专利名称：毛发切割装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及辐射剃须器。
在专利文献中已经提出了激光剃须器。以下的参考文献代表了有关专利领域中的现有技术。
U.S.Patent 1,378,137；1,720,775；3,093,724；3,197,612；3,538,919；3,659,613；3,693,623；3,834,391；3,934,115；4,051,760；4,089,110；4,388,924；[4,578,558；4,608,978；4,617,926；4,819,669；4,819,669；5,037,183；5,038,015；5,043,553；5,065,515；5,059,192；5,079,402；5,093,549；5,182,857；5,226,907；公开的PCT patent applications WO91/06406；WO92/16338；WO93/05920；British Patent 2,123,287；Canadian Patent 1,041,610；French Patent 2,590,791；German Patent 3,220,962。
本发明的目的，是提供改进的毛发切割装置。
因此，根据本发明，提供了毛发切割装置的一个最佳实施例，它包括一个外壳；设置在该外壳中的非相干光源；限定在该外壳中的一个毛发进入开口，用于使将要被切割的毛发进入外壳；以及光学装置，用于使来自非相干光源的非相干光沿着与该毛发进入开口相邻的毛发切割路径行进以切割毛发。
根据本发明的一个最佳实施例，还提供了一种毛发切割装置，它包括一个外壳；设置在该外壳中的相干光源；限定在该外壳中的毛发进入开口，用于使所要切割的毛发进入该外壳；以及光学装置，用于使来自相干光源的相干光沿着与毛发进入开口相邻的毛发切割路径行进，以将毛发切割成多段，从而使这些毛发的一部分仍然附着在用户的皮肤上而其另一部分保持完好并与皮肤分离。
该毛发切割设备最好包括设置在该外壳中的胡须修剪器。
根据本发明的一个最佳实施例，该毛发切割设备还包括一个以可拆下的方式设置在该外壳中的切割毛发收容器。
该毛发切割装置最好还包括设置该该外壳中的一个流体泵，用于提供将切下的毛发吸入该收容器的流体流。该流体泵最好还提供流向该光学装置的流体流，以至少使该光学装置的一部分保持清洁。另外，该流体泵最好还提供流向光源和/或光学装置的流体流以对其进行冷却。
该流体泵最好由一个电马达提供动力，而该马达最好也为胡须修剪器提供动力。
该毛发切割装置最好还包括控制光源的运行的电子控制电路。该电子控制电路最好包括至少一个用于确定光的正确取向的检测器，且其中电子控制电路能够在光的取向不正确的情况下运行，以修正或终止光源的运行。
根据本发明的最佳实施例，该电子控制电路包括至少一个用于确定外壳与用户的皮肤之间的操作接触的检测器，且其中该电子控制电路能够在光的取向不正确的情况下运行以修正或终止光源的运行。
该毛发进入开口最好限定了多个毛发进入开口。根据本发明的一个实施例，该毛发进入开口具有渐细的侧壁，该侧壁得到适当的设置从而使来自光源并照射在其上的光不会被其反射到外壳以外。
在本发明的一个实施例中，毛发进入开口位于沿着外壳的一个位置上，在该位置上的外壳至少在一个平面中的曲率半径至少小于外壳的其余大多数部分的曲率半径。
该毛发进入开口最好还包括至少一个部分—该部分的厚度至少小于外壳的大多数其余部分的厚度。
该毛发切割设备最好包括光学装置，该光学装置提供了照射在所要切割的毛发上以切割这些毛发的光束，该光束的宽度超过了其沿着毛发切割路径的高度。
根据本发明的一个最佳实施例，光束和毛发具有适当的取向，从而使光束可以沿着其宽度方向同时照射在多根毛发上，并使得其对每一根毛发的照射程度与该光束的高度大体相等。
该毛发切割设备最好还包括使光源以多个较短的高能脉冲的方式发光的光源运行电路。各个较短的高能脉冲最好具有适当的结构，以产生至少部分圆滑的毛发发根。
根据本发明的一个最佳实施例，该毛发切割设备最好包括一个收容器，且该收容器包括一个具有气味吸收功能的空气可透过过滤器。该收容器最好包括一个进入通道，该进入通道具有适当的结构以防止切下的毛发通过它而从收容器中泄出。
根据本发明的一个最佳实施例，进入开口具有渐细的侧壁，以有助于将毛发抬起而与通道进行切割接触。
根据本发明的一个最佳实施例，还提供了一种毛发切割方法，它包括提供设置在一个外壳中的非相干光源，该外壳具有用于使所要切割的毛发进入外壳的毛发进入开口；以及使来自非相干光源的非相干光沿着与毛发进入开口相邻的毛发切割路径行进以切割这些毛发。
根据本发明的一个最佳实施例，还提供了一种毛发切割方法，包括提供设置在一个外壳中的光源，该外壳具有一个毛发进入开口以使所要切割的毛发能够进入该外壳；以及使来自非相干光源的非相干光沿着与毛发进入开口相邻的毛发切割路径行进，以将这些毛发切割成多段，从而使这些毛发的一部分仍然附着在用户的皮肤上，且其另一部分保持完好并与用户的皮肤相分离。
上述方法最好还包括提供一股流体流，该流体流执行以下功能中的至少一种将切下的毛发吸入到收容器中；保持光学装置的至少一部分的清洁；以及对光源和光学装置中的至少一个进行冷却。
该方法最好还包括确定光的正确取向并在其取向不正确的情况下修正或终止光源的运行。
该方法最好还包括判定外壳与用户皮肤之间的操作接触，且在没有操作接触的情况下修正或终止光源的运行。
该方法最好还包括使光源以多个较短的高能脉冲的方式发光。
通过以下结合附图所进行的详细描述，将能够对本发明有更好的理解。在附图中
图1A、1B和1C显示了根据本发明的最佳实施例的剃须装置；图2一般地显示了图1A—1C的剃须装置中所用的光学、电子和机械部件；图3A、3B和3C一般地显示了用在图1A—1C的、根据本发明的三个替换实施例的剃须装置中的光学装置；图4A和4B以简化的方式显示了图1A—3C的剃须装置的部分；图5A和5B以部分切去的方式显示了处于各个剃须和非剃须取向的图1A—1C的剃须装置；图6是图1A—1C的剃须装置的、处于毛发接触状态时的毛发接触部分；图7A和7B分别是沿着图6中的A—A和B—B线的剖视图；图8A显示了不希望的理论结构，诸如可能沿着图6的VIII—VIII线得到的，显示了照射在其上的光束的角度范围的界限；图8B、8C和8D显示了图8A的不希望的结构的各种光束的光束路径；图9A是通常沿着图6的A—A线的剖视图，显示了在所希望的结构中照射在其上的光束的角度范围的界限；图9B和9C显示了图9A的实施例中各种光束的光束路径；图10以简化的方式，显示了在根据本发明的一个最佳实施例中用于切割毛发的激光束；图11以简化的方式显示了图10的激光束的能量的高斯分布；图12A和12B显示了在图10的实施例中，在毛发进入开口的壁的不同设置角度下，被允许经过毛发进入开口152而离开外壳的激光束能量的相对部分；图13A和13B显示了在图10的实施例中，在毛发进入开口的壁的不同设置角度下，被允许经过毛发进入开口152而逃脱外壳的非相干光束能量的相对部分；图14显示了根据本发明的一个最佳实施例的毛发进入开口的圆滑的顶边；图15显示了根据本发明的一个最佳实施例的包括毛发进入开口的毛发接触部分的最佳结构；
图16A和16B显示了可能的剃须器结构；图17A和17B显示了最佳的剃须器结构；图18A和18B显示了另一种最佳剃须器结构；图19A显示了一种最佳的切割光束设置，它也包括多个光束检测器；图19B显示了一种最佳的切割光束设置，它也包括检测辅助测试光束的多个光束检测器；图20显示了在根据本发明的一个最佳实施例中的剃须器中皮肤接触检测器的设置；图21A和21B一起提供了一个流程图，显示了采用图19A、19B和20的检测器的剃须器的操作；图22是根据本发明的一个最佳实施例构成并运行的一个剃须器外壳的部分的剖视图；图23以简化的方式，显示了用在本发明中的毛发切割光束相对于所要切割的毛发的典型横截面尺寸；图24A、24B和24C显示了根据本发明的一个最佳实施例的毛发切割中的各个阶段；图25A和25B显示了在根据本发明的一个最佳实施例的毛发切割中的各个阶段；图26A和26B是时序图，显示了对本发明特别有用的脉冲激光操作的两个替换实施例；且图27A和27B是用在图20的实施例中的电子电路的两个替换实施例的简化示意图。
现在参见图1A、1B和1C，其中显示了根据本发明的一个最佳实施例而构成和运行的辐射剃须器。该剃须器包括一个外壳10，该外壳10在其一个第一端12附近限定了一个毛发进入开口14，并在其一个第二端15附近限定了一个空气出口16。
该剃须器最好包括一个机械胡须修剪器18，以及由操作者控制的三位开关20，后者使用户能够选择关闭状态(0)、辐射剃须(1)或者胡须修剪(2)。
一个胡须收集收容器由标号22表示。还可以设置故障警告显示器24和26。
现在参见图2，其中一般地显示了用在图1A—1C中的剃须装置中的机械元件。一个光源40可以是诸如二极管激光器的相干光源，或者是诸如锆弧灯、氙弧灯或卤灯的非相干光源，并将光束经过一个准直透镜42和多个透镜44而引向棱镜46，而棱镜46引导该光束沿着邻近并大体平行于毛发进入开口14的一条毛发切割路径48行进。当采用非相干光源时，其能量效率可以通过以这样的方式对其进行设计而到达最大，即它发射一平行光束，而后者被位于其下游的光学组件所汇集。或者，该光源可以提供一个会聚光束，该会聚光束可被该光学组件会聚成适于毛发切割的适当光束形状。这两种可能都可以通过对反射镜和/或具有正放大率的、作为光源的整体部分的透镜进行适当的定位来实现，其中考虑了灯丝的位置和设计。
根据本发明的一个实施例，路径48可以终止于一个终端元件50。终端元件50可以是一个光束吸收器并可以包括一个检测器。或者，该光束吸收器可以由一个反射元件所代替，该反射元件对光束进行反射从而提供多条横向的毛发切割路径。在某些情况下，可能需要向终端元件50提供压缩空气流，以使碎屑不会落到其上。这可以用与图2所示的用于棱镜46的方式相类似的方式来实现。
毛发切割路径48所经过的区域的一部分，被构成收容器22(图1B)的一部分的可拆下外壳52所包围。真空泵54的一个入口53与外壳52的内部相耦合，而真空泵54由控制电子装置56控制，并吸取毛发和其他碎屑以使其与设置在外壳52之内的过滤器58相接触，且过滤器58最好被设置在离开毛发切割路径48的位置处。
真空泵54提供了两个空气输出。这种输出中的一个，经过一个空气清洁过滤器60，而被提供到与棱镜46邻近的区域，以将切下的毛发或其他碎屑吹走，并用于保持沿着光源40与棱镜46之间的光路的正气压，从而减小对其的污染。第二个空气输出被提供到邻近光源40和准直透镜42的区域，用于对其进行冷却。该第二空气输出通过空气出口16排出(图1B和1C)。
下面将详细描述控制电子装置56，它至少部分地响应于来自沿着路径48的各种检测器的输入，用于控制光源40和真空泵54的适当运行。
现在参见图3A，它显示了当使用相干光源80(诸如砷化镓二极管激光器)时采用在图1A—1C的剃须装置中的光学元件。相干光源80将一束光经过准直透镜82和多个柱形透镜84而引向棱镜86，而棱镜86使该光束沿着邻近并大体平行于毛发进入开口14的毛发切割路径88行进。
根据本发明的一个实施例，路径88可以终止于一个光束吸收器90，而该光束吸收器90可以包括一个检测器。或者，光束吸收器90可以由一个反射元件所取代，其中该反射元件对该光束进行反射并因而提供了多条横向的毛发切割路径。
参见图3B，它显示了当采用非相干光源100(诸如锆、氙或卤光源)时采用在图1A—1C的剃须装置中的光学元件。
在此实施例中，光源100将一束光引过多个透镜，例如由标号102、103、104和105表示的透镜。这些透镜最好带有覆层或颜色，从而提供对多个窄频带的滤光，诸如750nm和980nm之间的近红外(IR)区、480nm和680nm之间的可见区、以及330nm和480nm之间的紫外(UV)区中的频带。实际滤光频带的半峰值(FWHM)频带宽度一般小于10nm。
例如，透镜102、104和105可以带有覆层或颜色，从而吸收给定波长的光，而透镜103可以带有覆层以反射具有另一给定波长的光。也可以采用具有吸收和/或反射特性的其他适当的透镜组合。
来自光源100的滤光光输出，被棱镜106所反射，而棱镜106使光束沿着邻近并大体平行于毛发进入开口14的毛发切割路径108行进。除了透镜102—105以外，滤光也可以通过采用单独的滤光器来进行。
应该注意的是，透镜103上的滤光器覆层用于沿着离开透镜的方向对光进行反射，并使光进入外壳10的内部。这提供了较为有效的散热效果并防止了各个光学元件或外壳10的特定区域的过热。
现在参见图3C，其中显示了当采用诸如锆、氙或卤光源的非相干光源120时用在图1A—1C的剃须装置中的光学元件的另一个实施例。在此实施例中光源120将一束光射过准直透镜122和多个透镜124，而透镜124没有覆层以象图3B的实施例中那样提供滤光。来自光源120的几乎所有光输出都被棱镜126所反射，而棱镜126使该光束沿着邻近并大体平行于毛发进入开口14的毛发切割路径128行进。
参见图4A和4B，其中以简化的方式显示了图1A—1C的剃须装置的部分。图4A显示了根据本发明的一个最佳实施例采用的可拆下切下毛发收容器组件。
图4A的组件包括一个可拆下收容器130，后者包括一个端壁132，而端壁132上形成有一个突出部或凹槽134，以使其能够被用户抓住并拉出到剃须器的外壳10之外。除了端壁132，收容器130可以由气孔网135构成，而后者由肋136加强。端壁132可与网135相分离，以便于清理收容器。或者，也可以采用任何其他适当的清理设置。最好设置一个微型开关133，以检测收容器130的拆下，并在收容器被拆下时禁止剃须器的运行。气孔网135还能够吸收毛发切割操作中产生的不希望的气味，并最好还吸收而不是反射无意照射在其上的光束。网135一般起着结合图2描述的过滤器58的作用。
一对壁137和138限定了与剃须器外壳10的毛发进入开口14相连通的进入通道139，用于接收切下的毛发。壁137和138是倾斜的，以尽可能地防止大多数的切下的毛发经过进入通道139而排放到收容器130之外，如将要结合图5A和5B而描述的。
收容器130以可滑动的方式啮合在外壳52之内(图2)，且网135最好限定了在上面提到的过滤器58。
图4B显示了用于操作胡须修剪器18(图1B)的机械装置。该装置包括一个离合器140，它包括一个固定在马达55的输出轴142上的第一离合器板141和经过一个轴144而与一个偏心驱动元件145相耦合的第二离合器板143，而偏心驱动元件145与胡须切割刀片147中的凸轮146相啮合。刀片147因而在如箭头148所示的振动运动中相对于静止刀片149而受到驱动。
第二离合器板143借助连接元件151而与三位开关20相耦合，以有选择地操作胡须修剪器18。
现在参见图5A和5B，它们以部分切去的方式显示了图1A—1C的剃须装置处于各个剃须和非剃须取向的情况。可以看出，在剃须中，如图5A所示，切下的毛发经过进入通道139而进入收容器130。当剃须器处于非剃须取向时，如图5B所示，壁137和138的倾斜方向防止了大多数的毛发经过进入通道139而被排放到收容器130之外。
图5B也显示了泵54(图2)所示产生的真空是如何将带有毛发的皮肤表面吸入毛发进入开口14的。
参见图6、7A和7B，它们显示了图1A—1C的剃须装置的毛发接触部分150的最佳实施例，它限定了毛发进入开口14(图1A)。该毛发接触部分150限定了多个毛发进入开口152，所示的这些开口152中的一个正在与毛发接触。剃须装置相对于用户的皮肤的典型的主要运动方向，如箭头153所示。
应该理解的是，图7A和7B所示的结构的目的，是有助于提起毛发从而使其与光束进行切割接触，并使毛发变直，从而使它们能够在尽可能靠近皮肤处被切断。可以看到的是，沿着毛发进入开口152的侧154的设置角度B和C，沿着开口的周边可以彼此不同，如图7A和7B所示。或者，这些开口可以由圆锥形侧壁构成。
参见图8A—8D，它们显示了图6的毛发接触部分所不希望的结构。图8A是沿着图6的VIII—VIII线的剖视图，显示了照射在其上的光束的角区域的界限。
角度A1由以下表达式给出A1＋arctan 0.5h/L角度A2由以下表达式给出A2＝arctan h/L其中L是与光束轴平行的纵向开口；且h是毛发接触部分的厚度，如图8A—8D所示。
可以看到，在图8A—8D所示的不希望的结构中，毛发进入开口150的侧壁与毛发接触部分的平面相垂直。
在所示的结构中，沿着与侧壁154成大于90度的角的方向向开口侧壁154行进的全部光线，最终都到达了由毛发接触部分所部分限定的被包围的区域之外。
图8A和8C显示出，相对于侧壁154的垂直方向以角度A1同A2之间的一个角度A4照射在侧壁154上的光束，被侧壁154所反射并退出该被包围区域。
图8B显示出，其方向处于角度A3(它大于角度A2)的光束，离开该被包围区域而没有照射在侧壁154上。图8D显示出，其方向处于角度A5(它小于A1但相对于侧壁154大于90度)的光束，经历了从侧壁的多次反射，但最终退出了该被包围区域。
现在参见图9A—9C，它们显示了图6所示的毛发接触部分的一种所希望的结构。图9A是沿着图6的VIII—VIII线的剖视图，显示了照射在其上的光束的角度范围的界限。
角度B2由以下表达给出B2＝arctan k/D其中W是在毛发接触部分的外表面处平行于光束轴的纵开口长度；k是毛发接触部分的厚度，如图9A—9C所示；T是在各个单独开口之后的倾斜角；
D是图9A中显示的距离。
可以看到，在图9A至9C的所希望结构中，毛发进入开口150的侧壁162和164从外壳的内部向着其外部向着彼此渐细。
图9A和9B显示出，以大于B2的角B3射向侧壁162的光束，没有照射到侧壁162上并离开了被包围区域。
图9C显示出，其方向处于角度B4—它小于B2—的光束，被侧壁162反射回至被包围区域的内侧。
根据本发明的一个最佳实施例，各个毛发进入开口的相对侧壁164的角的方向与侧壁162的相反但其角度与侧壁162的相等，但它们中的一个从外壳的内部向着外壳的外部向着相对的侧壁渐细。因此，如果光束沿着与以上结合侧壁162描述的方向相反的方向照射在侧壁164上，就会实现相同的效果。
根据本发明的另一个实施例，该毛发进入开口可以具有这样的结构，即它具有圆锥形的侧壁，从而使它们沿着与其平面垂直的任何截面的角构造都是同样的。
参见图10至12B，它们显示了(不一定是成比例的)用于切割毛发的激光束和其能量的高斯分布。图10显示了切割光束270的一般形式，该切割光束270通常被棱镜46所反射(图2)。
P是光束在其与棱镜46的交点处的反射光轴与毛发接触部分的内表面之间的距离，且J是从上述交点至毛发接触部分的最远开口的距离。
图11显示了光束270在光束270的给定位置处的能量高斯分布。通过考虑图12A，可以看到，在图9A至9的情况下，对于T小于或等于0的激光束，(例如图8A至8D的例子)，相当一部分的能量能够离开被包围区域。如果T被选择为大于0，则如图9A至9C的例子所示，只有大约10-6的能量能够离开该被包围区域，如图12B所示。
考虑图12A和12B，可以看到，在该高斯分布中在角度G和B2之间的能量，由于毛发进入开口152的壁的倾斜取向而受到了阻止，因而不能离开该被包围区域，如图9A—9C所示。
参见图13A和13B，可以看到，对于锆、氙或卤光源，在图9A—9C的情况下，即使当T小于或等于0，(例如图8A—8D的例子)相当一部分能量也不能离开该被包围区域。如果T被选定为大于0，则如图9A—9C的例子所示，基本上没有能量能够离开该被包围区域，如图13B所示。
参见图14，它显示了毛发进入开口152的顶边缘280的最佳实施例。如图14所示，顶边缘280的一部分—光束282可以沿着该部分沿着切线方向照射—最好是圆滑的，从而减小衍射(当边缘是尖锐的时，会出现这种衍射)。
图15显示了毛发接触部分300的一种最佳结构，其特征在于限定毛发进入开口302的区域向内并向着离开用户的皮肤的方向被升高，如标号304所表示的。这种结构为用户的皮肤提供了较为平滑的剃须表面，同时保持了毛发进入开口302的侧壁306处于所希望的角度T。或者，可以提供限定毛发进入开口的毛发接触部分，其中该毛发进入开口向外并向着用户的皮肤被提高。
参见图16A和16B，它们显示了可能的剃须器结构。图16A和16B的结构不是最佳的，并将一个毛发接触部分320置于具有较大半径r1的外壳322的部分上，其中半径r1与在外壳的较大区域上延伸的总半径R1相等。
采用这种结构，使得用户容易把外壳相对于其皮肤(如标号324所示)进行错误的定位，从而使毛发接触部分320相对其的位置不是处于最佳，如图16B的例子所示的。图16A中显示了毛发接触部分320的一种理想取向，其中毛发接触部分的平面与皮肤表面324垂直。
参见图17A和17B，它们显示了最佳的剃须器结构。这里，毛发接触部分340周围的区域的半径r2，比相应的外壳342的下部的半径R2小。采用这种结构，外壳相对于皮肤表面344的不适当定位，并不显著地使毛发接触部分离开皮肤表面，如图17B的实施例所示。另外，毛发接触部分340附近较小的外壳半径，使得毛发接触部分被压在并压入到皮肤表面344中，从而在其间保持了充分良好的剃须接触。
参见图18A和18B，它们显示了另一种最佳的剃须器结构。这里，毛发接触部分360周围的区域具有比相应的外壳362的下部的半径R3更小的半径r3。采用这种结构，外壳相对于皮肤表面364的不适当定位，并不使毛发接触部分显著离开皮肤表面，如图18B的实施例所示。这里，毛发接触部分360附近的非常小的外壳半径，使得毛发接触部分能够被容易地压在和压入皮肤表面364中，从而在其之间保持良好的剃须接触。
参见图19A，它显示了图2所示的那种最佳切割光束设置，它还包括多个光束检测器。输入照射光束380的主要部分受到棱镜382的反射，以限定一个切割光束384，该切割光束384大体平行于毛发接触部分386行进并照射到照射光束检测器388上。照射光束380的一个较小部分没有被棱镜382反射，而是被一个下游棱镜390所反射并被透镜392会聚到第二检测器394上。
设置多个检测器的目的，是检验从光源至棱镜的适当光束传播，而这种检验独立于对切割光束384的适当取向的检验。因此，如果表明光束得到了适当的传送但切割光束384的取向不适当，则可以给用户一个显示，表明需要对毛发接触部分386的附近进行清理。另外，且也许是更重要的，如果光束传播不适当，剃须器可以被关闭，直到其得到了有关人员的修理。
参见图19B，它显示了一种最佳的切割光束设置，并包括用于检测辅助测试光束的多个光束检测器。该辅助测试光束借助诸如GaALAs或InGaAsP发光二极管(例如美国加利福尼亚的San Jose的Spectra—Diode Labs(SDL)提供的Mod-el SDL—2380)的辅助光源400，以及相关的光学装置402和分束器404提供的，并使得该装置的成象光学装置的整体性，在将高能量光束照射到其上之前，得到了保证。在此情况下，检测器和检测器光学装置得到选择，以与测试光束相对应，并由标号389、395和393表示。在此情况下，检测器389最好只吸收来自辅助光源400的光并反射来自切割光束的高强度光，从而不致受到它的损坏。
图20显示了剃须器中的皮肤接触检测器410的使用。检测器410与构成电子线路56(图2)的一部分的检测器电子线路412一起运行。在图27A和27B中显示了构成检测器电子线路412的一部分的电路的两个替换实施例。
参见图27A，它显示了一个电路，该电路包括一个电阻桥414，而电阻桥414与构成检测器410的一部分的一对皮肤接触电极416和418相耦合。电阻桥414包括三个电阻420、422和424，它们每一个的电阻值最好是同样的，例如为15KΩ。一个直流电压源417耦合在电阻420与电极416之间的接合点和电阻422与424之间的接合点上。
一个电压放大器426耦合在电阻424与电极418之间的接合点和电阻420与422之间接合点上。该电压放大器的输出被提供到比较器428，该比较器提供一个数字输出。
参见图27B，它显示了一个电子电路，该电路包括一个与一对皮肤电容电极436和438相耦合的电容桥434，这些皮肤电容电极中的一个可以包括毛发接触部分，而其另一个可以构成检测器410的一部分。电容桥434包括三个电容器440、442和444，其每一个最好都具有相同的电容值。一个振荡器447被耦合在电容440与电极436之间的接合点和电容442与444之间的接合点上。
一个电压放大器446被耦合在电容444与电极438之间的接合点和电容440与442之间的接合点上。该电压放大器的输出被提供到比较器448，该比较器提供一个数字输出。
参见图21A和21B，它们显示了一个流程图，显示了在采用图19A、19B和20的检测器的剃须器中的控制电子装置56(图2)的操作。三位开关20(图1B)能够提供并控制两种操作模式。如果选择了胡须修剪器模式，切割光束没有受到启动，且胡须修剪器18运行。
如果选择了剃须器运行模式，输入照射光束380在起始阶段具有低强度。检测器394(图19A)的输出在起始阶段表明光束380的方向是否正确。如果不是，光源40被关断，从而关闭了光束380。一个故障警告显示器24(图1A)发光。整个剃须器的操作随后被禁止，直到它被修理人员所复位。
如果检测器394显示光束380具有正确的方向，检测器388(图10A)显示棱镜382与检测器388之间的切割区是否干净，一个皮肤接触检测器410(图20)显示毛发接触部分是否与用户的皮肤进行毛发切割接触。如果是，则开始剃须操作，且光束380变为高强度。
如果切割区不清洁，一个故障警告显示器26(图1A)发光。用户此时可以用刷子或其他适当的工具对切割区进行清理。如果故障警告显示器在清理之后熄灭且接收到了皮肤接触检测器410显示，则开始剃须操作，且光束380变到高强度。
如果故障警告显示器26在清理之后仍然发光，则可以再一次试图清理切割区。如果成功，则故障警告显示器26熄灭，并接收到皮肤接触检测器410显示，则开始剃须操作，如上所述。
如果故障警告显示器26在进一步清理之后仍然发光，则可以清理或更换收容器22。在拆下收容器22时，微型开关133(图4A)的动作应该使剃须器关闭。如果剃须器由于故障而没有被关闭，则切割光束380也应该被立即关闭。在另一种情况下，在清理了收容器之后，用户可以重新接通剃须器并重新开始操作。
只要检测器410显示毛发接触部分处于与用户的皮肤毛发切割接触的状态，剃须操作就能够进行。在与皮肤的毛发切割接触中断了至少预定的时间(诸如100毫秒)时，切割光束被关断。在切割光束被关断之后，且经过适当延迟之后，该光束以低强度运行。随后，只有在从检测器388和410接收到肯定的显示时，该光束才变到高强度。
以上描述了根据图19A的实施例的剃须器的操作。图19B的实施例的操作也是类似的，其中光源的低能量操作被辅助光源400的运行所取代，以判定切割区是否干净。
根据本发明的一个替换实施例(它不是最佳的)，可以消除各种检测器。在此情况下，以上结合图21A和21B所描述的功能被降低了。
参见图22，它是根据本发明的一个最佳实施例构成和操作的剃须器外壳的一部分的剖视图。这里，可以看到，毛发接触部分420被形成为插入外壳422的较薄部分，并具有不均匀的厚度。以此方式，毛发接触部分420的机械强度得到了最大增加，而与切割光束384相邻的毛发接触部分被保持在较小的厚度。或者，毛发接触部分420可以与外壳422的全部或一部分组成一个整体。
参见图23，它以简化的方式显示了用在本发明中的激光光源的毛发切割光束384(图19A)相对于所要切割的毛发的典型横截面尺寸。对于激光和锆、氙或卤光源，光束的宽度都比其沿着所要切割的毛发的轴线的深度大，最好至少大1倍。
在图23中，可以看到，当采用激光器时，光束的宽度最好大约为0.5mm且其厚度(沿着所要切割的毛发的轴线)一般可以是0.2mm。该切割光束的横截面一般是矩形或椭圆的，并用标号430表示。由标号432表示的一或多根毛发，可以在任何时刻处于该切割光束处。也可以提供其他任何适当的切割光束横截面。应该理解的是，虽然在图23中的切割光束被显示为完全准直的光束，实际上它是会聚光束并呈现有没有显示出的发散性。
参见图24A、24B和24C，它们显示了根据本发明的一个实施例的毛发切割的各个阶段。图24A、24B和24C显示出，利用根据本发明的激光束切割毛发，最好使毛发的部分440被吹走，留下附着在皮肤上的部分442和脱落毛发的另一部分444(将被收容器22(图1B)所收集)。
参见图25A和25B，它们显示了根据本发明的另一实施例的毛发切割的各个阶段。这里，毛发只被切切割成两段。这种结果，根据所用的激光或其他光源的功率，并根据所要切割的毛发的颜色或其他特性，能够取代图24A—24C所示的结果。
本发明的一个具体特征，是根据本发明的、如图24A—24C或图25A和25B所示的切割，提供了对附着在皮肤上的毛发的较为圆滑且不那么尖锐的切割，从而为用户提供了平滑的感觉。
剃须的平滑性，由于它取决于剩在用户的皮肤上的切割端的结构，因而会受到所用的切割光束的性质和时序的影响。图26A和26B是时序图，它们显示了对本发明特别有用的脉冲激光操作的两个替换实施例，通过实验发现这两个实施例在使毛发切割圆滑方面提供了满意的结果。
在图26A的实施例中，采用了一系列分立的多电平脉冲，其每一个都具有10毫秒的典型持续时间。在图26B的实施例中，提供了具有连续变化电平的脉冲，其周期为大约13毫秒。在两种情况下，脉冲的高功率部分都具有最好为约2毫秒的时续时间，脉冲的低功率部分有大约8毫秒的持续时间，且这些脉冲最好有约为3毫秒的间隔。高功率部分与低功率部分之间的最佳功率比大约为2—3∶1。
应该理解的是，根据本发明的一个最佳实施例，可以采用具有任何适当形状的波形和脉冲时序。
本领域的人员应该理解的是，本发明不仅限于以上所具体显示和描述的内容。本发明的范围由所附权利要求书限定，且本发明的范围包括以上所述的实施例的等价实施例。
权利要求
1.毛发切割装置，包括外壳；设置在该外壳中的非相干光源；在该外壳上限定的毛发进入开口，用于使所要切割的毛发能够进入该外壳；以及光学装置，用于使来自所述非相干光源的所述非相干光沿着与所述毛发进入开口相邻的一条毛发切割路径行进，以切割所述毛发。
2.毛发切割装置，包括外壳；设置在该外壳中的相干光源；在该外壳上限定的毛发进入开口，用于使所要切割的毛发能够进入该外壳；以及光学装置，用于将来自所述相干光源的所述相干光沿着与所述毛发进入开口相邻的一条毛发切割路径行进以将所述毛发切割成多段，从而使所述毛发的一部分仍然附着在用户的皮肤上，并使其另一部分保持完好并与用户的皮肤相分离。
3.根据权利要求1或2的毛发切割装置，进一步包括设置在所述外壳中的中的胡须修剪器。
4.根据前述任何一项权利要求的毛发切割装置，进一步包括以可拆下的方式设置在所述外壳中的一个切下毛发收容器。
5.根据权利要求4的毛发切割装置，还包括设置在所述外壳中的一个流体泵，用于提供一个流体流，该流体流将切下的毛发吸入所述收容器。
6.根据权利要求5的毛发切割装置，其中所述流体泵还提供流向所述光学装置的流体流，该流体流用于使所述光学装置的至少一部分不受脏物的污染。
7.根据权利要求5和6的毛发切割装置，其中所述流体泵还提供了流向所述光源和所述光学装置的流体流，用于对其进行冷却。
8.根据权利要求5—7中的任何一项的毛发切割装置，还包括为所述流体泵提供动力的电马达。
9.根据权利要求3和8的毛发切割装置，其中所述电马达还为所述胡须修剪器提供动力。
10.根据前述任何一项权利要求的毛发切割装置，还包括控制所述光源的运行的电子控制电路。
11.根据权利要求10的毛发切割装置，其中所述电子控制电路包括至少一个用于确定所述光的正确取向的检测器，且其中所述电子控制电路在所述光的取向不正确的情况下进行操作以修正或终止所述光源的运行。
12.根据权利要求10和11的毛发切割装置，其中所述电子控制电路包括至少一个用于确定外壳与用户皮肤之间的操作接触的检测器，且其中所述电子控制电路在没有所述操作接触的情况下进行操作以修正或终止所述光源的运行。
13.根据前述任何一项权利要求的毛发切割装置，其中所述毛发进入开口限定了多个毛发进入开口。
14.根据权利要求13的毛发切割装置，其中所述毛发进入开口带有渐细的侧壁，这些侧壁被适当地设置以使来自所述光源并照射在其上的光不会被其反射到外壳之外。
15.根据前述权利要求中的任何一项的毛发切割装置，其中所述毛发进入开口位于沿着外壳的一个位置处，在该位置处外壳在至少一个平面中的曲率半径至少小于外壳的大多数其余部分的曲率半径。
16.根据前述权利要求中的任何一项的毛发切割装置，其中所述毛发进入开口包括至少一个部分—该部分的厚度至少小于外壳的大多数其余部分的厚度。
17.根据前述权利要求中的任何一项的毛发切割装置，其中所述光学装置提供照射在所要切割的毛发上的光束以对毛发进行切割，所述光束的宽度超过了其沿着所述毛发切割路径的高度。
18.根据权利要求17的毛发切割装置，其中光束和毛发具有适当的取向，从而使光束能够沿着其宽度同时照射在多根毛发上，且其在每根毛发上的照射范围与光束的高度大体上相等。
19.根据前述权利要求中的任何一项的毛发切割装置，还包括光源运行电路，用于使所述光源以多个较短的高能脉冲的方式发光。
20.根据权利要求19的毛发切割装置，其中各个较短高能脉冲具有适当的结构以产生至少部分圆滑的毛发发根。
21.根据权利要求4的毛发切割装置，其中所述收容器包括带有气味吸收功能的空气可透过过滤器。
22.根据权利要求4的毛发切割装置，其中所述收容器包括一个进入通道，该进入通道具有适当的结构以防止切下的毛发容易通过其离开所述收容器。
23.根据权利要求13的毛发切割装置，其中所述毛发进入开口带有渐细的侧壁，这些渐细的侧壁被适当地设置以有助于将毛发提起而与所述路径相切割接触。
24.一种毛发切割方法，包括提供设置在一个外壳中的非相干光源，该外壳带有用于使所要切割的毛发进入该外壳的毛发进入开口；使来自所述光源的光沿着与所述毛发进入开口相邻的一条毛发切割路径行进，以切割所述毛发。
25.一种毛发切割方法，包括提供设置在一个外壳中的光源，该外壳带有用于使所要切割的毛发进入该外壳的毛发进入开口；以及使来自所述光源的光沿着与所述毛发进入开口的毛发切割路径行进，以将所述毛发切割成多段，从而使所述毛发的一部分仍然附着在用户的皮肤上并使其另一部分保持完好并与用户的皮肤相分离。
26.根据权利要求24或25的方法，还包括提供一个流体流，该流体流将切下的毛发吸入所述收容器。
27.根据权利要求24—26中任何一项的方法，还包括提供一个流向所述光学装置的流体流，该流体流用于使所述光学装置的至少一部分不受脏物的污染。
28.根据权利要求24至26中的任何一项的方法，还包括提供流向所述光源和所述光学装置中的至少一个以对其进行冷却的流体流。
29.根据权利要求24—28中的任何一项的方法，还包括确定所述光的正确取向，并在该取向不正确的情况下修正或终止所述光源的运行。
30.根据权利要求24—29中的任何一项的方法，还包括确定外壳与用户皮肤之间的操作接触，并在没有该操作接触的情况下修正或终止所述光源的运行。
31.根据权利要求24—30中的任何一项的方法，其中使光束和毛发具有适当的取向，以使光束能够沿着其宽度方向同时照射在多根毛发上，并使其在每根毛发上的照射范围大体上与该光束的高度相等。
32.根据权利要求24—31中的任何一项的方法，还包括使所述光源以多个较短的高能脉冲的方式发光。
全文摘要
本发明公布了一种毛发切割设备，它包括一个外壳；设置在该外壳中的一个非相干光源；限定在该外壳中的一条毛发进入开口，用于使所要切割的毛发能够进入该外壳；以及，光学装置，用于使来自所述非相干光源的非相干光沿着与所述毛发进入开口相邻的一条毛发切割路径行进，以切割所述毛发。
文档编号B26B19/06GK1117908SQ9510608
公开日1996年3月6日 申请日期1995年6月2日 优先权日1994年6月2日
发明者埃利奥特·考尔曼 申请人:埃利奥特·考尔曼