專利名稱：毛發(fā)切割裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及輻射剃須器。
在專利文獻中已經(jīng)提出了激光剃須器。以下的參考文獻代表了有關(guān)專利領(lǐng)域中的現(xiàn)有技術(shù)。
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；公開的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。
本發(fā)明的目的，是提供改進的毛發(fā)切割裝置。
因此，根據(jù)本發(fā)明，提供了毛發(fā)切割裝置的一個最佳實施例，它包括一個外殼；設(shè)置在該外殼中的非相干光源；限定在該外殼中的一個毛發(fā)進入開口，用于使將要被切割的毛發(fā)進入外殼；以及光學裝置，用于使來自非相干光源的非相干光沿著與該毛發(fā)進入開口相鄰的毛發(fā)切割路徑行進以切割毛發(fā)。
根據(jù)本發(fā)明的一個最佳實施例，還提供了一種毛發(fā)切割裝置，它包括一個外殼；設(shè)置在該外殼中的相干光源；限定在該外殼中的毛發(fā)進入開口，用于使所要切割的毛發(fā)進入該外殼；以及光學裝置，用于使來自相干光源的相干光沿著與毛發(fā)進入開口相鄰的毛發(fā)切割路徑行進，以將毛發(fā)切割成多段，從而使這些毛發(fā)的一部分仍然附著在用戶的皮膚上而其另一部分保持完好并與皮膚分離。
該毛發(fā)切割設(shè)備最好包括設(shè)置在該外殼中的胡須修剪器。
根據(jù)本發(fā)明的一個最佳實施例，該毛發(fā)切割設(shè)備還包括一個以可拆下的方式設(shè)置在該外殼中的切割毛發(fā)收容器。
該毛發(fā)切割裝置最好還包括設(shè)置該該外殼中的一個流體泵，用于提供將切下的毛發(fā)吸入該收容器的流體流。該流體泵最好還提供流向該光學裝置的流體流，以至少使該光學裝置的一部分保持清潔。另外，該流體泵最好還提供流向光源和/或光學裝置的流體流以對其進行冷卻。
該流體泵最好由一個電馬達提供動力，而該馬達最好也為胡須修剪器提供動力。
該毛發(fā)切割裝置最好還包括控制光源的運行的電子控制電路。該電子控制電路最好包括至少一個用于確定光的正確取向的檢測器，且其中電子控制電路能夠在光的取向不正確的情況下運行，以修正或終止光源的運行。
根據(jù)本發(fā)明的最佳實施例，該電子控制電路包括至少一個用于確定外殼與用戶的皮膚之間的操作接觸的檢測器，且其中該電子控制電路能夠在光的取向不正確的情況下運行以修正或終止光源的運行。
該毛發(fā)進入開口最好限定了多個毛發(fā)進入開口。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，該毛發(fā)進入開口具有漸細的側(cè)壁，該側(cè)壁得到適當?shù)脑O(shè)置從而使來自光源并照射在其上的光不會被其反射到外殼以外。
在本發(fā)明的一個實施例中，毛發(fā)進入開口位于沿著外殼的一個位置上，在該位置上的外殼至少在一個平面中的曲率半徑至少小于外殼的其余大多數(shù)部分的曲率半徑。
該毛發(fā)進入開口最好還包括至少一個部分—該部分的厚度至少小于外殼的大多數(shù)其余部分的厚度。
該毛發(fā)切割設(shè)備最好包括光學裝置，該光學裝置提供了照射在所要切割的毛發(fā)上以切割這些毛發(fā)的光束，該光束的寬度超過了其沿著毛發(fā)切割路徑的高度。
根據(jù)本發(fā)明的一個最佳實施例，光束和毛發(fā)具有適當?shù)娜∠颍瑥亩构馐梢匝刂鋵挾确较蛲瑫r照射在多根毛發(fā)上，并使得其對每一根毛發(fā)的照射程度與該光束的高度大體相等。
該毛發(fā)切割設(shè)備最好還包括使光源以多個較短的高能脈沖的方式發(fā)光的光源運行電路。各個較短的高能脈沖最好具有適當?shù)慕Y(jié)構(gòu)，以產(chǎn)生至少部分圓滑的毛發(fā)發(fā)根。
根據(jù)本發(fā)明的一個最佳實施例，該毛發(fā)切割設(shè)備最好包括一個收容器，且該收容器包括一個具有氣味吸收功能的空氣可透過過濾器。該收容器最好包括一個進入通道，該進入通道具有適當?shù)慕Y(jié)構(gòu)以防止切下的毛發(fā)通過它而從收容器中泄出。
根據(jù)本發(fā)明的一個最佳實施例，進入開口具有漸細的側(cè)壁，以有助于將毛發(fā)抬起而與通道進行切割接觸。
根據(jù)本發(fā)明的一個最佳實施例，還提供了一種毛發(fā)切割方法，它包括提供設(shè)置在一個外殼中的非相干光源，該外殼具有用于使所要切割的毛發(fā)進入外殼的毛發(fā)進入開口；以及使來自非相干光源的非相干光沿著與毛發(fā)進入開口相鄰的毛發(fā)切割路徑行進以切割這些毛發(fā)。
根據(jù)本發(fā)明的一個最佳實施例，還提供了一種毛發(fā)切割方法，包括提供設(shè)置在一個外殼中的光源，該外殼具有一個毛發(fā)進入開口以使所要切割的毛發(fā)能夠進入該外殼；以及使來自非相干光源的非相干光沿著與毛發(fā)進入開口相鄰的毛發(fā)切割路徑行進，以將這些毛發(fā)切割成多段，從而使這些毛發(fā)的一部分仍然附著在用戶的皮膚上，且其另一部分保持完好并與用戶的皮膚相分離。
上述方法最好還包括提供一股流體流，該流體流執(zhí)行以下功能中的至少一種將切下的毛發(fā)吸入到收容器中；保持光學裝置的至少一部分的清潔；以及對光源和光學裝置中的至少一個進行冷卻。
該方法最好還包括確定光的正確取向并在其取向不正確的情況下修正或終止光源的運行。
該方法最好還包括判定外殼與用戶皮膚之間的操作接觸，且在沒有操作接觸的情況下修正或終止光源的運行。
該方法最好還包括使光源以多個較短的高能脈沖的方式發(fā)光。
通過以下結(jié)合附圖所進行的詳細描述，將能夠?qū)Ρ景l(fā)明有更好的理解。在附圖中

圖1A、1B和1C顯示了根據(jù)本發(fā)明的最佳實施例的剃須裝置；圖2一般地顯示了圖1A—1C的剃須裝置中所用的光學、電子和機械部件；圖3A、3B和3C一般地顯示了用在圖1A—1C的、根據(jù)本發(fā)明的三個替換實施例的剃須裝置中的光學裝置；圖4A和4B以簡化的方式顯示了圖1A—3C的剃須裝置的部分；圖5A和5B以部分切去的方式顯示了處于各個剃須和非剃須取向的圖1A—1C的剃須裝置；圖6是圖1A—1C的剃須裝置的、處于毛發(fā)接觸狀態(tài)時的毛發(fā)接觸部分；圖7A和7B分別是沿著圖6中的A—A和B—B線的剖視圖；圖8A顯示了不希望的理論結(jié)構(gòu)，諸如可能沿著圖6的VIII—VIII線得到的，顯示了照射在其上的光束的角度范圍的界限；圖8B、8C和8D顯示了圖8A的不希望的結(jié)構(gòu)的各種光束的光束路徑；圖9A是通常沿著圖6的A—A線的剖視圖，顯示了在所希望的結(jié)構(gòu)中照射在其上的光束的角度范圍的界限；圖9B和9C顯示了圖9A的實施例中各種光束的光束路徑；圖10以簡化的方式，顯示了在根據(jù)本發(fā)明的一個最佳實施例中用于切割毛發(fā)的激光束；圖11以簡化的方式顯示了圖10的激光束的能量的高斯分布；圖12A和12B顯示了在圖10的實施例中，在毛發(fā)進入開口的壁的不同設(shè)置角度下，被允許經(jīng)過毛發(fā)進入開口152而離開外殼的激光束能量的相對部分；圖13A和13B顯示了在圖10的實施例中，在毛發(fā)進入開口的壁的不同設(shè)置角度下，被允許經(jīng)過毛發(fā)進入開口152而逃脫外殼的非相干光束能量的相對部分；圖14顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個最佳實施例的毛發(fā)進入開口的圓滑的頂邊；圖15顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個最佳實施例的包括毛發(fā)進入開口的毛發(fā)接觸部分的最佳結(jié)構(gòu)；
圖16A和16B顯示了可能的剃須器結(jié)構(gòu)；圖17A和17B顯示了最佳的剃須器結(jié)構(gòu)；圖18A和18B顯示了另一種最佳剃須器結(jié)構(gòu)；圖19A顯示了一種最佳的切割光束設(shè)置，它也包括多個光束檢測器；圖19B顯示了一種最佳的切割光束設(shè)置，它也包括檢測輔助測試光束的多個光束檢測器；圖20顯示了在根據(jù)本發(fā)明的一個最佳實施例中的剃須器中皮膚接觸檢測器的設(shè)置；圖21A和21B一起提供了一個流程圖，顯示了采用圖19A、19B和20的檢測器的剃須器的操作；圖22是根據(jù)本發(fā)明的一個最佳實施例構(gòu)成并運行的一個剃須器外殼的部分的剖視圖；圖23以簡化的方式，顯示了用在本發(fā)明中的毛發(fā)切割光束相對于所要切割的毛發(fā)的典型橫截面尺寸；圖24A、24B和24C顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個最佳實施例的毛發(fā)切割中的各個階段；圖25A和25B顯示了在根據(jù)本發(fā)明的一個最佳實施例的毛發(fā)切割中的各個階段；圖26A和26B是時序圖，顯示了對本發(fā)明特別有用的脈沖激光操作的兩個替換實施例；且圖27A和27B是用在圖20的實施例中的電子電路的兩個替換實施例的簡化示意圖。
現(xiàn)在參見圖1A、1B和1C，其中顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個最佳實施例而構(gòu)成和運行的輻射剃須器。該剃須器包括一個外殼10，該外殼10在其一個第一端12附近限定了一個毛發(fā)進入開口14，并在其一個第二端15附近限定了一個空氣出口16。
該剃須器最好包括一個機械胡須修剪器18，以及由操作者控制的三位開關(guān)20，后者使用戶能夠選擇關(guān)閉狀態(tài)(0)、輻射剃須(1)或者胡須修剪(2)。
一個胡須收集收容器由標號22表示。還可以設(shè)置故障警告顯示器24和26。
現(xiàn)在參見圖2，其中一般地顯示了用在圖1A—1C中的剃須裝置中的機械元件。一個光源40可以是諸如二極管激光器的相干光源，或者是諸如鋯弧燈、氙弧燈或鹵燈的非相干光源，并將光束經(jīng)過一個準直透鏡42和多個透鏡44而引向棱鏡46，而棱鏡46引導(dǎo)該光束沿著鄰近并大體平行于毛發(fā)進入開口14的一條毛發(fā)切割路徑48行進。當采用非相干光源時，其能量效率可以通過以這樣的方式對其進行設(shè)計而到達最大，即它發(fā)射一平行光束，而后者被位于其下游的光學組件所匯集?；蛘?，該光源可以提供一個會聚光束，該會聚光束可被該光學組件會聚成適于毛發(fā)切割的適當光束形狀。這兩種可能都可以通過對反射鏡和/或具有正放大率的、作為光源的整體部分的透鏡進行適當?shù)亩ㄎ粊韺崿F(xiàn)，其中考慮了燈絲的位置和設(shè)計。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，路徑48可以終止于一個終端元件50。終端元件50可以是一個光束吸收器并可以包括一個檢測器?；蛘?，該光束吸收器可以由一個反射元件所代替，該反射元件對光束進行反射從而提供多條橫向的毛發(fā)切割路徑。在某些情況下，可能需要向終端元件50提供壓縮空氣流，以使碎屑不會落到其上。這可以用與圖2所示的用于棱鏡46的方式相類似的方式來實現(xiàn)。
毛發(fā)切割路徑48所經(jīng)過的區(qū)域的一部分，被構(gòu)成收容器22(圖1B)的一部分的可拆下外殼52所包圍。真空泵54的一個入口53與外殼52的內(nèi)部相耦合，而真空泵54由控制電子裝置56控制，并吸取毛發(fā)和其他碎屑以使其與設(shè)置在外殼52之內(nèi)的過濾器58相接觸，且過濾器58最好被設(shè)置在離開毛發(fā)切割路徑48的位置處。
真空泵54提供了兩個空氣輸出。這種輸出中的一個，經(jīng)過一個空氣清潔過濾器60，而被提供到與棱鏡46鄰近的區(qū)域，以將切下的毛發(fā)或其他碎屑吹走，并用于保持沿著光源40與棱鏡46之間的光路的正氣壓，從而減小對其的污染。第二個空氣輸出被提供到鄰近光源40和準直透鏡42的區(qū)域，用于對其進行冷卻。該第二空氣輸出通過空氣出口16排出(圖1B和1C)。
下面將詳細描述控制電子裝置56，它至少部分地響應(yīng)于來自沿著路徑48的各種檢測器的輸入，用于控制光源40和真空泵54的適當運行。
現(xiàn)在參見圖3A，它顯示了當使用相干光源80(諸如砷化鎵二極管激光器)時采用在圖1A—1C的剃須裝置中的光學元件。相干光源80將一束光經(jīng)過準直透鏡82和多個柱形透鏡84而引向棱鏡86，而棱鏡86使該光束沿著鄰近并大體平行于毛發(fā)進入開口14的毛發(fā)切割路徑88行進。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，路徑88可以終止于一個光束吸收器90，而該光束吸收器90可以包括一個檢測器?；蛘?，光束吸收器90可以由一個反射元件所取代，其中該反射元件對該光束進行反射并因而提供了多條橫向的毛發(fā)切割路徑。
參見圖3B，它顯示了當采用非相干光源100(諸如鋯、氙或鹵光源)時采用在圖1A—1C的剃須裝置中的光學元件。
在此實施例中，光源100將一束光引過多個透鏡，例如由標號102、103、104和105表示的透鏡。這些透鏡最好帶有覆層或顏色，從而提供對多個窄頻帶的濾光，諸如750nm和980nm之間的近紅外(IR)區(qū)、480nm和680nm之間的可見區(qū)、以及330nm和480nm之間的紫外(UV)區(qū)中的頻帶。實際濾光頻帶的半峰值(FWHM)頻帶寬度一般小于10nm。
例如，透鏡102、104和105可以帶有覆層或顏色，從而吸收給定波長的光，而透鏡103可以帶有覆層以反射具有另一給定波長的光。也可以采用具有吸收和/或反射特性的其他適當?shù)耐哥R組合。
來自光源100的濾光光輸出，被棱鏡106所反射，而棱鏡106使光束沿著鄰近并大體平行于毛發(fā)進入開口14的毛發(fā)切割路徑108行進。除了透鏡102—105以外，濾光也可以通過采用單獨的濾光器來進行。
應(yīng)該注意的是，透鏡103上的濾光器覆層用于沿著離開透鏡的方向?qū)膺M行反射，并使光進入外殼10的內(nèi)部。這提供了較為有效的散熱效果并防止了各個光學元件或外殼10的特定區(qū)域的過熱。
現(xiàn)在參見圖3C，其中顯示了當采用諸如鋯、氙或鹵光源的非相干光源120時用在圖1A—1C的剃須裝置中的光學元件的另一個實施例。在此實施例中光源120將一束光射過準直透鏡122和多個透鏡124，而透鏡124沒有覆層以象圖3B的實施例中那樣提供濾光。來自光源120的幾乎所有光輸出都被棱鏡126所反射，而棱鏡126使該光束沿著鄰近并大體平行于毛發(fā)進入開口14的毛發(fā)切割路徑128行進。
參見圖4A和4B，其中以簡化的方式顯示了圖1A—1C的剃須裝置的部分。圖4A顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個最佳實施例采用的可拆下切下毛發(fā)收容器組件。
圖4A的組件包括一個可拆下收容器130，后者包括一個端壁132，而端壁132上形成有一個突出部或凹槽134，以使其能夠被用戶抓住并拉出到剃須器的外殼10之外。除了端壁132，收容器130可以由氣孔網(wǎng)135構(gòu)成，而后者由肋136加強。端壁132可與網(wǎng)135相分離，以便于清理收容器。或者，也可以采用任何其他適當?shù)那謇碓O(shè)置。最好設(shè)置一個微型開關(guān)133，以檢測收容器130的拆下，并在收容器被拆下時禁止剃須器的運行。氣孔網(wǎng)135還能夠吸收毛發(fā)切割操作中產(chǎn)生的不希望的氣味，并最好還吸收而不是反射無意照射在其上的光束。網(wǎng)135一般起著結(jié)合圖2描述的過濾器58的作用。
一對壁137和138限定了與剃須器外殼10的毛發(fā)進入開口14相連通的進入通道139，用于接收切下的毛發(fā)。壁137和138是傾斜的，以盡可能地防止大多數(shù)的切下的毛發(fā)經(jīng)過進入通道139而排放到收容器130之外，如將要結(jié)合圖5A和5B而描述的。
收容器130以可滑動的方式嚙合在外殼52之內(nèi)(圖2)，且網(wǎng)135最好限定了在上面提到的過濾器58。
圖4B顯示了用于操作胡須修剪器18(圖1B)的機械裝置。該裝置包括一個離合器140，它包括一個固定在馬達55的輸出軸142上的第一離合器板141和經(jīng)過一個軸144而與一個偏心驅(qū)動元件145相耦合的第二離合器板143，而偏心驅(qū)動元件145與胡須切割刀片147中的凸輪146相嚙合。刀片147因而在如箭頭148所示的振動運動中相對于靜止刀片149而受到驅(qū)動。
第二離合器板143借助連接元件151而與三位開關(guān)20相耦合，以有選擇地操作胡須修剪器18。
現(xiàn)在參見圖5A和5B，它們以部分切去的方式顯示了圖1A—1C的剃須裝置處于各個剃須和非剃須取向的情況?？梢钥闯觯谔觏氈?，如圖5A所示，切下的毛發(fā)經(jīng)過進入通道139而進入收容器130。當剃須器處于非剃須取向時，如圖5B所示，壁137和138的傾斜方向防止了大多數(shù)的毛發(fā)經(jīng)過進入通道139而被排放到收容器130之外。
圖5B也顯示了泵54(圖2)所示產(chǎn)生的真空是如何將帶有毛發(fā)的皮膚表面吸入毛發(fā)進入開口14的。
參見圖6、7A和7B，它們顯示了圖1A—1C的剃須裝置的毛發(fā)接觸部分150的最佳實施例，它限定了毛發(fā)進入開口14(圖1A)。該毛發(fā)接觸部分150限定了多個毛發(fā)進入開口152，所示的這些開口152中的一個正在與毛發(fā)接觸。剃須裝置相對于用戶的皮膚的典型的主要運動方向，如箭頭153所示。
應(yīng)該理解的是，圖7A和7B所示的結(jié)構(gòu)的目的，是有助于提起毛發(fā)從而使其與光束進行切割接觸，并使毛發(fā)變直，從而使它們能夠在盡可能靠近皮膚處被切斷?？梢钥吹降氖?，沿著毛發(fā)進入開口152的側(cè)154的設(shè)置角度B和C，沿著開口的周邊可以彼此不同，如圖7A和7B所示?；蛘?，這些開口可以由圓錐形側(cè)壁構(gòu)成。
參見圖8A—8D，它們顯示了圖6的毛發(fā)接觸部分所不希望的結(jié)構(gòu)。圖8A是沿著圖6的VIII—VIII線的剖視圖，顯示了照射在其上的光束的角區(qū)域的界限。
角度A1由以下表達式給出A1＋arctan 0.5h/L角度A2由以下表達式給出A2＝arctan h/L其中L是與光束軸平行的縱向開口；且h是毛發(fā)接觸部分的厚度，如圖8A—8D所示。
可以看到，在圖8A—8D所示的不希望的結(jié)構(gòu)中，毛發(fā)進入開口150的側(cè)壁與毛發(fā)接觸部分的平面相垂直。
在所示的結(jié)構(gòu)中，沿著與側(cè)壁154成大于90度的角的方向向開口側(cè)壁154行進的全部光線，最終都到達了由毛發(fā)接觸部分所部分限定的被包圍的區(qū)域之外。
圖8A和8C顯示出，相對于側(cè)壁154的垂直方向以角度A1同A2之間的一個角度A4照射在側(cè)壁154上的光束，被側(cè)壁154所反射并退出該被包圍區(qū)域。
圖8B顯示出，其方向處于角度A3(它大于角度A2)的光束，離開該被包圍區(qū)域而沒有照射在側(cè)壁154上。圖8D顯示出，其方向處于角度A5(它小于A1但相對于側(cè)壁154大于90度)的光束，經(jīng)歷了從側(cè)壁的多次反射，但最終退出了該被包圍區(qū)域。
現(xiàn)在參見圖9A—9C，它們顯示了圖6所示的毛發(fā)接觸部分的一種所希望的結(jié)構(gòu)。圖9A是沿著圖6的VIII—VIII線的剖視圖，顯示了照射在其上的光束的角度范圍的界限。
角度B2由以下表達給出B2＝arctan k/D其中W是在毛發(fā)接觸部分的外表面處平行于光束軸的縱開口長度；k是毛發(fā)接觸部分的厚度，如圖9A—9C所示；T是在各個單獨開口之后的傾斜角；
D是圖9A中顯示的距離。
可以看到，在圖9A至9C的所希望結(jié)構(gòu)中，毛發(fā)進入開口150的側(cè)壁162和164從外殼的內(nèi)部向著其外部向著彼此漸細。
圖9A和9B顯示出，以大于B2的角B3射向側(cè)壁162的光束，沒有照射到側(cè)壁162上并離開了被包圍區(qū)域。
圖9C顯示出，其方向處于角度B4—它小于B2—的光束，被側(cè)壁162反射回至被包圍區(qū)域的內(nèi)側(cè)。
根據(jù)本發(fā)明的一個最佳實施例，各個毛發(fā)進入開口的相對側(cè)壁164的角的方向與側(cè)壁162的相反但其角度與側(cè)壁162的相等，但它們中的一個從外殼的內(nèi)部向著外殼的外部向著相對的側(cè)壁漸細。因此，如果光束沿著與以上結(jié)合側(cè)壁162描述的方向相反的方向照射在側(cè)壁164上，就會實現(xiàn)相同的效果。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，該毛發(fā)進入開口可以具有這樣的結(jié)構(gòu)，即它具有圓錐形的側(cè)壁，從而使它們沿著與其平面垂直的任何截面的角構(gòu)造都是同樣的。
參見圖10至12B，它們顯示了(不一定是成比例的)用于切割毛發(fā)的激光束和其能量的高斯分布。圖10顯示了切割光束270的一般形式，該切割光束270通常被棱鏡46所反射(圖2)。
P是光束在其與棱鏡46的交點處的反射光軸與毛發(fā)接觸部分的內(nèi)表面之間的距離，且J是從上述交點至毛發(fā)接觸部分的最遠開口的距離。
圖11顯示了光束270在光束270的給定位置處的能量高斯分布。通過考慮圖12A，可以看到，在圖9A至9的情況下，對于T小于或等于0的激光束，(例如圖8A至8D的例子)，相當一部分的能量能夠離開被包圍區(qū)域。如果T被選擇為大于0，則如圖9A至9C的例子所示，只有大約10-6的能量能夠離開該被包圍區(qū)域，如圖12B所示。
考慮圖12A和12B，可以看到，在該高斯分布中在角度G和B2之間的能量，由于毛發(fā)進入開口152的壁的傾斜取向而受到了阻止，因而不能離開該被包圍區(qū)域，如圖9A—9C所示。
參見圖13A和13B，可以看到，對于鋯、氙或鹵光源，在圖9A—9C的情況下，即使當T小于或等于0，(例如圖8A—8D的例子)相當一部分能量也不能離開該被包圍區(qū)域。如果T被選定為大于0，則如圖9A—9C的例子所示，基本上沒有能量能夠離開該被包圍區(qū)域，如圖13B所示。
參見圖14，它顯示了毛發(fā)進入開口152的頂邊緣280的最佳實施例。如圖14所示，頂邊緣280的一部分—光束282可以沿著該部分沿著切線方向照射—最好是圓滑的，從而減小衍射(當邊緣是尖銳的時，會出現(xiàn)這種衍射)。
圖15顯示了毛發(fā)接觸部分300的一種最佳結(jié)構(gòu)，其特征在于限定毛發(fā)進入開口302的區(qū)域向內(nèi)并向著離開用戶的皮膚的方向被升高，如標號304所表示的。這種結(jié)構(gòu)為用戶的皮膚提供了較為平滑的剃須表面，同時保持了毛發(fā)進入開口302的側(cè)壁306處于所希望的角度T?；蛘撸梢蕴峁┫薅l(fā)進入開口的毛發(fā)接觸部分，其中該毛發(fā)進入開口向外并向著用戶的皮膚被提高。
參見圖16A和16B，它們顯示了可能的剃須器結(jié)構(gòu)。圖16A和16B的結(jié)構(gòu)不是最佳的，并將一個毛發(fā)接觸部分320置于具有較大半徑r1的外殼322的部分上，其中半徑r1與在外殼的較大區(qū)域上延伸的總半徑R1相等。
采用這種結(jié)構(gòu)，使得用戶容易把外殼相對于其皮膚(如標號324所示)進行錯誤的定位，從而使毛發(fā)接觸部分320相對其的位置不是處于最佳，如圖16B的例子所示的。圖16A中顯示了毛發(fā)接觸部分320的一種理想取向，其中毛發(fā)接觸部分的平面與皮膚表面324垂直。
參見圖17A和17B，它們顯示了最佳的剃須器結(jié)構(gòu)。這里，毛發(fā)接觸部分340周圍的區(qū)域的半徑r2，比相應(yīng)的外殼342的下部的半徑R2小。采用這種結(jié)構(gòu)，外殼相對于皮膚表面344的不適當定位，并不顯著地使毛發(fā)接觸部分離開皮膚表面，如圖17B的實施例所示。另外，毛發(fā)接觸部分340附近較小的外殼半徑，使得毛發(fā)接觸部分被壓在并壓入到皮膚表面344中，從而在其間保持了充分良好的剃須接觸。
參見圖18A和18B，它們顯示了另一種最佳的剃須器結(jié)構(gòu)。這里，毛發(fā)接觸部分360周圍的區(qū)域具有比相應(yīng)的外殼362的下部的半徑R3更小的半徑r3。采用這種結(jié)構(gòu)，外殼相對于皮膚表面364的不適當定位，并不使毛發(fā)接觸部分顯著離開皮膚表面，如圖18B的實施例所示。這里，毛發(fā)接觸部分360附近的非常小的外殼半徑，使得毛發(fā)接觸部分能夠被容易地壓在和壓入皮膚表面364中，從而在其之間保持良好的剃須接觸。
參見圖19A，它顯示了圖2所示的那種最佳切割光束設(shè)置，它還包括多個光束檢測器。輸入照射光束380的主要部分受到棱鏡382的反射，以限定一個切割光束384，該切割光束384大體平行于毛發(fā)接觸部分386行進并照射到照射光束檢測器388上。照射光束380的一個較小部分沒有被棱鏡382反射，而是被一個下游棱鏡390所反射并被透鏡392會聚到第二檢測器394上。
設(shè)置多個檢測器的目的，是檢驗從光源至棱鏡的適當光束傳播，而這種檢驗獨立于對切割光束384的適當取向的檢驗。因此，如果表明光束得到了適當?shù)膫魉偷懈罟馐?84的取向不適當，則可以給用戶一個顯示，表明需要對毛發(fā)接觸部分386的附近進行清理。另外，且也許是更重要的，如果光束傳播不適當，剃須器可以被關(guān)閉，直到其得到了有關(guān)人員的修理。
參見圖19B，它顯示了一種最佳的切割光束設(shè)置，并包括用于檢測輔助測試光束的多個光束檢測器。該輔助測試光束借助諸如GaALAs或InGaAsP發(fā)光二極管(例如美國加利福尼亞的San Jose的Spectra—Diode Labs(SDL)提供的Mod-el SDL—2380)的輔助光源400，以及相關(guān)的光學裝置402和分束器404提供的，并使得該裝置的成象光學裝置的整體性，在將高能量光束照射到其上之前，得到了保證。在此情況下，檢測器和檢測器光學裝置得到選擇，以與測試光束相對應(yīng)，并由標號389、395和393表示。在此情況下，檢測器389最好只吸收來自輔助光源400的光并反射來自切割光束的高強度光，從而不致受到它的損壞。
圖20顯示了剃須器中的皮膚接觸檢測器410的使用。檢測器410與構(gòu)成電子線路56(圖2)的一部分的檢測器電子線路412一起運行。在圖27A和27B中顯示了構(gòu)成檢測器電子線路412的一部分的電路的兩個替換實施例。
參見圖27A，它顯示了一個電路，該電路包括一個電阻橋414，而電阻橋414與構(gòu)成檢測器410的一部分的一對皮膚接觸電極416和418相耦合。電阻橋414包括三個電阻420、422和424，它們每一個的電阻值最好是同樣的，例如為15KΩ。一個直流電壓源417耦合在電阻420與電極416之間的接合點和電阻422與424之間的接合點上。
一個電壓放大器426耦合在電阻424與電極418之間的接合點和電阻420與422之間接合點上。該電壓放大器的輸出被提供到比較器428，該比較器提供一個數(shù)字輸出。
參見圖27B，它顯示了一個電子電路，該電路包括一個與一對皮膚電容電極436和438相耦合的電容橋434，這些皮膚電容電極中的一個可以包括毛發(fā)接觸部分，而其另一個可以構(gòu)成檢測器410的一部分。電容橋434包括三個電容器440、442和444，其每一個最好都具有相同的電容值。一個振蕩器447被耦合在電容440與電極436之間的接合點和電容442與444之間的接合點上。
一個電壓放大器446被耦合在電容444與電極438之間的接合點和電容440與442之間的接合點上。該電壓放大器的輸出被提供到比較器448，該比較器提供一個數(shù)字輸出。
參見圖21A和21B，它們顯示了一個流程圖，顯示了在采用圖19A、19B和20的檢測器的剃須器中的控制電子裝置56(圖2)的操作。三位開關(guān)20(圖1B)能夠提供并控制兩種操作模式。如果選擇了胡須修剪器模式，切割光束沒有受到啟動，且胡須修剪器18運行。
如果選擇了剃須器運行模式，輸入照射光束380在起始階段具有低強度。檢測器394(圖19A)的輸出在起始階段表明光束380的方向是否正確。如果不是，光源40被關(guān)斷，從而關(guān)閉了光束380。一個故障警告顯示器24(圖1A)發(fā)光。整個剃須器的操作隨后被禁止，直到它被修理人員所復(fù)位。
如果檢測器394顯示光束380具有正確的方向，檢測器388(圖10A)顯示棱鏡382與檢測器388之間的切割區(qū)是否干凈，一個皮膚接觸檢測器410(圖20)顯示毛發(fā)接觸部分是否與用戶的皮膚進行毛發(fā)切割接觸。如果是，則開始剃須操作，且光束380變?yōu)楦邚姸取?br> 如果切割區(qū)不清潔，一個故障警告顯示器26(圖1A)發(fā)光。用戶此時可以用刷子或其他適當?shù)墓ぞ邔η懈顓^(qū)進行清理。如果故障警告顯示器在清理之后熄滅且接收到了皮膚接觸檢測器410顯示，則開始剃須操作，且光束380變到高強度。
如果故障警告顯示器26在清理之后仍然發(fā)光，則可以再一次試圖清理切割區(qū)。如果成功，則故障警告顯示器26熄滅，并接收到皮膚接觸檢測器410顯示，則開始剃須操作，如上所述。
如果故障警告顯示器26在進一步清理之后仍然發(fā)光，則可以清理或更換收容器22。在拆下收容器22時，微型開關(guān)133(圖4A)的動作應(yīng)該使剃須器關(guān)閉。如果剃須器由于故障而沒有被關(guān)閉，則切割光束380也應(yīng)該被立即關(guān)閉。在另一種情況下，在清理了收容器之后，用戶可以重新接通剃須器并重新開始操作。
只要檢測器410顯示毛發(fā)接觸部分處于與用戶的皮膚毛發(fā)切割接觸的狀態(tài)，剃須操作就能夠進行。在與皮膚的毛發(fā)切割接觸中斷了至少預(yù)定的時間(諸如100毫秒)時，切割光束被關(guān)斷。在切割光束被關(guān)斷之后，且經(jīng)過適當延遲之后，該光束以低強度運行。隨后，只有在從檢測器388和410接收到肯定的顯示時，該光束才變到高強度。
以上描述了根據(jù)圖19A的實施例的剃須器的操作。圖19B的實施例的操作也是類似的，其中光源的低能量操作被輔助光源400的運行所取代，以判定切割區(qū)是否干凈。
根據(jù)本發(fā)明的一個替換實施例(它不是最佳的)，可以消除各種檢測器。在此情況下，以上結(jié)合圖21A和21B所描述的功能被降低了。
參見圖22，它是根據(jù)本發(fā)明的一個最佳實施例構(gòu)成和操作的剃須器外殼的一部分的剖視圖。這里，可以看到，毛發(fā)接觸部分420被形成為插入外殼422的較薄部分，并具有不均勻的厚度。以此方式，毛發(fā)接觸部分420的機械強度得到了最大增加，而與切割光束384相鄰的毛發(fā)接觸部分被保持在較小的厚度。或者，毛發(fā)接觸部分420可以與外殼422的全部或一部分組成一個整體。
參見圖23，它以簡化的方式顯示了用在本發(fā)明中的激光光源的毛發(fā)切割光束384(圖19A)相對于所要切割的毛發(fā)的典型橫截面尺寸。對于激光和鋯、氙或鹵光源，光束的寬度都比其沿著所要切割的毛發(fā)的軸線的深度大，最好至少大1倍。
在圖23中，可以看到，當采用激光器時，光束的寬度最好大約為0.5mm且其厚度(沿著所要切割的毛發(fā)的軸線)一般可以是0.2mm。該切割光束的橫截面一般是矩形或橢圓的，并用標號430表示。由標號432表示的一或多根毛發(fā)，可以在任何時刻處于該切割光束處。也可以提供其他任何適當?shù)那懈罟馐鴻M截面。應(yīng)該理解的是，雖然在圖23中的切割光束被顯示為完全準直的光束，實際上它是會聚光束并呈現(xiàn)有沒有顯示出的發(fā)散性。
參見圖24A、24B和24C，它們顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的毛發(fā)切割的各個階段。圖24A、24B和24C顯示出，利用根據(jù)本發(fā)明的激光束切割毛發(fā)，最好使毛發(fā)的部分440被吹走，留下附著在皮膚上的部分442和脫落毛發(fā)的另一部分444(將被收容器22(圖1B)所收集)。
參見圖25A和25B，它們顯示了根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的毛發(fā)切割的各個階段。這里，毛發(fā)只被切切割成兩段。這種結(jié)果，根據(jù)所用的激光或其他光源的功率，并根據(jù)所要切割的毛發(fā)的顏色或其他特性，能夠取代圖24A—24C所示的結(jié)果。
本發(fā)明的一個具體特征，是根據(jù)本發(fā)明的、如圖24A—24C或圖25A和25B所示的切割，提供了對附著在皮膚上的毛發(fā)的較為圓滑且不那么尖銳的切割，從而為用戶提供了平滑的感覺。
剃須的平滑性，由于它取決于剩在用戶的皮膚上的切割端的結(jié)構(gòu)，因而會受到所用的切割光束的性質(zhì)和時序的影響。圖26A和26B是時序圖，它們顯示了對本發(fā)明特別有用的脈沖激光操作的兩個替換實施例，通過實驗發(fā)現(xiàn)這兩個實施例在使毛發(fā)切割圓滑方面提供了滿意的結(jié)果。
在圖26A的實施例中，采用了一系列分立的多電平脈沖，其每一個都具有10毫秒的典型持續(xù)時間。在圖26B的實施例中，提供了具有連續(xù)變化電平的脈沖，其周期為大約13毫秒。在兩種情況下，脈沖的高功率部分都具有最好為約2毫秒的時續(xù)時間，脈沖的低功率部分有大約8毫秒的持續(xù)時間，且這些脈沖最好有約為3毫秒的間隔。高功率部分與低功率部分之間的最佳功率比大約為2—3∶1。
應(yīng)該理解的是，根據(jù)本發(fā)明的一個最佳實施例，可以采用具有任何適當形狀的波形和脈沖時序。
本領(lǐng)域的人員應(yīng)該理解的是，本發(fā)明不僅限于以上所具體顯示和描述的內(nèi)容。本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求書限定，且本發(fā)明的范圍包括以上所述的實施例的等價實施例。
權(quán)利要求
1.毛發(fā)切割裝置，包括外殼；設(shè)置在該外殼中的非相干光源；在該外殼上限定的毛發(fā)進入開口，用于使所要切割的毛發(fā)能夠進入該外殼；以及光學裝置，用于使來自所述非相干光源的所述非相干光沿著與所述毛發(fā)進入開口相鄰的一條毛發(fā)切割路徑行進，以切割所述毛發(fā)。
2.毛發(fā)切割裝置，包括外殼；設(shè)置在該外殼中的相干光源；在該外殼上限定的毛發(fā)進入開口，用于使所要切割的毛發(fā)能夠進入該外殼；以及光學裝置，用于將來自所述相干光源的所述相干光沿著與所述毛發(fā)進入開口相鄰的一條毛發(fā)切割路徑行進以將所述毛發(fā)切割成多段，從而使所述毛發(fā)的一部分仍然附著在用戶的皮膚上，并使其另一部分保持完好并與用戶的皮膚相分離。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的毛發(fā)切割裝置，進一步包括設(shè)置在所述外殼中的中的胡須修剪器。
4.根據(jù)前述任何一項權(quán)利要求的毛發(fā)切割裝置，進一步包括以可拆下的方式設(shè)置在所述外殼中的一個切下毛發(fā)收容器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的毛發(fā)切割裝置，還包括設(shè)置在所述外殼中的一個流體泵，用于提供一個流體流，該流體流將切下的毛發(fā)吸入所述收容器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的毛發(fā)切割裝置，其中所述流體泵還提供流向所述光學裝置的流體流，該流體流用于使所述光學裝置的至少一部分不受臟物的污染。
7.根據(jù)權(quán)利要求5和6的毛發(fā)切割裝置，其中所述流體泵還提供了流向所述光源和所述光學裝置的流體流，用于對其進行冷卻。
8.根據(jù)權(quán)利要求5—7中的任何一項的毛發(fā)切割裝置，還包括為所述流體泵提供動力的電馬達。
9.根據(jù)權(quán)利要求3和8的毛發(fā)切割裝置，其中所述電馬達還為所述胡須修剪器提供動力。
10.根據(jù)前述任何一項權(quán)利要求的毛發(fā)切割裝置，還包括控制所述光源的運行的電子控制電路。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的毛發(fā)切割裝置，其中所述電子控制電路包括至少一個用于確定所述光的正確取向的檢測器，且其中所述電子控制電路在所述光的取向不正確的情況下進行操作以修正或終止所述光源的運行。
12.根據(jù)權(quán)利要求10和11的毛發(fā)切割裝置，其中所述電子控制電路包括至少一個用于確定外殼與用戶皮膚之間的操作接觸的檢測器，且其中所述電子控制電路在沒有所述操作接觸的情況下進行操作以修正或終止所述光源的運行。
13.根據(jù)前述任何一項權(quán)利要求的毛發(fā)切割裝置，其中所述毛發(fā)進入開口限定了多個毛發(fā)進入開口。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的毛發(fā)切割裝置，其中所述毛發(fā)進入開口帶有漸細的側(cè)壁，這些側(cè)壁被適當?shù)卦O(shè)置以使來自所述光源并照射在其上的光不會被其反射到外殼之外。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任何一項的毛發(fā)切割裝置，其中所述毛發(fā)進入開口位于沿著外殼的一個位置處，在該位置處外殼在至少一個平面中的曲率半徑至少小于外殼的大多數(shù)其余部分的曲率半徑。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任何一項的毛發(fā)切割裝置，其中所述毛發(fā)進入開口包括至少一個部分—該部分的厚度至少小于外殼的大多數(shù)其余部分的厚度。
17.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任何一項的毛發(fā)切割裝置，其中所述光學裝置提供照射在所要切割的毛發(fā)上的光束以對毛發(fā)進行切割，所述光束的寬度超過了其沿著所述毛發(fā)切割路徑的高度。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的毛發(fā)切割裝置，其中光束和毛發(fā)具有適當?shù)娜∠?，從而使光束能夠沿著其寬度同時照射在多根毛發(fā)上，且其在每根毛發(fā)上的照射范圍與光束的高度大體上相等。
19.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任何一項的毛發(fā)切割裝置，還包括光源運行電路，用于使所述光源以多個較短的高能脈沖的方式發(fā)光。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的毛發(fā)切割裝置，其中各個較短高能脈沖具有適當?shù)慕Y(jié)構(gòu)以產(chǎn)生至少部分圓滑的毛發(fā)發(fā)根。
21.根據(jù)權(quán)利要求4的毛發(fā)切割裝置，其中所述收容器包括帶有氣味吸收功能的空氣可透過過濾器。
22.根據(jù)權(quán)利要求4的毛發(fā)切割裝置，其中所述收容器包括一個進入通道，該進入通道具有適當?shù)慕Y(jié)構(gòu)以防止切下的毛發(fā)容易通過其離開所述收容器。
23.根據(jù)權(quán)利要求13的毛發(fā)切割裝置，其中所述毛發(fā)進入開口帶有漸細的側(cè)壁，這些漸細的側(cè)壁被適當?shù)卦O(shè)置以有助于將毛發(fā)提起而與所述路徑相切割接觸。
24.一種毛發(fā)切割方法，包括提供設(shè)置在一個外殼中的非相干光源，該外殼帶有用于使所要切割的毛發(fā)進入該外殼的毛發(fā)進入開口；使來自所述光源的光沿著與所述毛發(fā)進入開口相鄰的一條毛發(fā)切割路徑行進，以切割所述毛發(fā)。
25.一種毛發(fā)切割方法，包括提供設(shè)置在一個外殼中的光源，該外殼帶有用于使所要切割的毛發(fā)進入該外殼的毛發(fā)進入開口；以及使來自所述光源的光沿著與所述毛發(fā)進入開口的毛發(fā)切割路徑行進，以將所述毛發(fā)切割成多段，從而使所述毛發(fā)的一部分仍然附著在用戶的皮膚上并使其另一部分保持完好并與用戶的皮膚相分離。
26.根據(jù)權(quán)利要求24或25的方法，還包括提供一個流體流，該流體流將切下的毛發(fā)吸入所述收容器。
27.根據(jù)權(quán)利要求24—26中任何一項的方法，還包括提供一個流向所述光學裝置的流體流，該流體流用于使所述光學裝置的至少一部分不受臟物的污染。
28.根據(jù)權(quán)利要求24至26中的任何一項的方法，還包括提供流向所述光源和所述光學裝置中的至少一個以對其進行冷卻的流體流。
29.根據(jù)權(quán)利要求24—28中的任何一項的方法，還包括確定所述光的正確取向，并在該取向不正確的情況下修正或終止所述光源的運行。
30.根據(jù)權(quán)利要求24—29中的任何一項的方法，還包括確定外殼與用戶皮膚之間的操作接觸，并在沒有該操作接觸的情況下修正或終止所述光源的運行。
31.根據(jù)權(quán)利要求24—30中的任何一項的方法，其中使光束和毛發(fā)具有適當?shù)娜∠?，以使光束能夠沿著其寬度方向同時照射在多根毛發(fā)上，并使其在每根毛發(fā)上的照射范圍大體上與該光束的高度相等。
32.根據(jù)權(quán)利要求24—31中的任何一項的方法，還包括使所述光源以多個較短的高能脈沖的方式發(fā)光。
全文摘要
本發(fā)明公布了一種毛發(fā)切割設(shè)備，它包括一個外殼；設(shè)置在該外殼中的一個非相干光源；限定在該外殼中的一條毛發(fā)進入開口，用于使所要切割的毛發(fā)能夠進入該外殼；以及，光學裝置，用于使來自所述非相干光源的非相干光沿著與所述毛發(fā)進入開口相鄰的一條毛發(fā)切割路徑行進，以切割所述毛發(fā)。
文檔編號B26B19/06GK1117908SQ9510608
公開日1996年3月6日 申請日期1995年6月2日 優(yōu)先權(quán)日1994年6月2日
發(fā)明者埃利奧特·考爾曼 申請人:埃利奧特·考爾曼