毛发去除系统和方法

专利名称：毛发去除系统和方法
技术领域：
本发明涉及一种毛发去除系统和方法。该系统可以例如剃刮、切割或者持久地去 除人类或者动物毛发。毛发去除系统可以例如包括毛发检测系统和基于激光的剃刮设备的 组件。
背景技术：
在一种已知的毛发去除系统中，毛发例如由光学检测系统检测。在检测到一根毛 发之后，光束聚焦于毛发上以便通过破坏发根来切割或者去除它。一种使用激光源来切割 毛发的方法的示例称为激光诱导光学击穿(LIOB)。W0-00/62700提供一种包括毛发检测设备和毛发去除设备的系统，该毛发去除设 备可操作地耦合到毛发检测设备。毛发检测设备包括具有第一图像传感器的成像设备。成 像设备被布置成提供待处理的皮肤部分的图像。控制单元被布置成在图像中辨别皮肤部分 上的毛发。控制单元可操作地耦合到毛发去除设备以便控制其操作。该系统包括激光源和 可调光束操控器。图像传感器包括C⑶或者CMOS传感器。以相同申请人的名义的W0-2007/013008-A1提供改进的毛发位置和定向的确定 以及完成这一确定的速度。该系统能够确定皮肤毛发的三维位置。第一图像传感器用来粗 略地确定毛发的位置和/或定向。第二图像传感器用来更精确地确定毛发的三维位置和/ 或定向。通过使用第一传感器的传感器结果，有可能限制第二图像传感器的更精确、但是更 缓慢的扫描操作所需要的时间，假如后者仅需对第一传感器所成像的皮肤部分的所选部分 进行成像。该选择可以由具有图像处理软件和/或硬件的控制单元进行。第一图像传感器被构造成提供基本上二维图像。能够提供这样的信息的图像传感 器相对简单和快速地操作。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器件或者光检测器的焦平面阵列。光源可以例如包括LED或者激光源。LED很紧凑并且能量高效而且在相对小的波 段内发射辐射。这在希望时允许容易地对辐射进行滤波或者进行任何其它控制。另外，LED 可容易控制并且具有相对长的工作寿命。激光源可以具有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。激光因此也适合于扫描成像目的。可获得的 功率密度高到足以切割或者去除人类或者动物毛发。上述系统能够产生用于去除毛发的光束。在一个实施例中，光束可以被引向发根 以便破坏根部。毛发将随后从皮肤脱落。在这一实施例中，该系统包括脱毛设备。在另一 实施例中，光束被引向毛发的可见部分(即从皮肤延伸的毛发部分)上的目标位置。光束 将经过在目标位置的毛发燃烧。在后一实施例中，该系统包括剃刮或者切割设备。虽然上述毛发去除设备提供较现有技术而言的许多优点，但是光束可能多次以相 同毛发为目标。光束以相同毛发为目标是可能的，因为毛发在光束已经被引向毛发或者发 根之后将保持于皮肤中或者上。然后两次或者更多次检测到毛发。鉴于功率消耗增加和可 能破坏或者甚至伤害皮肤，光束多次以相同毛发为目标是不利的。
由于在毛发直径与系统的分辨率之间的关系而可能例如两次或者更多次检测到 单根毛发。如果系统具有20 μ m的分辨率，则可能至少四次检测直径例如为100 μ m的毛发。 如果在毛发的中心引入切割过程，则可能以后再次检测到相同毛发。例如在切割毛发之后 可能的是毛发不会立即从皮肤脱落。随后可能再次检测到这一毛发并且以该毛发为目标。

发明内容
本发明的目的在于阻止将切割光束多次引向相同毛发。为此，本发明提供一种毛发去除系统，该系统包括-毛发检测设备，用于检测待处理的皮肤部分上的毛发；-毛发去除设备，可操作地耦合到毛发检测设备并且包括用于提供光束的光源和 用于将来自光源的光束引向毛发上的目标位置的光导装置；以及-控制单元，耦合到毛发检测设备和毛发去除设备以便控制它们的操作；其特征在于-阻止装置，耦合到控制单元并且适合于在光束已经被引向目标位置之后开始的 时段期间阻止毛发检测设备或者毛发去除设备的至少一部分将光束重新引向所述目标位置。阻止装置阻止光脉冲在相同毛发激发超过预定次数。根据目标毛发类型，为了去 除目标毛发而必需的预定次数可以是一次、两次或者更多次。由于本发明阻止光脉冲激发 超过预定次数，所以阻止皮肤破坏或者损伤并且减少功率消耗。本发明的系统更为用户有 好并且例如适合于无经验或者非专业用户。在阻止时段期间，阻止装置例如禁止激发光脉 冲或者禁止毛发检测。另外，阻止装置可以识别相同毛发的多次检测并且随后开始阻止时 段。在一个实施例中，阻止装置包括电子延迟装置。延迟装置实现阻止时段。可以在系 统的一个或者多个部分中包括延迟装置，其中信号延迟阻止在相同毛发多次激发光脉冲。在又一实施例中，电子延迟装置包括移位寄存器。移位寄存器提供延迟装置的一 种相对简单、容易可用和低成本的实现。在另一实施例中，电子延迟装置包括滤波器，该滤波器包括至少一个电容器，其中 控制单元适合于在控制单元已经第一次辨别相应毛发之后将电容器充电至高于阈值电平 的峰值电平。滤波器提供延迟装置的一种简单、稳健和低成本实现。在又一实施例中，将电容器充电至阈值以上电平的时间决定阻止时段。放电时段 包括充电时段和放电时段。充电时段可以比放电时段更长或者更短。在另一实施例中，控制单元适合于无论何时检测到相同毛发都对电容器进行充 H1^ ο在又一实施例中，阻止装置包括耦合到控制单元的存储器装置。存储器的大小和 包含于存储器中的数据的刷新速率可以决定阻止时段。可以设想若干设置。存储器可选地 例如包括相对简单的移位寄存器。某根毛发的检测根据寄存器中的位置数目和刷新速率保 持于存储器中。可以根据应用、切割速度等来适配位置数目和刷新速率。在又一实施例中，阻止装置包括在使用毛发去除系统时耦合到控制单元的偏转装 置，该偏转装置布置于皮肤与毛发检测设备之间和/或皮肤与毛发去除设备之间并且具有允许光在预定方向上穿过的第一状态和偏转光离开预定方向的第二状态。在阻止时段期 间，偏转装置将光偏转离开从毛发检测设备到皮肤和/或从毛发去除设备到皮肤的路径， 或者反之亦然。检测装置可以包括液晶设备。液晶设备包括比如存在于液晶显示器中的液晶。相 对少量电能足以如上文所述偏转光离开预定光路。另外，液晶设备相对小和平坦并且因此 可以容易地并入于现有毛发去除系统中。在另一实施例中，偏转装置包括热可逆光散射(TRLS)材料。这样的材料可以使用 温度变化从透明状态可逆地切换成不透明状态。在一个实施例中，偏转装置包括溶胶_凝胶。溶胶_凝胶可以通过环境条件的改 变从水合聚合物溶液可逆地切换成凝胶。水合溶液基本上透明，而凝胶偏转光。环境条件 的改变可以包括温度变化和酸度(PH)变化。凝胶在可以适合于实现阻止时段的预定时间 段期间维持其完整性。


参照以下附图将阐明本发明的上述特征，其中图1图解地示出了毛发去除系统的示例；图2图解地示出了如在图1中所示系统中使用的第一图像传感器；图3图解地示出了如在图1中所示系统中使用的第二图像传感器；图4图解地表明包括皮肤上的一根毛发的第一和第二视野；图5图解地示出了毛发去除系统的细节示例；图6a和图6b示出了一种确定毛发位置并且切割毛发的方法的两个步骤；图7图解地示出了用于毛发去除系统的图像传感器的示例；图8示出了用于毛发去除系统的图像传感器或者光源的可旋转透镜阵列；图9a是根据本发明的包括传感器阵列、透镜阵列和光中断装置的组件的前视图；图9b是图9a中所示组件的侧视图；图IOa图解地示出了根据本发明的毛发检测信号，其中χ轴代表时间t ；图IOb图解地示出了与图IOa中的检测信号对应的检测禁止信号；图Ila图解地示出了根据本发明的毛发检测信号，其中χ轴代表时间t ；图lib图解地示出了与图Ila中的毛发检测信号对应的数字化毛发检测信号；并 且图Ilc图解地示出了与图Ila和图lib中的信号对应的检测禁止信号。
具体实施例方式图1图解地示出了将光源用于暂时或者持久去除毛发的毛发去除系统1的示例。系统1包括壳10，该壳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22。如下文将说明的那样，单独可移动透 镜16以及光学耦合22为可选。该图也示出了带有待去除的毛发32的皮肤30。系统1的壳10仅包括作为示例与毛发去除系统的工作相关的部分。显然可以存
6在、但是未示出诸如功率单元、光学窗口等附加部分。第一图像传感器12可以例如包括CXD相机、CMOS器件等。第二图像传感器14耦 合到可调透镜16并且可以包括扫描单元。图像传感器12和14耦合到控制单元18，该控制单元被构造和布置成从如传感器 12和14获得的图像辨别毛发。诸如激光系统、电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的方向上移动以便聚焦于不同ζ值从而在ζ方向上扫描和产生图像。可选地，可调 透镜16可以在例如与箭头A垂直的方向上并排移动以便释放第一图像传感器12的视野。图2图解地示出了如在系统中使用的第一图像传感器。这里如在所有图中一样， 类似部分由相同标号表示。在该图中，附图标记40表示CCD，42表示光学系统，而44表示 CXD的视野。在图2中，多根(即三根)毛发32存在于CXD的视野中，因为多数CXD具有例如一 个或者多个cm2的视野。例如人类胡须这样的区域包含数十根毛发。然而在垂直方向(例 如如图2中所示ζ方向)上的分辨率和范围有限并且取决于光学系统42的性质。注意CCD 可以利用同时“填充的”所有像素在一个步骤中确定图像。由于CXD图像传感器本身为本领域技术人员所知，所以这里将不描述其细节。图3图解地示出了可以在毛发去除系统中使用的第二图像传感器。在这一图中， 标号50表示激光源，51表示分光器，52表示具有例如在箭头B的方向上可移动的可移动镜 54的光束操控器。标号56表示检测器，而透镜58在箭头C的方向上可移动。取代激光源50，可以选择任何其它适当辐射源，比如具有透镜的LED。发射的光束 部分地由分光器51 (可以极化或者可以不极化)透射并且部分地向下反射至例如束流收集 器(未示出)。光束操控器52例如可由控制单元(未示出)控制并且包括可移动镜54，比如多边 镜或者任何其它适当形状的扫描镜。如图所示，镜54例如在箭头B的方向上可移动、例如 可旋转以便在希望区域(在这一情况下为第二视野)内扫描辐射光束。在实践中，第二图 像传感器的视野将具有在χ、y方向上约为0. 5mmx0. 5mm的尺度和在ζ方向上的类似尺度。 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。取而代之，光学系统或者透 镜58可以在光学功率、即其焦距方面可调。检测器56经由分光器51可光学地耦合到光束操控器52。例如在皮肤30或者毛 发32处反射、拉曼散射等的辐射由镜54朝向分光器51反射并且将部分地朝向检测器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/ 或定向。将针对这一第二图像传感器获得三维图像。这一类图像传感器也可以称为3D扫 描传感器。将不描述其本身在现有技术中已知并且为本领域技术人员所清楚的更多细节。图4图解地表明包括皮肤上的一根毛发的第一和第二图像传感器的视野。I表示的区域为约2x2mm的方形。它约为如虚线III提示的CXD传感器的平均视 野的表面积的1/100。2x2mm的区域I代表人类胡须的每根毛发32的平均表面积。虽然为 图解，但是毛发32已经以约120微米的直径按比例绘制。也表明由II表示的表面区域。这
7表明如当前3D扫描仪传感器可以扫描的平均表面积。其尺寸约为0. 5x0. 5 (x0. 5)mm。根据 这一图清楚第一(CCD)传感器的总视野的相对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扫描需要相对更多时间，所以可以进行对所述第二图像 传感器的更高效使用。图5更详细地图解示出了毛发去除系统的示例。在这一图中，Sl大体地表示第一 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、分光器62、快门66、具有第一分光表面69 的第一极化分光器68、第一透镜70、第一针孔72、带通滤波器74和检测器76。另外，它包 括λ /4板80、镜82和物镜84。第一图像传感器Sl主要地包括具有第二分光表面88的第二极化分光器86、薄膜 90、管透镜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、检测激光器60、检测器76和 CXD 94以及物镜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也可以是同一激光器，尤其是如果这是可调激光器。另外，各种部分是可选的，比如在 后一情况下为分光器62、快门66、极化分光器68和86、针孔72和90、λ /4板80和镜82。用于第一图像传感器Sl的C⑶检测方法的光由具有可选LED透镜96的LED 98发 射。部分辐射由表面88反射、穿过对于LED辐射为透明、但是在这一情况下对于例如1064nm 辐射为高度反射性的镜82并且撞击具有毛发32的皮肤30。其图像被反射并且再次穿过 第二极化分光器86、针孔90、管透镜92而且由CXD 94检测。注意物镜84可移动并且可以 移出该路线。注意也可以直接(即不共焦)供应光或者其它辐射，比如红外线辐射。例如， LED可以直接照射到皮肤上。在这样的情况下无需分光器86。图6a和图6b示出了确定毛发位置并且切割毛发的方法的两个步骤。在这些图中， II示出了存在一根毛发32的皮肤部分的图像。标号100表示导轨而102表示可移动透镜。在使用中，整个系统将在皮肤上移动。由于移动是相对的，所以这在图6a中表示 为毛发32在如图所示箭头的方向上以速率ν移动。通过使用第一和第二图像传感器来确 定毛发32在χ和y上的粗略位置。然后可移动透镜102沿着导轨100移向这一 x、y位置， 参见图6b，其中通过扫描来确定ζ位置。一旦已经充分准确地确定三维位置，可以通过激发 激光器、通过电针的适当定位进行电脱毛等来去除毛发。可以参照前文描述给出以下数值示例。在剃刮时的平均速率ν约为5cm/s。在x、y 方向上的有用分辨率约为20微米。就常用1000x1000个像素的相机而言，这将获得2cmx2m 的总视野。这又获得2. 5kHz的相机帧速率或者0. 4ms的采集时间。这可以容易地用CMOS 系统来实现。可移动透镜102可以例如是典型访问时间为15ms (66Hz)的DVD超发光二极 管(DVD sled)的透镜。尽管DVD致动器单元具有约20nm的分辨率，但是仅需约20μπι的 分辨率。这一不那么严格的分辨率要求也可以造成甚至更短的访问时间。用于可移动透镜 的致动器可以沿着y、z方向以5-6kHz(0. 16-0. 20ms)将透镜移动l_2mm。一旦将可移动透 镜设置至恰当位置，具有透镜的致动器可以按照如前文说明的3D方法局部扫描。在正确位 置同样可以借助任何适当技术来去除毛发。上述系统的限制时间是可移动透镜的约为15ms的访问时间。对于具有约12，000 根毛发的典型人类胡须而言，这将造成约3分钟的剃刮时间(对于剃须而言为正常)。
在图7和图8中图解示出的另一毛发去除系统中使用多个透镜或者透镜阵列。具 体而言，标号110表示图像传感器(例如CCD/CMOS)，而第一、第二和第三可移动透镜阵列分 别由112、114和122表示。标号116表示极化分光器，118表示环形光孔，而120表示透镜。 未示出诸如光源、λ /4板、控制单元等各种其它部件。标号30表示具有毛发32的皮肤。图7中所示系统描绘了第一成像步骤，2D成像步骤。第三透镜阵列122的孔由透 镜120投射到第二透镜阵列114的孔上，这些孔又投射到第一透镜阵列112的孔上，这些孔 又投射于图像传感器110上。现在，在这一情况下为皮肤30的物体的图像以个别透镜图像 各自未被镜像这样的方式投射于图像传感器110上。每个透镜产生物体的更大图像的小部 分。同时，这一透镜120在第三透镜阵列122上投射发光环形光孔118。各透镜阵列可以在图像传感器110的平面中以协调方式，例如旋转或者振动，受 到基本上相同连续运动。同时，整个系统在皮肤30上被系统的用户横向移动以进行剃刮动 作。总之，构成成像系统的单面的三个透镜阵列中的各透镜以重复方式生成兴趣区域或者 视野在图像传感器110上的投射。在第三透镜阵列122的视野内的物体30、32上的每个点优选地、但是并非排他地 以如下频率来成像，该频率使得由于用户的横向运动而随着扫描产生的横向移位大致地等 效于并且不大大地多于比如20 μ m的预计横向目标分辨率。传感器110经历与透镜阵列相同的横向移位、但是并非协调运动。因而，物体30、 32的如投射于传感器110上的图像以与透镜阵列和图像传感器的组合中的透镜相同的横 向速度移动，而透镜阵列112、114、122仅受到协调(旋转、振动、...)运动。在图7中所示系统中，透镜120适于将第三透镜阵列122的孔投射到第二透镜阵 列114的孔上。由此使大量空间在透镜120的任一侧上可用，该空间可以用于下文将描述 的检测过程的第二阶段和用于耦合到图像形成所需要的光。出于后一目的，在这一情况下使用极化分光器116。由环形光孔118发射并且由 例如光纤、(卤素)白炽灯、一个或者多个LED等供应的光以第三透镜阵列122中的各透镜 按照或多或少均勻的方式照射其相应视野这样的方式借助附加透镜120投射于这一阵列 的孔上。在实践中，这可以通过在第三阵列122中的透镜的后焦平面中对来自环形光孔118 的光进行成像来实现。这优选地通过保证从孔118发散的光以与多个透镜的分布类似的方 式分布来完成。这将参照示出了透镜阵列的图8来阐明。在示出可行性的数值示例中假设所需分辨率为20 μ m，尽管当然也可以使用其它 值。用户在他的皮肤上移动系统的速度取为至多5cm/s。同样可以在其它情况下适配这些 值从而对以下数值进行对应改变。进一步假设透镜阵列由直径约为2cm的盘构成，该盘具有围绕圆周规则间隔的 2mm孔透镜，参见图8。虽然示出了 16个透镜，但是假设在这一数值示例中存在25个透镜。 为了一次扫描整个环形图像，透镜环必须转动箭头D所示的360/25 = 14. 4度。因此为了 在整个场中实现20μπι的希望分辨率，在设备以5cm/s移动之时，盘必须以约IOOHz的速率 旋转，从而每0. 020/50S = 400 μ s或者以2. 5kHz的刷新速率对区域进行成像。借助图像 传感器110如CXD或者CMOS图像传感器并且优选地以相同刷新速率(2. 5kHz)记录2D图 像，从而将出现很少运动模糊。另外需要至少1000x1000像素以保证将以20 μ m的分辨率 对2x2cm的表面区域加以成像。这一数目和所需刷新速率利用当今CXD和CMOS技术可容
9易地实现。将清楚用于盘、透镜数目和孔等的其它形状和值是可能的，这将需要适配其它数值。上述成像步骤是总成像过程中的获得2D图像的第一步骤。注意在这一阶段尚不 需要20 μ m或者类似值的分辨率。可以选择更低分辨率而减少采集时间，只要可以获得近 似的目标位置。可以在第二成像步骤中、即利用第二图像传感器获得按照希望分辨率的更 准确位置。在第二成像步骤中，在具体和固定深度(或者ζ位置)检测或者扫描具体目标如 毛发的存在以便确定其空间位置和定向。可以针对本发明的每个毛发去除系统选择这些选 项。在这里描述的示例中选择第一选项以便例如在某一长度刮掉毛发。例如借助交叉极化 共焦激光扫描来确定目标在指定深度的存在。为此，经过第三透镜阵列122的所选透镜来 瞄准激光光束。这一所选透镜将在与移动透镜平行移动(即旋转、振动等)的点聚焦激光 光束。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 临近透镜将进入激光束并且进行新扫描。该检测的横向分辨率因此取决于共焦扫描的分辨 率，并且在连续扫描之间的距离取决于作为整体的系统在皮肤的目标区域上移动的速度。 借助极化分光器116和透镜-针孔的组合(这里未示出，但是参见图5)来共焦检测从目标 区域反射或者散射回的正交极化光的反射强度。检测器捕获的光数量及其随着透镜位置并 且因此随着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 由此断定它们的3D位置和/或定向。体现为激光剃刀的系统可以工作如下。第一图像传感器检测具有毛发的皮肤图 像，并且控制单元(未示出，但是为片上(CMOS)或者单独模块)确定一根或者多根毛发在 皮肤上的近似位置。精确度可以约为100或者200μπι。一旦已经确立这一粗略位置，控制 单元可以例如借助偏转单元(未示出，但是参见图3中的52、54)如M0EMS(微光电机械系 统)或者其它类型的可移动镜和在第三旋转透镜阵列122与透镜120之间的分色镜将检测 激光器朝向旋转透镜阵列上的近似发现毛发的位置瞄准。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 旦通过交叉极化3D检测方法已经确立毛发的存在和位置，并且当已经确定毛发相对于透 镜聚焦的位置在希望精确度内时，检测系统启用切割激光器，该激光器发射如下连续或者 脉冲激光辐射，该辐射分别共线地或者以已知角度耦合输入到透镜中并且因此聚焦于原检 测激光焦斑或者与该焦斑相距已知距离。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运用或者变化如上文描述的方法和设备的各种方面而无需 在这里明确提到它们。例如将清楚如果检测激光束一次穿过一个或者多个透镜阵列的仅一 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便避免有歧义的检测结 果。另外，盘130的形状、透镜132的数目、节距和尺寸、它们的运动等在该方法中都可以加 以变化，只要也适配所需对应数量等。甚至更明确地，上述示例仅适于示出毛发去除系统的 适用性。另外总之在上文中，一种去除毛发的优选方法利用激光束来切割它们。然而诸如 电脱毛或者仅破坏毛发或者它们的根部等其它去除毛发的方式在本发明的背景中也是可 能的。在所有情况下，需要知道个别毛发的准确位置并且有时也知道定向以去除它们。具 体在三维中发现这一位置可能需要大量时间。可以通过取第一成像步骤的前两个坐标并且 在第二成像步骤中添加第三坐标来发现最终3D位置；或者可以在第一 2D步骤中的第一粗略估计之后的第二步骤中确定所有三个坐标；等等。本发明提供一种包括用于阻止在单根毛发多次激发光束的特征的系统。下文描述 本发明的若干实施例、继而为本发明的更多具体示例。可以暂时和/或局部禁止切割过程。可以例如通过包括在光束的后续激发之间的 预定延迟来实现禁止切割过程。如果系统的光源例如包括激光器，则一般将需要某一时间 以向激光晶体提供足以将晶体(再次)提升至预定能量水平的能量。视应用而定，预定能 量水平应当足以提供能够切割毛发或者破坏发根的激光束。由于向激光晶体重新赋能需要 时间、即延迟时间，所以激光器将不能再次激发。包括电容器或者其它信号延迟装置的集成 电路可以针对相应应用来调节延迟时间。可以例如与基本上覆盖整个视野的激光晶体或者与激光二极管结合寻址机制的 激光二极管组合实施包括延迟电路。在另一实施例中，该系统包括存储器。存储器例如跟踪激光脉冲的激发时间和/ 或激光束的目标皮肤位置。组合目标皮肤位置从而形成皮肤的绘图(包括所有检测到的毛 发)。将禁止后续脉冲直至预定禁止时间已经流逝。基于多个参数来确定禁止时间。参数可以包括以下参数中的一个或者多个设备 在使用期间参照皮肤的估计速度(剃刮速度)、希望毛发检测分辨率、一个或者多个传感器 的刷新速率、透镜数目和目标毛发的平均直径。例如假设剃刮速度ν约为ν = 50mm/s。为了获得约为res. = 20 μ m的检测分辨 率res.，应当以约为f = v/res. = 2500Hz的频率f对皮肤进行成像。在后续检测之间的 时间约为 t = 1/2500 = 0. 4ms。目标毛发可以具有约为150 μ m的直径。以约为50mm/s的剃刮速度，该系统能够 在约(150ym/50mm/S) = 3ms期间检测到毛发。在给出上述参数时，该系统可以最大数目 为(3ms/0. 4ms+l) = 7+1 = 8次检测到毛发。毛发去除系统优选地在毛发的中间激发光脉 冲。该系统因此可以具有在第一次检测之后等待例如约1. 5ms、然后激发光脉冲并且随后在 约为2ms的禁止时间期间禁止的设置。上文仅适于作为示例。其它目标毛发可以具有例如500 μ m的明显更大直径或者 更小直径。控制电路18将可选地包括多个预定设置，其中例如针对皮肤上的毛发的某一毛 发直径和/或密度来优化各设置。该系统因此可以供不同人士和在身体的不同部分上使用。使用上文提到的绘图(包括存储于存储器中的所有皮肤位置)，可以针对某些可 寻址位置禁止毛发切割过程。下文提供可寻址LED阵列的示例。在一个实施例中，该系统适合于中断给一个或者多个光源的信号。用于驱动光源 的驱动电路可以例如阻断给相应光源的驱动信号。否则，该系统可以包括用于阻断给相应 光源的驱动信号的单独阻断电路。在另一实施例中，该系统包括用于阻止光达到光检测器的装置。例如在预定时间 期间或者在毛发检测信号降至预定电平以下之前阻断光。下文提供示例。在又一实施例中，该系统包括布置于系统与皮肤之间的偏转装置。偏转装置适合 于偏转光。偏转装置例如包括在预定时间之后变为非透明的透明窗口。可以向偏转装置施 加驱动信号。驱动信号例如包括具有某一波长或者可调温度的RF信号。液晶显示器允许在如例如包含于上文提到的皮肤绘图中的预定位置阻断光。在又一实施例中，该系统例如包括用于识别相同毛发的多次检测的软件程序。存 储器针对每个可寻址位置跟踪毛发检测信号以便生成位置和皮肤毛发的绘图。使用该绘 图，程序可以识别检测信号是否在相互之间的某个预定最小距离内，因此表明多次检测到 相同毛发。存储器中的绘图也可以表明是否已经在某根毛发处激发光束。程序然后将阻止 再次在相应毛发处激发光束。下文参照图9至图11公开实现上述实施例的具体示例。例 1可以通过使用布置于毛发与光源之间的偏转装置来暂时禁止毛发检测或者毛发 切割。图9a和9b示出了包括多个LED 202的LED阵列200。每个LED 202经由布线204 连接到驱动电路(例如图1中的控制电路18)。因此可以单独接通或者关断每个LED。该 图也示出了包括多个透镜212的透镜阵列210。该透镜阵列可以例如相当于图7中所示透 镜阵列122。透镜阵列210的透镜212在目标位置如毛发聚焦LED 202发射的光。液晶阵列214布置于LED阵列200与透镜阵列210之间。液晶阵列214包括多个 液晶元件216 每个用于各相应LED 202和/或透镜212。液晶元件216经由布线(未示出) 连接到控制电路18并且可以相互单独加以驱动。在第一状态中，液晶元件将为透明从而允 许光穿过和遵循预定光路220 (图9b)。在第二状态中，液晶元件例如在箭头222、224(图 9b)的方向上偏转穿过的光离开光路220。控制电路18可以将液晶元件从第一状态切换成第二状态和相反。液晶阵列214和 液晶元件216是上文提到的偏转装置的示例。如果液晶元件216之一在第二状态中，则穿 过的光将取决于液晶阵列在系统中的位置被偏转并且不会到达毛发/皮肤或者CCD 110。阻断装置214 (图9a、图9b)可以包括能够从透明状态切换成另一光偏转状态的任 何其它材料。这样的材料的示例包括-热可逆光散射(TRLS)材料；-溶胶-凝胶。TRLS材料是在预定温度从基本上光学透射状态改变成基本上非光学透射状态并 且在冷却至第二预定温度以下时可逆地变成基本上光学透射的热敏材料。TRLS材料可用作 可以从不透明状态可逆地切换成透明状态的膜。为了引起转变，可以通过在一个或者多个 预定位置聚焦光来局部变化温度。TRLS材料可以包括有机晶体在热固树脂或者聚合物中的分散。一旦已经达到目标 温度，TRLS材料可以吸收(激光)能量。在一个实施例中，在皮肤贴片中包括聚合物或者 聚合物的混合物。聚合物或者聚合物的混合物在环境温度下为透明或者基本上透明。激光 或者适合于光力学毛发切割的类似能量形式经过皮肤贴片引向如上文所述的目标组织。随 着在目标区域中的组织从理疗光吸收能量，其温度开始上升。类似地，皮肤贴片的温度开始 上升。一旦加热至阈值温度以上，聚合物或者聚合物的混合物呈现光学改变，并且聚合 物或者聚合物的混合物变成光反射、吸收或者散射，因此减少更多能量沉积。随着由组织吸 收的能量耗散，目标区域的温度降低，并且皮肤贴片再次变成透射或者基本上透射，由此允
12许切割过程继续相对不减弱。通过使用适当皮肤贴片，可以仔细控制目标组织的实际温度 而又可以阻止过量暴露于光源所致的有害负效应并且可以无间断地完成毛发切割过程。溶胶-凝胶包括能够提供溶胶_凝胶相转变的材料。溶胶_凝胶例如包括由于环 境条件如温度或者酸度(PH)的改变而变换成凝胶的水合聚合物溶液，因此造成原地形成 水凝胶。当在生理条件之下形成水凝胶时，它可以将其完整性维持希望的时间段。在强调基本转变机制和潜在递送方面之时概括具体由于温度而经历溶胶-凝胶 转变的聚合物系统是有益的。溶胶-凝胶例如包括自然或者改型自然聚合物、N-异丙基 丙烯酰胺共聚物、聚氧乙烯/聚氧丙烯嵌段共聚物、和聚乙二醇/聚乳酸/聚羟基乙酸 (-lactide-co-glycolide)嵌段共聚物的聚合物系统。参照图7，偏转装置214可以安装于毛发去除系统中的任何便利位置。示例包括但 不限于i)在皮肤30与透镜阵列122之间；ii)在透镜阵列122与透镜120之间；iii)在透镜120与分光器116之间；iv)在光源(或者孔118)与分光器116之间；或者ν)在CCD 110与透镜112之间。一方面，偏转装置可以通过在检测信号中的第一峰值之后偏转光离开路径220来 阻止多次检测到某根毛发。另一方面，偏转装置可以阻止光达到偏转装置，比如CXD 110。Ml毛发去除系统可以包括用于存储如下检测信息的存储器，该检测信息涉及目标皮 肤上的一个或者多个具体位置。每个位置单独可寻址、即光束可以单独引向任何位置而不 影响其它位置。存储器可以包含于控制电路18(图1)中或者与控制电路18耦合。在一个实施例中，存储器包括移位寄存器。移位寄存器是以线性方式设置的触发 器组，这些触发器的输入和输出以在激活电路时数据沿线移位这样的方式连接在一起。本发明例如包括串行输入、串行输出移位寄存器。这是类型相对简单的移位寄存 器。数据串存在于‘数据输入’并且每当使‘数据前移’变高时右移一级。在每次前移时， 在极左侧上的位(即‘数据输入’)移位到第一触发器输出中。在极右侧上的位(即‘数据 输出’)移出和丢失。例如0000100011000110101101010010 在这一布置中有四个存储槽可用；因此它是4位寄存器。为了给出移位模式的想 法，想象寄存器保持0000 (因而所有存储槽为空)。在‘数据输入’的输入数据呈现1，1，0， 1,0,0,0,00数据每次随着在‘数据前移’的脉冲以该顺序前移。数据前移脉冲由具有预定 频率的时钟提供。左列对应于触发器的极左输出管脚，并且以此类推。
因而，整个寄存器的串行输出为0，0，0，0，1，1，0，1，0，0，0，0(包括寄存器中已经
包括的四个零)。如果要继续输入数据，则输出将与输入完全相同、但是被偏移四个‘数据 前移’循环。这一布置是等效于队列的硬件或者软件。另外，可以通过使重置管脚变高在任 何时间将整个寄存器设置成零。这一布置进行破坏性的读出，即每当各数据已经移出极右位它就将失去。例如包括移位寄存器的存储器可以实现阻止装置和/或用于检测相同毛发的多 次检测的装置。对于绘图的每个位置，存储器包括单独的移位寄存器。各位置对应于例如 约为20平方微米的区域。移位寄存器一起形成具有检测历史的绘图。在一个实施例中，无论何时在某一位置检测到毛发，都将与相应位置对应的逻辑1 输入移位寄存器中。移位寄存器因此提供检测历史。移位寄存器的位数和时钟频率决定历史的精确 度。精确度也取决于毛发去除设备相对于皮肤30(图5)的速度。根据检测系统的精确度和分辨率(10至30 μ m数量级)，移位寄存器提供的历史可 以用来识别相同毛发的多次检测。例如，这些设置可以使得在彼此比如相距4位内的逻辑 一视为代表检测到相同毛发。这意味着在上述数据输入(1，1，0，1，0，0，0，0)的示例中，所 有在彼此相距四位内的都视为代表检测到相同毛发。在末尾1之后，该输入包括连串四个 零。如果该输入随后包括1，则此1将视为检测到另一毛发。除了识别多次检测之外，历史也增加检测的确定性。毕竟，在多次检测到相同毛发 时，检测更可能为肯定的。为了阻止在不存在的毛发处激发并且增加精确度，毛发去除系统 的设置因此可以通过仅在例如检测到两次或者三次的毛发处激发来使用上述设置。M 3本发明的系统例如包括电子延迟装置(未示出)。电子延迟装置适合于在毛发去 除系统内的适当位置延迟信号传送。可以在电子延迟装置中包括上述移位寄存器。对于绘图的每个位置，延迟装置包 括单独的移位寄存器。取代了在检测到毛发时输入1，各相应移位寄存器无论何时在对应位 置启动光脉冲时都具有逻辑1而在无光脉冲时具有逻辑0。只要移位寄存器包含逻辑1，在 相应位置暂时禁止切割过程。当寄存器仅包含多个零(0)时再次启用切割过程。移位寄存器中的位数以及寄存器中的位刷新率(时钟频率)决定切割过程的延迟 时间。M 4在另一实施例中，电子延迟装置包括滤波器，比如无源RC电路。滤波器包括至少 一个电容器C并且也可以包括一个或者多个电阻器R和/或电感器。如果系统在时间tl 在某一位置第一次检测到毛发(例如参见图3)，则控制电路对与该位置对应的RC电路的电 容器进行充电。将电容器充电至预定检测峰值电平230(图10a)。在充电之后，电容器将 放电。在时间t2，电容器充电降至预定阈值232以下，从而提供预定放电时间tdelta。这里， t2_tl — tdelta。只要电容器充电高于阈值232，则控制电路18提供高逻辑电平1的禁止信号 234(图IOb)。如果电容器充电已经降至阈值232以下(即在图IOa的示例中在tl之前并 且在t2之后)，则控制电路提供低逻辑电平0的禁止信号(图IOb)。在检测到毛发时将激发一个光脉冲。随后，只要禁止信号232为高电平1 (即在tdelta期间)，控制电路禁止光束 再次达到相同毛发。禁止光束达到毛发在这里可以包括任何手段，例如禁止光源发射光、在光源与毛 发之间的任何级阻断光束(参见图9a)或者阻断检测信号。也可以在第一时间tl并且也在检测到毛发时的每个后续时间t2将RC电路充电 上至峰值电平230 (图11a)。在后续检测之间，电容器放电。只要电容器充电保持于阈值 232以上，控制电路18提供逻辑高电平1的数字化检测信号240 (图lib)。当电容器充电 在阈值232以下时，数字化检测信号240为逻辑低电平0。控制电路也提供禁止信号242 (图lie)。在tl检测到毛发之后，禁止信号在预定 时间期间保持逻辑低电平0例如直至t2。只要禁止信号为低，使光源的光束能够达到毛发。 随着数字化检测信号240保持为高直至t2，控制电路将禁止信号提升至逻辑高电平1，只要 数字化检测信号保持于高电平1。当禁止信号为高时，光源的光不能达到毛发。因此例如以 任何上述方式禁止切割。当检测信号(图Ila)降至阈值以下时，或者当数字化检测信号返 回到低电平0时，控制电路将禁止信号降低至低电平0。虽然上文已经参照一种包括成像设备(包括图像传感器)的手持毛发去除系统， 但是该系统可以包括用于确定处理光束的辐射位置的其它装置。本发明的系统也适合于包 括这样的其它确定装置的系统。下文阐明这样的确定系统的示例。确定系统优选地使用实 时和非入侵式目标确定技术。确定装置可以例如基于皮肤反射来检测毛发。如果待处理的皮肤部分的区域足够 小，则皮肤反射将在存在毛发时明显不同。比较皮肤反射与存储于系统的存储器中的参考 皮肤反射以便确定存在一根或者多根毛发。已经参照实施例的示例和附图描述和阐明本发明。然而上述实施例的许多修改在 所附权利要求书的范围内是可设想的。例如可以组合相应实施例的特征。本发明的范围取 决于所附权利要求书。
1权利要求
一种毛发去除系统，包括 毛发检测设备，用于检测待处理的皮肤(30)部分上的毛发； 毛发去除设备(20；S3)，可操作地耦合到所述毛发检测设备并且包括用于提供光束的光源和用于将来自所述光源的所述光束引向所述毛发上的目标位置的光导装置；以及 控制单元(18)，耦合到所述毛发检测设备和所述毛发去除设备(20；S3)以便控制它们的操作；其特征在于 阻止装置，耦合到所述控制单元(18)并且适合于在所述光束已经被引向所述目标位置之后开始的时段期间阻止所述毛发检测设备或者所述毛发去除设备的至少一部分将所述光束重新引向所述目标位置。
2.根据权利要求1所述的毛发去除系统，其中_所述毛发检测设备包括成像设备，所述成像设备包括构造和布置成检测待处理的皮 肤(30)部分的图像的第一图像传感器(12 ；Si)，以及 -所述控制单元适合于辨别所述图像中的毛发。
3.根据权利要求1或者2所述的毛发去除系统，其中所述阻止装置包括电子延迟装置。
4.根据权利要求3所述的毛发去除系统，其中所述电子延迟装置包括移位寄存器。
5.根据权利要求3所述的毛发去除系统，其中所述电子延迟装置包括滤波器，所述滤 波器包括至少一个电容器，并且所述控制单元适合于在所述控制单元已经第一次辨别所述相应毛发之后将所述电容 器充电至高于阈值电平(232)的峰值电平(230)。
6.根据权利要求5所述的毛发去除系统，其中将所述电容器充电至所述阈值以上电平 的时间决定阻止时段。
7.根据权利要求5所述的毛发去除系统，其中所述控制单元适合于无论何时检测到相 同毛发都对所述电容器进行充电。
8.根据权利要求5至7中的任一权利要求所述的毛发去除系统，其中所述控制单元 (18)适合于在所述电容器的充电在所述阈值电平以上时将所述电容器的充电变换成具有 逻辑高电平的数字化检测信号(240)而在所述电容器的充电在所述阈值电平以下时转换 成具有低逻辑电平的数字化检测信号(240)。
9.根据权利要求8所述的毛发去除系统，其中所述控制单元适合于提供用于在所述数 字化检测信号在比预定检测时间更长的时段期间处于逻辑高电平时禁止毛发去除的禁止 信号(242)。
10.根据任一前述权利要求所述的毛发去除系统，其中所述阻止装置包括耦合到所述 控制单元的存储器装置。
11.根据权利要求10所述的毛发去除系统，其中所述存储器装置包括移位寄存器。
12.根据任一前述权利要求所述的毛发去除系统，其中所述阻止装置包括耦合到所述控制单元的偏转装置，并且 当使用所述毛发去除系统时，所述偏转装置布置于 -所述皮肤(30)与所述毛发检测设备之间，和/或 -所述皮肤(30)与所述毛发去除设备之间，所述偏转装置具有允许光在预定方向上穿过的第一状态和将光偏转离开所述预定方 向的第二状态。
13.根据权利要求12所述的毛发去除系统，其中所述偏转装置包括液晶设备。
14.根据权利要求13所述的毛发去除系统，其中所述液晶设备包括具有液晶元件 (216)的液晶阵列(214)，并且各液晶元件(216)与光源阵列(200)的一个相应光源配合。
15.根据权利要求12所述的毛发去除系统，其中所述偏转装置包括热可逆光散射材料 (TRLS)或者溶胶-凝胶。
全文摘要
本发明涉及一种用于去除毛发的系统和方法。该毛发去除系统包括毛发检测设备和可操作地耦合到毛发检测设备的毛发去除设备(20；S3)，其中毛发检测设备包括成像设备，该成像设备包括构造和布置成检测待处理的皮肤(30)部分的图像的第一图像传感器(12；S1)；以及控制单元(18)，适合于在图像中辨别皮肤(30)部分上的毛发(32)并且可操作地耦合到毛发去除设备(20；S3)以便控制其操作，其特征在于阻止装置，耦合到控制单元(18)并且适合于在控制单元已经第一次辨别相应毛发之后的阻止时段期间禁止毛发检测设备或者毛发去除设备。
文档编号A61B18/20GK101977560SQ200980110161
公开日2011年2月16日 申请日期2009年3月13日 优先权日2008年3月21日
发明者A·克哈林, B·W·J·斯皮克, B·W·M·莫埃斯科普斯, N·E·厄祖恩巴雅卡瓦, R·A·M·范哈尔, R·维尔哈根 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司