激光的毛发切割器的制造方法
【专利摘要】公开了一种用于切割毛发的器件，其包括激光束发生器(2)和偏振控制器(6)，偏振控制器(6)被配置为使激光束(10)偏振，并且使激光束的偏振基本上与将切割毛发的纵轴对准。也公开了一种使用激光束切割毛发的切割毛发方法。该方法包括生成激光束和使激光束偏振，以基本上使激光束的偏振与将切割毛发的纵轴对准。
【专利说明】激光的毛发切割器
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于使用激光束切割毛发的器件。
【背景技术】
[0002] 已知在激光剃刀、切割器或修剪器中使用激光束来切割毛发。激光束被生成并且 并且被引向毛发，该毛发通过光学吸收而被切断；毛发吸收入射激光束的电磁能，其使得毛 发汽化。
[0003] 现有的激光切割器的问题是，激光束的仅一部分能量被毛发吸收，所以激光束的 功率必须增加，以确保毛发切断。然而，暴露到激光束的皮肤和由激光束产生的热量也将增 力口，导致对皮肤的刺激。而且，增加的供电需要将增加电力消耗，这意味着如果剃刀为电池 供电，那么电池寿命会减少。此外，更高能量的激光器可能导致对器件的光学部件的损坏。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种用于使用激光束切割毛发的器件，其大体上缓解或克服 如上所述的问题。
[0005] 根据本发明，提供了一种用于使用激光束切割毛发的器件，其具有激光束发生器 和偏振控制器，偏振控制器被配置为使激光束偏振并将该偏振基本上与将切割的毛发的纵 轴对准。
[0006] 将激光束的偏振与毛发对准将使激光束的电磁波的能量以相同方向定向并且增 加激光束切割有效性。毛发将吸收更高比例的激光束能量，并因此能够减少激光束的总功 率。
[0007] 优选地，偏振控制器被配置为定向激光束的偏振，以便激光束的电场分量的定向 基本上平行于将切割的毛发的纵轴。
[0008] 使激光束偏振定向以对准毛发的纵轴将增加激光束与毛发相互作用时的衰减系 数。激光束偏振可以被定向为使激光束在将切割的毛发的皮质或髓质处的衰减最大。因此， 毛发会吸收更多的激光束能量，并且更少的激光束能量会与皮肤相互作用，这会减少对皮 肤引起的刺激和损害。同时，由于浪费的激光束能量更少，所以可以减少激光束的总功率。 这个切割效率的增加可以引起功率消耗减少，并因此，如果器件是电池供电的，那么能够延 长电池寿命。此外，激光功率的减少可以减少皮肤刺激以及对光学部件引起的损害。切割 效率的增加也可以允许器件以更高速度在皮肤上移动，而不减少切割性能。
[0009] 在一个实施例中，偏振控制器可以是半波片。半波片通过延迟未对准波的一些波 动分量来工作，其使波旋转，以便使激光束偏振。波束没有部分被阻挡或吸收，因此激光束 能量得以维持。这允许激光束的总的功率和功率损耗减少，这也减少皮肤刺激。激光束的 总功率减少，减少了对光学部件的损害。当与激光束不经过任何偏振的情况相比时，通过使 整个激光束在优选方向上偏振而获得的切割效率增加，可以允许器件以更高速度在皮肤上 移动，而不减少切割性能。
[0010] 在另一个实施例中，偏振控制器可以包括偏振滤光片。偏振滤光片能够被配置为 阻挡以不期望取向定向的激光束的波，从而穿过的光以能够与将切割的毛发对准的单个方 向定向。使用偏振滤光片将偏振取向与毛发对准将减少皮肤刺激和损害，因为更多激光束 能量会被毛发吸收并且更少能量会被用户的皮肤吸收。
[0011] 器件也可以包括毛发-皮肤操纵器，其接触用户的皮肤并且随着器件在皮肤上移 动操纵毛发为适合于切割的取向。
[0012] 毛发皮肤操纵器用作基于波束的偏振的取向使毛发移动，以便每个毛发以也适合 于激光束切断的类似方向定向。这可以包括使得毛发挺立，与皮肤成直角。
[0013] 偏振控制器可以具有固定位置，其对应于随着毛发皮肤操纵器在用户皮肤上移动 并操纵毛发时的平均毛发取向。
[0014] 如果偏振控制器具有固定位置，那么毛发皮肤操纵器应该使毛发移动成适合于这 个特殊的偏振取向的取向。该布置简单但有效，因为大部分毛发将以类似取向穿过剃刀，从 而允许偏振控制器以适合于大多数毛发的位置固定，改进器件的性能。
[0015] 该器件可以进一步包括毛发检测模块，其包括光学成像器件，光学成像装置被配 置为检测将切割的毛发并确定该毛发的取向。
[0016] 头发检测模块可以被配置为检测单独毛发的取向或将切割毛发的平均取向。以这 种方式，能够确定最佳偏振取向，以减少所需的激光束功率。
[0017] 偏振控制器可以被配置为响应于毛发在切割区域中检测的角度来改变偏振取向。
[0018] 改变激光束的偏振取向以匹配所检测的毛发取向，将进一步通过确保更多毛发以 最佳或近似最佳的衰减系数切断从而减少所需的激光束能量，来进一步改进性能。
[0019] 该偏振控制器可以与激光束发生器集成，并且激光束的偏振取向通过旋转激光束 发生器和偏振控制器改变。
[0020] 以这种方式，器件会更紧凑，并且集成激光束发生器和偏振控制器的旋转简单而 有效。
[0021] 激光束发生器可以被配置为生成一系列激光脉冲。
[0022] 每个激光脉冲能够具有减少的能量，并且几个脉冲的累积效应会引起毛发切断。 减少激光束的能量会进一步减少对皮肤引起的刺激。
[0023] 激光束发生器可以被配置为生成具有脉冲间延迟小于毛发的热弛豫时间的脉冲。
[0024] 如果每个脉冲都在毛发的温度从上次脉冲恢复之前到达，那么每个脉冲的光学吸 收将增加毛发的温度。最后，几个脉冲的累积效应会引起毛发切断。
[0025] 激光束发生器可以被配置为以将切割的毛发的吸收波长工作。以这种方式，激光 束将更多地与毛发而与皮肤更少相互作用，这会减少刺激并增加切割有效性。
[0026] 光学系统可以被配置为生成多个激光束，其偏振与将切割的毛发的纵轴对准。
[0027] 具有多个激光束的器件将确保切割更多毛发，并且器件能够以单通道覆盖更大的 区域。
[0028] 根据本发明的另一个方面，提供了一种使用激光束切割毛发的方法，其包括生成 激光束、使激光束偏振，并使激光束的偏振与将切割的毛发的纵轴基本上对准。
[0029] 可以使激光束偏振，使得激光束的电场分量大体上与将切割毛发的纵轴平行。
[0030] 本发明的这些及其他方面将参考下文中所述的实施例而变得显而易见并且得以 阐述。
【专利附图】
【附图说明】
[0031] 现在将仅仅通过示例参考附图描述本发明的实施例，其中：
[0032] 图1示出用于使用激光束切割毛发的器件的光学系统的试验装置的示意图。
[0033] 图2示出用于用类似于图1的试验装置的光学系统的光学系统使用激光束切割毛 发的器件的示意图。
【具体实施方式】
[0034] 激光剃刀可以包括光学系统，其包括将激光束引向用户的毛发和/或皮肤的激光 束发生器。激光剃刀可以跨用户皮肤移动，以便皮肤上的毛发暴露到激光束并通过光学吸 收而切断。具有多个开口的间隔件可以用于维持切割区域和用户皮肤之间的期望间隔，从 而确定切割高度和剩余毛发长度。切割高度可以是可调节的，以将剃刀的功能改变为修剪 器或切割器，其目的不是使剩余毛发长度最小化，而是在使用后留下一些毛发，例如胡须修 剪器。
[0035] 当激光器剃刀在用户皮肤上方移动并且毛发暴露在激光束时，毛发吸收至少一些 激光束的电磁能，这使得毛发汽化并被切断。这个切割过程是基于光学吸收，或者光热分 解，并且激光束的波长可以优化以匹配将被切断的毛发的峰值吸收波长。这个选择性光热 分解基于毛发的颜色通过调谐激光束的波长来瞄准毛发以与毛发相互作用，而不是与皮肤 及其他周围特征相互作用，从而避免对皮肤的损伤和刺激。
[0036] 光学吸收也被称作衰减，衰减的数值取决于几个因素，诸如毛发色素、厚度、取向 和光束能量。这些因素的一些决定衰减系数的大小。较高的衰减系数意思指更高比例的激 光束能量被毛发吸收，以便毛发能够以减少的总激光功率被切断，这减少皮肤刺激并延长 电池寿命。
[0037] 头发包括三个主要成份：髓质，其为在毛发最内核；皮质，其为中间层；和角质层， 其为毛发最外层并且由重叠细胞所形成。毛发的色素、厚度、强度和光学性质依据不同物 种，并且在人类内个体之间变化。为了使用激光束切断毛发，必须汽化全部这些层。这些不 同的层将具有不同的光学吸收特性，并因此将需要选择激光束的波长和功率，以确保毛发 的全部成份在剃刀中在激光束的工作点切断。
[0038] 激光束包括横电磁波，每个都由在相同的方向上传播的两个垂直场分量一电场和 磁场所形成。电磁波的电分量和磁分量将始终彼此垂直，然而，其可以以任何取向，并且该 取向可以固定或随波的传播而改变，例如扭转或圆形偏振波。
[0039] 两个分量相对于将切割的目标对象、诸如毛发的对准，将影响衰减的大小，并因此 影响用于切断毛发所需的波束功率。换句话说，当波束与对象相互作用时，激光束内的电磁 场分量的取向影响衰减系数。因此，衰减的大小取决于偏振取向，并且这个取向能够被调谐 以增加衰减的大小并改进激光切割的效力和效率。电场分量的取向也能够被这样控制，以 便随着波束传播，波被均匀对准并且具有固定取向。这在激光束和毛发之间的相互作用上 给予更多控制，并也允许改变有效焦深，而不改变在切割区域中电场的取向。
[0040] 如所解释的，当激光束对对象相互作用时的衰减系数取决于几个因素，并且这包 括激光束的电磁波的电场分量关于将被切割的对象的的取向。当目标对象具有伸长形状， 例如毛发时，由于垂直对准该伸长对象的主轴的波将经历更少衰减并将更少能量转移到该 对象，所以使得这个影响得以突显。因此，通过将入射激光束的电分量与将切割的毛发的伸 长轴对准，能够改进激光器剃刀的性能，从而更高比例的激光束能量被毛发所吸收。换句话 说，激光束的偏振能够被调谐以增加衰减系数，并因此改进切割过程的效力和效率。
[0041] 实施实验以量化在调谐激光束的偏振之后所增加的衰减系数。下方表格1示出这 个实验的结果，该实验是在图1中示意地示出的试验装置上实施的。
[0042] 试验装置1包括诸如二极管的激光束发生器2、使激光束4引向毛发和皮肤样本的 反射器3和经由偏振控制器6的传感器装置5。当激光束对毛发有影响从而确定衰减系数 时，试验装置的传感器电路5被配置为在激光束与毛发相互作用时测量由毛发吸收的能量 的量，并由此确定衰减系数。偏振控制器6可以是半λ波片，其在波束穿过的厚度上，该半 λ波将延迟波的未对准分量，从而将波旋转到均匀偏振。然后，偏振后波束10穿过空间滤 光片7,从而去除由不良、不洁的、损坏的光学设备所引起的畸变。在穿过空间滤光片7之 后，偏振的激光束10将具有单个横模，意思是波的电场分量随波束传播而具有均匀和固定 的取向。然后，波束扩展器8使波束扩展，以填充透镜9的孔径孔径，该透镜9被配置为将 偏振波束10聚焦到毛发和皮肤样本以及传感器电路5上。
[0043] 如在结果表格的第一行中所示的，测试几种不同毛发类型，以在两个相对偏振为 每种毛发类型确定衰减系数：首先，当电场分量垂直于主毛发轴时，并且其次当电场分量平 行于主毛发轴。
[0044] 表格1中所示的实验结果量化了不同毛发类型在暴露于具有830nm的波长的光时 的皮质和髓质的衰减系数的差异（单位mm 0。，第一列示出了当取向垂直于毛发的主纵轴 时（E.)，针对毛发的皮质和髓质部分的每个的衰减系数。第二列示出了当取向平行于毛发 的主纵轴时（E 11)的衰减系数。该衰减系数也取决于激光束的焦深，其在这些测试期间保持 恒定。
【权利要求】
1. 一种用于使用激光束切割毛发的器件，其具有激光束发生器（2)和偏振控制器（6)， 所述偏振控制器（6)被配置为使激光束（10)偏振并将该偏振基本上与将切割的毛发的纵 轴对准。
2. 根据权利要求1所述的器件，其中偏振控制器（6)被配置为定向所述激光束（10)的 偏振，以便所述激光束的电场分量的取向基本上平行于将切割的毛发的纵轴。
3. 根据权利要求2所述的器件，其中所述偏振控制器（6)是半波片。
4. 根据权利要求2所述的器件，其中所述偏振控制器（6)包括偏振滤光片。
5. 根据前述权利要求任一项所述的器件，还包括毛发皮肤操纵器（16)，其接触用户的 皮肤并且随着所述器件在皮肤上移动操纵毛发至适合于切割的取向。
6. 根据权利要求5所述的器件，其中随着所述毛发-皮肤操纵器（16)在用户的皮肤上 移动并操纵毛发，所述偏振控制器（6)具有对应于平均毛发取向的固定位置。
7. 根据权利要求1至5任一项所述的器件，进一步包括具有光学成像器件（24)的毛发 检测模块（19)，所述光学成像器件（24)被配置为检测将被切割的毛发并确定该毛发的取 向。
8. 根据权利要求7所述的器件，其中所述偏振控制器（6)被配置为响应于所检测的毛 发角度改变所述偏振取向。
9. 根据权利要求8所述的器件，其中所述偏振控制器（6)与所述激光束发生器（2)集 成，并且所述激光束（10)的所述偏振的所述取向通过旋转所述激光束发生器和所述偏振 控制器来改变。
10. 根据前述权利要求任一项所述的器件，其中所述激光束发生器（2)被配置为生成 一系列激光脉冲。
11. 根据权利要求10所述的器件，其中所述激光束发生器（2)被配置为生成脉冲，其脉 冲间延迟小于所述毛发的热弛豫时间。
12. 根据前述权利要求任一项所述的器件，其中所述激光束发生器（2)被配置为以将 切割的毛发的吸收波长工作。
13. 根据前述权利要求任一项所述的器件，其中所述激光束发生器（2)被配置为生成 多个激光束，其偏振与将切割的毛发的纵轴对准。
14. 一种使用激光束切割毛发的方法，包括生成激光束、使所述激光束偏振，并使所述 激光束的所述偏振与将切割的毛发的纵轴基本上对准。
15. 根据权利要求14所述的方法，其中所述对准所述激光束的偏振的步骤使得所述激 光束的电场分量基本上与将切割的毛发的纵轴平行。
【文档编号】A61B18/20GK104379079SQ201380030501
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2013年7月26日 优先权日:2012年7月31日
【发明者】B·瓦尔格斯, R·维哈根 申请人:皇家飞利浦有限公司