专利名称：用于应用光到对象的光应用设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于应用光到对象的光应用设备、光应用方法和计算机程序。
背景技术：
W02007/106339A2公开了一种用于应用光到人的皮肤而用于处置皮肤，例如用于从皮肤移除毛发的光应用设备。在实施例中，来自一个或多个发光二极管的光被用于处置皮肤，其中在被反射回到传感器之前，一些光通过表皮以及尤其是真皮。电子控制系统使用传感器的输出来控制该设备的操作。这允许取决于皮肤的属性来控制该设备的操作。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于应用光到对象的光应用设备，其中可以提高取决于对象的属性而对光应用的控制。在本发明的一个方面中，提出了一种用于应用光到对象的光应用设备，其中该光应用设备包括
光源，其用于生成用于处理对象的处理光和用于检测对象的检测光，该光源调适为将处理光和检测光耦合到对象中，
光探测器，其用于探测在离开对象之后的检测光，
控制单元，其用于控制该光源使得该光源交替地在处理时间间隔中生成处理光以及在检测时间间隔中生成检测光。由于处理光和检测光交替地生成，处理光和检测光的生成被解耦，即处理光可以被优化用于处理目的并且检测光可以被优化用于检测目的。这允许提高对象检测的质量， 并且因而提高取决于对象的属性来控制光的应用的质量。该光源优先地为固态光源，特别地是发光二极管、有机光发光二极管或激光二极管。该固态光源可以非常快速地切换。这允许例如中断利用处理光处理对象仅仅几毫秒以用于利用检测光检测对象，即处理过程可以被中断用于检测对象，而不折中处理该对象的效率。该处理光优先地为具有光谱发射和功率密度的光，其允许光主要在毛囊的黑色素中被吸收并且在周围皮肤中较少被吸收，从而允许痛苦较少且副作用较少的高效脱毛。处理光优先地具有在570-1200nm的范围中的波长以及在2-30J/cm2的范围中的能量密度。检测光优先地具有在570-1200nm的波长范围中的波长以及与处理光的能量密度不同的能量密度，特别是或者小于处理光的能量密度或者等于光源可以产生的最大能量密度。光源调适为将检测光耦合到对象中，使得检测光在行进通过对象之后离开对象。
光探测器优先地为光电二极管。 控制单元可以被调适使得光源反复地且交替地在处理时间间隔中生成处理光以及在检测时间间隔中生成检测光。然而，控制单元也可以调适为仅仅一次中断对象的处理， 从而通过使用检测光检测对象，其中检测时间间隔在时间上位于第一处理时间间隔和第二处理时间间隔之间。固态光源可以非常快速地切换。这允许例如，中断利用处理光处理对象仅仅几毫秒以用于利用检测光检测对象，即处理过程可以被中断用于检测对象，而不折中处理对象的效率。优选地，光源包括垂直腔面发射激光器(VCSEL)。VCSEL在上述的波长范围中具有高效率并且具有空间发射特性，其促进应用该光应用设备用于移除人的皮肤上的毛发。对象的处理优先地为处置人的皮肤，特别是从皮肤移除毛发。优先地，光源包括发光元件的阵列，特别是VCSEL阵列，其优先地被提供在平面布置(arrangement)中。光探测器优先地布置在发光元件的阵列旁边。发光元件以及光探测器的这种布置增大光探测器和各个发光元件之间的距离的变化。例如，如果发光元件布置在子组中，布置在发光元件的阵列的前方或后方的光探测器使光探测器和各个子组的发光元件之间的距离的变化最大化。如果这些子组发射检测光，该检测光被耦合到对象中，行进通过对象并且最后被光探测器探测，则从不同子组发射的检测光以不同距离行进通过对象。由光探测器探测到并且从不同子组发射的检测光因此受对象的影响不同，从而导致增加种类的信息， 其中所述信息可以用于控制光源，特别是用于控制由光源生成处理光。另外优选地，光源包括发光元件的阵列，其中与在阵列中相比，在阵列的端部的发光元件的空间密度是更大的。如果发光元件的阵列为发光元件的二维阵列，则阵列的端部可以视为阵列的边缘。通常，处理光被引导至的对象的地点不受单个发光元件影响，而受若干相邻的发光元件影响。由于在发光元件的阵列的端部，发光元件具有减少数目的邻居，被用于处理对象的处理光的强度在发光元件的阵列的端部可以减小，因为更少发光元件影响对象的各个地点。如果与在阵列中相比，在发光元件的阵列的端部发光元件的密度是更大的，这种更大的空间密度可以抵消在发光元件的阵列的端部的减小的处理效应。特别地，在发光元件的阵列的端部的发光元件的空间密度被调适，使得布置在发光元件的阵列的端部的对象的地点接收与相对于发光元件的阵列更靠近中心布置的对象的地点相同的强度。另外优选地，光源包括呈矩形形状的发光元件的阵列，该矩形形状具有在长度方向上的长度维度和在宽度方向上的宽度维度，其中长度维度大于宽度维度。这个矩形形状可以视为一维形状。长度维度优先地是在若干厘米的范围并且宽度维度优先地是在若干毫米的范围。特别地，长度维度优先地大于Icm并且优先地小于3cm。 宽度维度优先地大于Imm并且优先地小于3mm。另外优选地，应用具有预定脉冲长度的处理光的脉冲到皮肤。如果具有二维矩形形状的光源在皮肤上置于固定位置，则脉冲长度由在此位置中光源接通的时间间隔的长度确定。如果具有一维矩形形状的光源在其宽度方向上跨过皮肤被跟踪，则脉冲长度近似等于此宽度方向除以跟踪速度。另外优选地，光探测器在长度方向上布置在该发光元件的阵列旁边。这进一步增大光探测器和各个发光元件之间的距离的变化，特别是光探测器和各个子组(如果发光元件的阵列被分成子组)之间的距离的变化。如已经在上文所述，发光元件的阵列优先地分成子组。控制单元优先地调适为独立于彼此而控制子组。例如，控制单元可以调适为独立于彼此而控制子组，使得不同子组的发光元件发射不同波长和/或具有不同强度的光，从而生成期望照明轮廓。优先地，同一子组的发光元件发射相同波长和/或发射具有相同强度的光。光探测器优先地置于具有到子组的发光元件的平均位置的不同距离的位置。这也增大光探测器到各个子组的距离的变化。优选地，光源包括分成子组的发光元件的阵列，其中控制单元调适为控制光源，使得在检测时间间隔中每次仅仅一个子组发射检测光。这允许容易区分由光探测器探测到的和由不同子组发射的检测光。各个检测光在被光探测器探测到之前沿着其行进的路径的距离至少近似已知。根据由光探测器探测到的检测光，特别是根据所探测的检测光的强度，可以确定对象的属性，特别是各个检测光在被光探测器探测到之前沿着其行进的路径。优选地，光应用设备还包括光探测器周围的孔径，以用于确保主要来自对象的光被探测。此孔径优先地具有漏斗形状。另外优选地，光应用设备包括用于测量光源相对于对象的运动的速度的速度测量单元，其中控制单元调适为取决于测量的速度而控制光源。特别地，控制单元调适为取决于测量的速度而控制光源，使得如果光源相对于对象在这些部分之上移动，对象的不同部分用处理光类似地被照明。这确保对象被均勻地处理，即使光应用设备相对于对象不均勻地移动。光应用设备可以优先地为手持设备，其可以由人握持并且由人相对于人的皮肤移动，从而处置人的皮肤的不同部分。优选地，控制单元调适为控制光源使得取决于所探测的检测光而生成处理光，特别是处理光的波长和/或强度，特别地，控制单元调适为控制光源使得取决于由光探测器生成的，指示所探测的检测光的信号的振幅而生成处理光。所探测的检测光指示对象的属性。因而，通过控制光源使得取决于所探测的检测光而生成处理光，可以依据对象的属性执行对象的处理。另外优选地，控制单元调适为根据所探测的检测光确定检测光的吸收，以及控制光源使得取决于所确定的吸收而生成处理光。这允许取决于对象的吸收属性而控制处理光。控制单元可以另外调适为确定对象的另一属性，特别是基于检测光的吸收。例如， 可以基于所探测的检测光，特别是基于所确定的吸收而确定皮肤类型和/或肤色和/或晒黑程度。控制单元优先地包括限定所确定的对象的属性，特别是所确定的检测光的吸收和处理光的属性之间的分配的查找表或函数。因而，在对象的属性被确定之后，可以依据控制单元中存储的处理光的属性而生成处理光。所确定的对象的属性和处理光的属性之间的相应分配优先地通过校准测量确定。为了取决于所探测的检测光而确定对象的属性，还可以使用代表所探测的检测光和对象的属性之间的分配的查找表或函数，其中这些分配也可以通过校准测量确定。例如，检测光可以应用到具有已知属性的对象，其中所探测的检测光被分配到对象的已知属性以用于生成相应分配。另外优选地，光源包括分成子组的发光元件的阵列，其中控制单元调适为控制光源使得在检测时间间隔，第一检测光从第一子组发射以及随后第二检测光从第二子组发射，其中第一检测光和第二检测光由光探测器探测，其中控制单元调适为取决于所探测的第一检测光和所探测的第二检测光而控制光源。特别地，控制单元优先地调适为控制光源使得取决于第一检测光和第二检测光而生成处理光。另外优选地，控制单元调适为取决于由光探测器生成的信号的振幅而控制光源，即控制单元调适为取决于指示所探测的第一检测光的第一信号的第一振幅以及取决于指示所探测的第二检测光的第二检测信号的第二振幅而控制光源。这些振幅指示对象的光学属性并且因此指示处理光穿透到对象中的深度，特别是穿透到皮肤中的深度。因而，通过调适控制单元使得取决于所探测的第一检测光和所探测的第二检测光而生成处理光，该处理光特别是强度和波长可以调适到处理光穿透到对象中的各个深度。另外优选地，对象为人或动物的皮肤，其中控制单元调适为根据所探测的第一检测光和所探测的第二检测光而确定第一和第二检测光在皮肤的表皮中的吸收以及第一和第二检测光在皮肤的真皮中的吸收，从而控制光源使得取决于所确定的在表皮中的吸收和所确定的在真皮中的吸收的至少其中之一而生成处理光。特别地，控制单元调适为控制光源，使得取决于所确定的在表皮中的吸收而生成处理光。在从光源到光探测器的其路途上，检测光第一次通过表皮，随后通过真皮，并且最后第二次通过表皮。表皮为皮肤的最上层并且通常仅仅约0.1mm厚。表皮含有黑色素，其吸收光并且确定肤色和晒黑程度。光在表皮中的散射比较弱，并且由于皮肤的这一层厚度小的原因而通常可以忽略。在表皮下方为真皮，真皮通常厚度为若干毫米。在真皮中，光被血红蛋白和水吸收。另外，光在真皮中也被散射，这使得光平行于皮肤的表面扩散并且到达光探测器。从光源扩散到光探测器的光可以根据下述方程大略地通过从光源到光探测器的其强度的指数衰减来表征
权利要求
1.一种用于应用光到对象的光应用设备，该光应用设备(1)包括光源(4)，其用于生成用于处理对象(3)的处理光(2)和用于检测对象(3)的检测光 (5),该光源(4)调适为将处理光(2)和检测光(5)耦合到对象(3)中，光探测器(8 )，其用于在检测光(5 )离开对象(3 )之后探测检测光(5 )，控制单元(9 )，其用于控制光源(4 )使得光源(4 )交替地在处理时间间隔中生成处理光 (2)以及在检测时间间隔中生成检测光(5)。
2.如权利要求1中限定的光应用设备，其中该光源(4)包括垂直腔面发射激光器。
3.如权利要求1中限定的光应用设备，其中该光源(4)包括发光元件的阵列，并且其中与在阵列中相比，该发光元件的空间密度在阵列的端部是更大的。
4.如权利要求1中限定的光应用设备，其中该光源(4)包括矩形形状的发光元件(12) 的阵列(11)，该矩形形状具有在长度方向(13)上的长度维度和在宽度方向(14)上的宽度维度，其中长度维度大于宽度维度。
5.如权利要求4中限定的光应用设备，其中该光探测器(8)在长度方向(13)上布置在发光元件(12)的阵列(11)旁边。
6.如权利要求1中限定的光应用设备，其中该光源(4)包括分成子组(111，112，113， 121，122，123)的发光元件(12)的阵列(11)，其中该控制单元(9)调适为控制光源(4)，使得在检测时间间隔中每次仅仅一个子组发射检测光。
7.如权利要求1中限定的光应用设备，其中该光应用设备(1)还包括在该光探测器周围的孔径(10 )，以用于确保主要来自该对象(3 )的光被探测。
8.如权利要求1中限定的光应用设备，其中该控制单元(9)调适为控制光源(4)，使得取决于所探测的检测光(6)而生成该处理光(2)。
9.如权利要求8中限定的光应用设备，其中该控制单元(9)调适为根据所探测的检测光(6)确定该检测光的吸收，以及该控制光源(4)使得取决于所确定的吸收而生成该处理光⑵。
10.如权利要求8中限定的光应用设备，其中该光源(4)包括分成子组(111，112，113， 121，122，123)的发光元件(12)的阵列(11)，其中该控制单元(9)调适为控制该光源(4)使得在检测时间间隔第一检测光从第一子组发射以及随后第二检测光从第二子组发射，其中第一检测光和第二检测光由光探测器(8)探测，其中该控制单元(9)调适为取决于所探测的第一检测光和所探测的第二检测光而控制该光源(4 )。
11.如权利要求10中限定的光应用设备，其中该对象为人或动物的皮肤，其中该控制单元(9)调适为根据所探测的第一检测光和所探测的第二检测光而确定第一和第二检测光在皮肤的表皮中的吸收以及第一和第二检测光在皮肤的真皮中的吸收；以及控制该光源 (4)使得取决于所确定的在表皮中的吸收和所确定的在真皮中的吸收的至少其中之一而生成处理光(2)。
12.如权利要求1中限定的光应用设备，其中该光应用设备(1)为脱毛设备。
13.一种用于应用光到对象的光应用方法，该光应用方法包括下述步骤通过光源(4 )生成用于处理对象(3 )的处理光(2 )和用于检测对象(3 )的检测光(5 )， 并且将处理光(2 )和检测光(5 )耦合到对象(3 )中，在检测光(5 )离开对象(3 )之后通过光探测器(8 )探测检测光(5 )，通过控制单元控制该光源(4)，使得该光源(4)交替地在处理时间间隔中生成处理光 (2)以及在检测时间间隔中生成检测光(5)。
14. 一种用于应用光到对象的计算机程序，该计算机程序包括程序代码装置，其用于当该计算机程序在控制如权利要求1中限定的光应用设备的计算机上运行时，致使该光应用设备实施如权利要求13中限定的光应用方法的步骤。
全文摘要
本发明涉及一种用于应用光到对象(3)的光应用设备(1)。光源(4)生成处理光(2)和检测光(5)，所述处理光和检测光被耦合到对象(3)中。光探测器(8)在检测光(5)离开对象(3)之后探测检测光(5)，并且控制单元(9)控制光源(4)使得交替地在处理时间间隔中生成处理光(2)和在检测时间间隔中生成检测光(5)。由于处理光和检测光交替地生成，处理光和检测光的生成被解耦，即处理光可以被优化用于处理目的并且检测光可以被优化用于检测目的。这允许提高对象检测的质量以及因而提高取决于对象的属性来控制光的应用的质量。
文档编号A61B18/20GK102470012SQ201080032994
公开日2012年5月23日 申请日期2010年7月8日 优先权日2009年7月20日
发明者阿克曼 B., 明希 H. 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司