤并且朝着切割激光的目标引导而且优选地聚焦它。又一功能可以是朝着检测激光的目标引导并且优选地聚焦它。优选地，提供如下检测器，该检测器适合于检测与光学刀片接触或者邻近的毛发的存在，优选地在检测到毛发时启用切割激光器，由此使切割过程可选并且避免切割皮肤 (这可以优选地出现于光学刀片前面)。因此，操纵机构和切割单元优选地相互去耦合。优选地，光学刀片包括伸长钝体、对皮肤友好的皮肤接触区域和/或与皮肤接触区域邻近的光出射区域。优选地光学聚焦单元用于相对于光出射区域和/或皮肤接触区域限定优选地用于毛发检测光束和/或用于毛发切割光束的光学聚焦区域。优选地在操作中在皮肤表面之上移动光学刀片并且优选地向皮肤表面上按压光学刀片，因而皮肤接触区域使皮肤局部变形和/或例如由操纵装置将毛发操纵至光出射区域前面的实质上竖立位置。 毛发切割设备优选地包括沿着聚焦区域优选地连续扫描毛发检测光束的光学扫描器。此夕卜，优选地提供毛发识别单元并且该单元适合于分析光学检测器提供的信号，该光学检测器经由光学刀片接收由实际上在聚焦区域中提供的介质反射的光。当毛发识别单元检测表明毛发存在的具体光学性质时，优选地激活毛发切割光束和/或将毛发切割光束朝向聚焦区域中的检测到毛发的位置引导。已经发现当使用光学刀片时，在水、剃刮添加物和/或皮肤残留物存在于离开位置(激光束在该位置离开光学刀片)上或者其附近时聚焦特性也可以保持几乎恒定。出于这一目的，优选地提供在激光束离开光学刀片所处的位置的中空圆柱形弯月形透镜以及使激光束的射线在与弯月形透镜表面垂直的方向上离开弯月形透镜的聚焦结构。以这一方式，在透镜与外界介质之间的界面不会折射激光束的射线，从而在光学刀片以外的介质的折射率的任何改变不影响激光束的入射角和聚焦位置。优选地，通过模制工艺将光学刀片制造为包括相对大并且易于制造的非球形表面的整体透镜以及甚小弯月形透镜。另外，注意光学刀片可以提供在锥形端的光出射窗前面的准确聚焦位置。优选地， 这由与出射窗直接相对布置的光学刀片的弯曲聚焦表面实现。以这一方式，可以获得用于毛发切割的充分数值孔径。光学刀片优选为钝的。另外，光学刀片优选地适合于操纵毛发和皮肤，从而毛发至少部分与皮肤分离并且变得与光学刀片接触或者邻近。另外，光学刀片优选地适合于朝着它的与皮肤接近的前表面引导和/或聚焦光束用于检测毛发的存在。另外，光学刀片优选地适合于将激光辐射(优选为适当聚焦的激光辐射)引向毛发以便实现切割过程。毛发切割设备优选地包括检测器，该检测器适合于检测光学刀片的聚焦平面中物体的存在并且适合于辨别对象的光学性质以评估对象是否高度可能为毛发或者对象是否实际上为诸如浸渍流体、泡沫、粉刺、雀斑、胎记、皱纹或者平面皮肤等别的物体。检测器优选地包括适合于解译检测传感器产生的信号以做出所述评估并且激活切割激光器和/或将切割激光引向正确位置的控制单元。另外，光学切割源(比如激光切割器)优选地适合于切割所有尺寸、形状和/或颜色的毛发。优选地，沿着适合于在具体位置实现切割的光学刀片的长度在局部位置按照需要激活光学切割源。
根据下文描述的实施例将清楚并且参照这些实施例将阐明本发明的这些和其他方面。在附图中图1图示了根据本发明第一优选实施例的用于向光学刀片以外的点偏转和聚焦入射光的内反射；图2示意地示出了根据本发明第二优选实施例的变得与皮肤和毛发接触的光学刀片；图3示出了示范根据本发明第三优选实施例的包括圆柱形透镜阵列的光学扫描器的使用的沿着光学刀片方向的视图；图4示出了根据本发明第四优选实施例的用于使用光学刀片配置的毛发和皮肤成像的设置的示意布局；图5示出了根据本发明第五优选实施例的适合于将高功率激光束引向光学刀片配置中的扫描元件之一的可寻址光学开关；图6示出了根据本发明第六优选实施例的示范与透镜表面成直角的入射光线的圆柱形状和方向的弯月形透镜；以及图7示出了根据本发明第七优选实施例的在光学刀片中使用的具有弯月形透镜的聚焦单元的不同实施例。
具体实施例方式根据本发明的光学刀片优选地包括与它的将在下文中描述的机械、几何和光学性质有关的多个不同功能。根据本发明的第一优选实施例，光学刀片的材料对于用于检测单元以及用于切割单元的光的波长而言透明。材料优选地能够经受切割激光器中使用的相当大的强度。此外，它优选地未引入强双折射以便避免毛发检测过程中的困难。根据所用光的波长，光学刀片优选地例如使用玻璃模制或者金刚石车削技术以任何任意形状由玻璃制造或者根据本发明的其他优选实施例使用与注模技术组合的特制塑料(比如环烯聚合物) 制造。根据本发明的第一优选实施例，检测和切割光的所选波长完全超出1 μ m,因此光学刀片优选地借助各种蚀刻工艺由半导体材料(比如硅)制造。根据本发明的其他优选实施例，检测和/或切割光的所选波长在1 μ m以下。根据本发明的第一优选实施例，光学刀片示出沿着刀片的伸长尺度，该伸长尺度确定皮肤处理区域的宽度。优选地根据应用来相当任意地选择宽度。例如，对于男性胡须区域，使用30mm至50mm的优选刀片宽度，而对于四肢和躯干的剃刮，优选更宽刀片，并且对于比如阴毛部这样的区域中的细节处理而且对于面部毛发管理中的流行形状，优选地使用更窄施放器。优选地，光学刀片的横截面形状使得它允许光以预定方式在光学刀片的一侧进入和/或在与刀片的切割侧最近的表面以适合于在与表面相距某一距离处聚焦的会聚方式离开。焦点与光学刀片的离开表面的最优距离优选地依赖于用于检测和切割毛发的装置、 预计平均和最小毛发厚度，并且因此依赖于已经为其设计剃刮器的身体上的位置。为了使光优选地在两个方向上(即优选地沿着光学刀片和与它垂直)会聚，进入光学刀片的光优选地在沿着刀片的至少一个方向上会聚，而刀片本身优选地用于在与伸长刀片方向至少部分垂直的方向上聚焦。图1示出了具有根据本发明第一优选实施例的内反射的光学刀片1，该内反射用于向光学刀片1以外的点偏转和聚焦如实线所示入射光(光的中心方向平行于表面(比如皮肤表面幻)。光学刀片1包括刀片体3和锥形端2，其中锥形端2包括抛物面反射器。根据其他优选实施例，反射器包括椭圆形反射器，在该反射器中，在沿着光学刀片 1的方向上已经预聚焦的光从顶部进入，该光学刀片1本身优选地聚焦和偏转光以变成基本上平行于皮肤表面5。反射光学元件由于它们的固有消色差特性而为优选，这些特性使它们在广泛不同波长优选用于毛发检测和/或用于毛发切割的情况下也适合。优选地，对于包括切割单元和检测单元的毛发切割设备，希望由光学刀片本身生成的光束腰部和由沿着光学刀片的方向提供聚焦的聚焦单元生成的腰部基本上重合。然而，这并非必需。当光学刀片在操作中时，它将优选地如在常规刀片剃刮器中那样至少部分垂直于它的伸长轴在皮肤之上移动，而又对皮肤施加某一量的局部压力。该局部压力优选地由弹簧单元或者由有源调节器(比如压力传感器)或者由用户反馈(即如果使用不充分或者太多压力则设备关断)保证。局部压力拉紧皮肤使得毛发比它将在完全放松的皮肤的情况下从毛囊伸出更多。这是在与毛发生长局部方向相抵移动光学刀片时(即在毛发的角度使得在光学刀片接触毛发的阶段期间基本上直立倾斜毛发而不是下推毛发时)的情况。图2示意地示出了根据本发明第二优选实施例的变得与皮肤和毛发接触的光学刀片。光学刀片1压入皮肤5，由此优选地在皮肤表面5以下的水平面提供对毛发6的接触，从而提供用于在原来在皮肤表面5以下的水平面切割毛发6的机会。根据本发明的第二优选实施例，提供用于检测毛发在光学刀片1的聚焦位置的存在的机会。另外，有源毛发操纵装置优选地用来操纵或者缩进毛发以实现均勻、接近剃刮。出于这一目的，优选地使用齿形刀片几何形状。一旦切割毛发6并且皮肤表面5从施加的应变放松(即移开光学刀片1)，就优选地发现与皮肤表面5更近并且可能在皮肤表面5以下切割毛发6。注意如果对于毛发-皮肤操纵的目的而言有利或者如果应当防止切割到达皮肤表面5，则附加皮肤拉伸器可安装于光学刀片1前面以便拉伸皮肤并且使皮肤凸起更可预测并且保证切割光保持平行于暴露的皮肤区域5和/或在暴露的皮肤区域5上方。优选地，皮肤拉伸器还用作激光束偏转器，由此到达拉伸器的光向上和/或远离皮肤表面5偏转并且随后在毛发切割设备以内被吸收。注意光学刀片的外形未必与机械皮肤界面的外形重合。如果希望，则可以添加例如用于支撑光学刀片或者用于皮肤操纵的机械装置。这使刀片-皮肤界面优选地在使用于相对高的皮肤压力时更令人舒适和/或愉快。当与皮肤上的毛发生长方向相逆剃刮时，刀片优选地将毛发定位于相对于刀片横截面的基本上竖立位置。一旦毛发的基部(即毛发进入皮肤时所在的点)变得与刀片接触， 就会优选地将它与刀片一起拖拉大量时间。因而皮肤优选地逐渐变形并且形成充分应力以使毛发最终在刀片下面弯曲。在这一时间期间，毛发优选便利地处于光学刀片的检测平面中，从而保证充分时间可用于检测和/或切割毛发，此后它将容易在光学刀片下面滑动。根据本发明的第三优选实施例并且如图3中所示，现在将描述毛发切割设备的使用。使用扫描器7，该扫描器优选地适合于保证将汇聚激光束向沿着光学刀片1的每个位置寻址。扫描器7包括在光学刀片之上偏转会聚光束的扫描镜和聚焦单元组合。在图3中示出了与透镜阵列对应的光学刀片1与扫描器7的组合。优选地振动透镜阵列以便以重复方式对沿着光学刀片1的每个位置寻址。根据本发明的其他优选实施例，扫描器7包括圆柱形聚焦单元阵列或者圆柱形聚焦单元阵列与扫描镜的组合，以在光学刀片的不同区域之上同时或者依次偏转多个不同光束。优选地同时照射所有透镜或者优选地按照比透镜阵列的振动频率高得多的重复频率依次在每个透镜之上扫描激光束。为了保留刀片和/或扫描器系统的消色差行为，可以优选地选择反射光学器件而不是使用描绘的折射透镜阵列。根据本发明的其他优选实施例，弯曲光学刀片的伸长方向以例如在单个铰接点振动的刀片的情况下补偿余弦误差。在极端情况下，伸长轴可以事实上为圆柱形，从而使实际刀片优选地与盘形结构的边缘重合。自旋盘优选地适于沿着刀片扫描，其中自旋盘优选地包括在它的周界布置的圆柱形聚焦单元。盘每转优选地N次扫描盘的圆周的每个区域，其中N为布置于盘周界上的圆柱形透镜单元的数目。对于毛发检测，功效、速度和/或特异性为重要参数。已经在现有技术中描述毛发检测方法并且如果希望(例如如果应当优选地避免光学元件的双折射)则可以在本发明的实施例中使用该毛发检测方法，这些方法使用共焦激光扫描显微镜法(简称为CLSM)。如果优选地在光谱的可见光和OTR范围中执行检测，则优选使用玻璃或者适当低双折射塑料。 对于在更长波长的检测，玻璃或者硅更适合于光学刀片。为了良好利用提到的检测方法，优选数值孔(即其中从检测目标收集反射光的锥体)尽可能高，并且还使用浸渍流体以便抑制从皮肤表面返回的杂散反射。为了在与光学刀片平行和垂直的两个方向上均获得高数值孔，保证如图3中所示圆柱形透镜与皮肤表面尽可能接近定位，从而这些元件的尺寸保持为小并且因此扫描幅度维持于合理界限内。用于具体波长的防反射涂层优选地用来在光学刀片的离开面避免内反射，或者保证浸渍介质(比如剃刮添加物)的折射率匹配或者超过在刀片表面用于避免内反射的要求，而又同时低到足以保证来自毛发的充分反射。通常，折射率在水和甘油的折射率之间以便匹配皮肤的折射率和/或不变得太接近毛发的折射率。清楚的是这例如由皮肤上常用的诸如水、超声凝胶、水-甘油混合物、如在香波和护发剂中使用的不同植物/矿物油(比如婴儿油和硅油(例如聚二甲基硅氧烷))等多种物质获得。图4示出根据本发明第四优选实施例的用于使用光学刀片配置的毛发和皮肤成像的设置的示意布局。出于简洁原因，仅已经描绘圆柱形振动镜的(即扫描器7的)一个元件。以较暗阴影示出激光束路径。现在将描述优选地使用CLSM在光学刀片1中实施的光学检测系统。利用振动透镜/镜阵列作为光学扫描器7，该扫描器的每个元件优选地由从校准透镜8发散的校准激光同时照射。根据其他优选实施例，校准透镜替换为校准镜或者使用二者的组合。落在该校准透镜8上的光优选地源于扫描微机电镜9 (简称为MEMS镜)，其在与透镜阵列的扫描运动锁相的模式中振动，从而激光束的相同部分总是对阵列中的相同聚焦元件寻址。因而，无需扫描、但是必须聚焦在MEMS镜9前面的光束，从而它在校准镜8上生成所需光束形状和/或在MEMS镜孔9以内适当配合。为此，优选地已经插入优选地适合于适当转换校准的激光束的聚焦光学器件10。 以这一方式恰当去扫描(descan)从光学刀片1返回的信号和/或借助单个分束器12和/ 或在阵列配置13中的相等数目的透镜元件在多个适当尺寸的光电二极管11上直接对该信号成像。以这一方式，布置振动阵列7中的每个聚焦单元优选地总是将它的信号投射于一个光电二极管11上。如果需要，则切口和/或针孔容易添加于光电二极管11前面或者集成于MEMS扫描镜9中。如果将考虑更复杂的成像要求，则附加光学器件14优选地放置于分束器12后面以便例如基于光的波长和/或极化状态来分离返回光的不同部分，和/或增加光电检测器数目。优选地基于毛发的特性光学性质来解译从光电二极管11返回的信号，并且方式有可能在每个时间点标识哪个光电二极管由于毛发而接收信号，并且因此标识该信号在阵列7的什么确切振动相位从哪个镜阵列元件出现。然后优选地向适合于在该具体位置切割毛发的切割机构转发该信息。根据将实施于光学刀片剃刮系统中的毛发切割器，检测器优选地提供与相对于光学刀片伸长方向的毛发中心位置或者外围边缘有关的信息。以这一方式，毛发切割器(优选为激光毛发切割器)瞄准用于所用切割模态的适当位置。例如，当用于切割的技术使用多个甚高重复速率的脉冲或者准CW或者CW辐射时，控制系统优选地在扫描器穿过毛发的初始边缘时激活激光器和/或它需要在扫描器穿过毛发的最后边缘时去激活激光器。例如，当单个脉冲用于毛发切割时，控制系统提供激活单元，该激活单元适合于在扫描期间的预定时间激活切割激光器，从而激光脉冲或多或少撞击毛发的中心位置以实现高效切割。毛发切割操作本身优选地借助热效果(即熔化和/或蒸发)或者通过所谓的激光烧蚀效果来产生，由此优选地如此迅速加热材料使得几乎无任何热残留物或者受热度影响的区段出现于剩余短发上和/或短发的切割部分不变得熔合到光学刀片。根据本发明的其他优选实施例，借助激光引起的光学击穿(简称为LI0B)来产生切割(其中隔离的等离子体形成于毛发以内)来产生切割，优选地引起冲击波和爆炸泡沫形成以实现从内到外切割毛发。在现有技术中已知用于热切割和用于LIOB切割的过程。然而对于借助光学刀片的实施方式，优选地扩展用于这些过程的可用波长范围以并入可能潜在对皮肤有害的波长，因为优选地设计光学刀片使得基本上平行于和/或远离皮肤发光，避免潜在地有害的效果。图5示出了根据本发明第五优选实施例的适合于将高功率激光束引向光学刀片配置中的扫描元件之一的可寻址光学开关。在该开关中，每个棱镜15装配于可选地驱动棱镜15与光学引导件接触的压电激励器上。通过保证紧密接触，实质上破坏用于光学引导件以内的全内发射的条件，并且经过棱镜从引导件朝着对应透镜/镜元件耦合输出激光束。 为了对正确扫描透镜或者镜元件寻址，优选地使用MEMS器件或者根据本发明的其他优选实施例使用任何已知的快速数字寻址装置(比如如图5中所示全内反射(简称为TIR)激光束寻址装置15)。根据本发明的又另一优选实施例，使用二者的组合，而通过TIR设备执行粗略寻址并且借助MEMS镜保证更准确瞄准。优选地，控制单元保证在它激活激光器以生成一个脉冲或者系一列脉冲之前激励恰当棱镜以变得与IlR光束引导件接触，或者它使用压电激励器和ITR开关以充当用于激光器的机械Q开关的快门以便实现切割过程。在后一种情况下， IlR寻址装置15优选地放置于激光腔以内。根据本发明的其他优选实施例，切割激光器可以容易集成于上文描述的检测器中。例如，清楚的是如图4中所示在分光器12与聚焦光学器件10之间产生大量空间可用于引入用于由在如图5中所示系统生成的切割系统的光中耦合的附加分束器。以这一方式， 产生检测和切割单元的光路使得它们基本上重叠，由此明显减少误激发风险。使每个TIR 棱镜对应于一个聚焦单元和/或一个检测光电二极管的组合，因此实现很简单的信号处理和/或解译，而控制单元保证不多于一个压电激励器同时活跃。本发明示出完全并行化的可能性和/或保证充分利用光学刀片的伸长几何形状。 例如，当使用更宽或者更窄刀片时，增加透镜元件的节距和振动扫描运动的幅度，或者将增加扫描透镜以及关联IlR棱镜和检测电路的数目，无论哪一种从系统设计师的观点来看都更有利。根据本发明的第六优选实施例，在光学刀片激光剃刮器中，形式为微圆柱形非球形透镜的光学元件集成到光学刀片中并且变得与人体或者动物体部分的皮肤和毛发接触。 根据本发明的第六优选实施例，毛发为人类胡须毛发。以这一方式，优选地借助从微透镜发散的激光束来检测和/或切割与刀片邻近或者接触的毛发。优选地，光学刀片对所用剃刮添加物类型不敏感并且这样也对在剃刮过程期间的任何时间存在的剃刮残留物敏感度更低。此外，与微透镜的复杂小型非球形形状比较，本发明通过避免需要这些小型非球形特征并且优选地将它们替换为制造起来更容易并且更成本有效的球形结构来提高光学刀片的可制造性。独立于所选切割模态，光学刀片优选地包括某一形式的光学聚焦单元，该聚焦单元变得与皮肤和毛发接触和/或允许切割与聚集单元接近的毛发。通常，光学刀片的锥形端的顶端处在诸如存在皮肤/毛发残留物、不同形式的添加物、护肤霜、水、汗、皮脂等涉及到不同环境条件的很恶劣环境中。每种提到的物质由于它们的相应折射率值而潜在造成光学元件的不同聚焦行为。本发明的第六优选实施例示出有可能使光学元件对这样的变化不敏感而又分别维持光学刀片的一般性质(比如皮肤/毛发操纵、良好的光聚焦质量和/或机械硬度)。又一思想在于提供优选地易于小型化的球形表面并且因此提供更廉价的构造，因为已知小型非球形圆柱形光学元件的制造相当困难，因此单个元件非球形顶端的可制造性相当昂贵。值得注意的是光学刀片优选地由任何类型的适合于所选波长并且例如适合于精确模制的玻璃制造。这与如下光学元件对照，该光学元件依赖于在玻璃与浸渍介质(即剃刮添加物)之间的折射率差异用于提供光学聚焦能力。图6示出了根据本发明第六优选实施例的如下弯月形透镜16，该透镜示范与透镜表面成直角的入射光线的圆柱形状和方向。弯月形透镜16布置于优选地在光学刀片1的锥形端定位的出射窗17。因此，光学刀片1优选地借助球形圆柱形微透镜(在这一实施例中为弯月形透镜16)来与它的可变环境隔离。这样的透镜实质上为圆柱形管的如下分段， 该分段的旋转中心与在透镜的表面上入射的光的光束腰部位置重合。根据图6中描绘的简单旁轴射线描迹光学器件清楚任何对光学刀片1以外的介质的折射率的改变将优选地不影响入射角并且因此分别不影响透镜的功率和/或光的聚焦位置。这归因于如下事实所有光线与弯月形透镜16的表面成直角入射并且因此将不被在透镜与外界介质之间的界面折射。出射窗17在本发明的该第六优选实施例中包括平面形状。优选地，出射窗17不布置于弯月形透镜16前面，否则至少部分回避弯月形透镜16的功能。图7示出了根据本发明第七优选实施例的在光学刀片1中使用的都并入弯月形透镜16的聚焦元件的不同可能性。在图7中从左至右图示了抛物面反射器、一般非球形反射器、椭圆形反射器以及借助非球形透镜与平面镜反射器的组合的相对低数值孔径折射反射器聚焦。这样的聚焦元件优选地用于将光聚焦于弯月形透镜16的几何中心位置。与焦点接近，弯月形透镜16优选地隔离光学聚焦表面与围绕光学刀片1的顶端的恶劣环境，而本身又对围绕和/或者接触它的材料的各种折射率值相对不敏感。根据本发明的再其他优选实施例，聚焦单元和弯月形透镜构造为如下光学元件，该光学元件包括为了在相应界面反射和/或透射光而适当涂覆的表面。这优选地造成一种具有相对大并且易于制造的非球形表面的整体透镜设计和/或一种圆柱形的并且因此在例如使用玻璃精确模制技术时也相对易于生产的甚小弯月形透镜结构(尤其在与按照该小型比例制作非球形表面时遇到的构造困难比较时)。优选地通过创建椭圆形成形的模具来进行这样的光学刀片的构造，由此椭圆的短轴至少部分垂直于模具的平面而长轴与模具至少部分共面。当浇注玻璃时，容易研磨和/或抛光优选地在浇注之后从模具伸出的玻璃的表面以留下非临界平面表面。然后，在从模具取出玻璃进行后处理之前容易在正确位置将玻璃研磨和/或抛光成小型圆柱形透镜。值得注意的是使用建议的几何形状优选地造成如下事实纯反射性地执行聚焦， 从而使透镜构造本质上为消色差和/或独立于使用的玻璃实际类型。优选地选择的玻璃类型适合于精确模制而又对于潜在使用的所有波长而言高度透明，却无需用于向周围高折射率浸渍介质中聚焦的甚高折射率。这与运用非球形表面作为最后光学界面的光学刀片几何形状对照。尽管已经在附图和前文描述中具体图示和描述本发明，但是这样的图示和描述将视为示例或者举例而非限制；本发明并不限于公开的实施例。本领域技术人员可以在实施要求保护的发明时根据对附图、公开内容和所附权利要求书的研读来理解和实现对公开的实施例的其他变化。在权利要求书中，用语“包括”并不排除其他元件或步骤，而不定冠词“一个/ 一种”并不排除多个/多种。在互不相同的从属权利要求中记载某些措施这仅有的事实并不表明不能有利地使用这些措施的组合。权利要求书中的任何参考标号不应理解为限制范围。
权利要求
1.一种尤其用于毛发切割设备的光学刀片(1)，包括 刀片体(3)，适合于引导光学辐射，以及锥形端O)，适合于允许所述光学辐射离开所述光学刀片(1)， 其中所述锥形端( 包括适合于在所述光学辐射离开所述光学刀片之前将所述光学辐射重定向的反射器。
2.根据权利要求1所述的光学刀片，其中所述反射器适合于优选地在所述锥形端前面聚焦所述光学辐射，从而所述光学辐射聚焦于所述光学刀片以外。
3.根据任一前述权利要求所述的光学刀片，其中所述反射器至少部分由所述锥形端 (2)的表面形成，优选地由所述锥形端(2)的弯曲表面形成。
4.根据任一前述权利要求所述的光学刀片，其中所述锥形端( 包括具有平面形状的出射窗(17)。
5.根据任一前述权利要求所述的光学刀片，其中所述反射器包括抛物面反射器、非球形反射器、椭圆形反射器和/或非球形聚焦单元与平面镜反射器的组合。
6.根据任一前述权利要求所述的光学刀片，其中所述锥形端( 还包括聚焦单元(16)，其适合于相对于所述聚焦单元(16)的表面至少部分垂直地聚焦光学辐射。
7.根据权利要求6所述的光学刀片，其中所述聚焦单元(16)包括中空圆柱形弯月形透镜和/或微圆柱形透镜。
8.一种适合于切割在人体部分或者动物体部分的皮肤附近的毛发的毛发切割设备，包括光源，优选为激光源，适合于生成用于切割所述毛发的光学辐射，以及根据权利要求1至7中的任一权利要求所述的光学刀片(1)， 其中所述光源和所述光学刀片(1)被布置成使得耦合输入到所述刀片体C3)中的来自所述光源的光学辐射被引向所述锥形端( 并且在所述反射器处反射之后从所述光学刀片(1)耦合输出。
9.根据权利要求8所述的毛发切割设备，其中所述光学刀片(1)的材料对于用于检测所述毛发和/或用于切割所述毛发的光学辐射的波长而言透明。
10.根据权利要求8至9之一所述的毛发切割设备，其中所述光学刀片(1)还包括控制单元，适合于在所述毛发切割设备移向所述皮肤(5)时调节对所述皮肤(5)的至少一部分上的局部压力。
11.根据权利要求10所述的毛发切割设备，其中所述控制单元包括弹簧系统和/或压力传感器。
12.根据权利要求8至11中的任一权利要求所述的毛发切割设备，还包括扫描器 (7)，适合于将来自所述光源的光学辐射引向沿着所述光学刀片(1)的点。
13.根据权利要求12所述的毛发切割设备，其中所述扫描器(7)适合于与所述出射窗(17)至少部分平行地振动，从而以重复方式对所述光学刀片(1)以外的点寻址。
14.根据权利要求12至13之一所述的毛发切割设备，其中所述扫描器(7)包括镜、聚焦单元、具有多个圆柱形聚焦单元的盘和/或具有多个圆柱形聚焦单元的聚焦阵列。
15.一种用于毛发切割设备的使用方法，适合于切割在人体部分或者动物体部分的皮肤附近的毛发，所述毛发切割设备包括光源，优选为激光源，适合于生成用于切割所述毛发的光学辐射，以及光学刀片(1)，包括刀片体(3)，适合于引导由所述光源生成的所述光学辐射；以及锥形端O)，适合于允许所述光学辐射离开所述光学刀片(1)，其中所述光源和所述光学刀片(1)被布置成使得耦合输入到所述刀片体C3)中的来自所述光源的光学辐射被引向所述锥形端( ，并且在所述反射器处反射之后从所述光学刀片(1)耦合输出，其中离开所述毛发切割设备的所述光学辐射至少部分垂直于耦合输入到所述刀片体(3)中的所述光学辐射。
全文摘要
本发明涉及一种适合于切割在人体部分或者动物体部分的皮肤附近的毛发的光学刀片和毛发切割设备。尤其用于毛发切割设备的光学刀片(1)包括适合于引导光学辐射的刀片体(3)和适合于允许光学辐射离开光学刀片(1)的锥形端(2)，其中锥形端(2)包括适合于在光学辐射离开光学刀片之前将它重定向的反射器。以这一方式，超出常规剃刮系统的能力改进接近度比对疼痛的平衡，并且提供一种对所用剃刮添加物类型不敏感的光学刀片，而又使光学刀片的制造更容易并且减少成本。
文档编号A61B18/20GK102481172SQ201080033506
公开日2012年5月30日 申请日期2010年7月14日 优先权日2009年7月23日
发明者B·W·J·斯皮克尔, B·瓦尔格斯, N·E·厄尊巴贾卡瓦, P·A·J·阿克曼斯, 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