CN101277656A

CN101277656A - 毛发减短设备

Info

Publication number: CN101277656A
Application number: CNA2006800367122A
Authority: CN
Inventors: R·A·M·范哈尔; R·维哈盖
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2005-10-03
Filing date: 2006-09-27
Publication date: 2008-10-01
Anticipated expiration: 2026-09-27
Also published as: US9937004B2; US9622817B2; ES2399108T3; EP1933754A1; JP2009509618A; US20170000561A1; EP1933754B1; CN101277656B; US20080255548A1; JP5063602B2; WO2007039854A1

Abstract

本发明涉及毛发减短设备。该设备是基于激光诱导光学破坏原理，其中激光脉冲引起组织中的机械效应，所述机械效应用于修剪毛发(20)。本发明使用如下原理，当同时提供两个或更多此类激光脉冲时，机械效应可以协作。这依次允许利用较少的总能量来修剪毛发(20)，所述总能量大约下降到利用顺序提供脉冲的情况所需能量的一半。在一个实施方式中，设备包括激光源(2)、光栅(6)以及光束操作器(8)，其同时将多个焦点(10)瞄准毛发(20)。

Description

毛发减短设备

技术领域

本发明涉及用于减短毛发的设备。尤其涉及用于减短毛发的设备，该设备包括激光辐射系统和光学操作器，

其中激光辐射系统构造并且配置用于提供聚焦于各个焦点的多个激光脉冲，并且包括：

-激光源，构造并且配置用于以具有预定脉冲时间的激光脉冲的形式生成激光辐射；以及

-光学系统，构造并且配置用于将激光脉冲聚焦到各个焦点，

其中光学操作器构造并且配置用于将各个焦点定位在各个目标位置处，

其中所生成的激光辐射的功率和焦点的维度使得在各个焦点，激光辐射具有的功率密度大于用于毛发组织的特征阈值，其中在该阈值之上，在预定的脉冲时间，在毛发组织中出现激光诱导光学破坏现象。

背景技术

文献WO 2005/011510公开了用于减短毛发的设备，其中激光源在毛发中的数个相邻目标位置处生成多个激光脉冲，使得每个脉冲产生LIOB现象，其共同地引起毛发沿着所述线发生损坏。

所述设备的缺点在于损坏毛发所需的总能量相对较大。这不仅意味着降低能量效率，而且还因此使得激光源及其能量源变得大并且复杂。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种用于减短毛发的具有改进能量效率的设备。

利用上述类型的设备实现此目的，所述设备特征在于构造并且配置辐射系统，用于在空间上分开的各个焦点处基本上同时地提供至少两个激光脉冲。

发明人已经发现，通过向空间上分开的各个焦点处基本上同时地提供至少两个激光脉冲，则出现这样的可能性：那些焦点处的LIOB现象可以协作。接着，发现此情况可以降低损坏所需的能量以及因此减短毛发所需的能量。提供和使用此类机械效应的协作是本发明的一个重要方面。当然，当焦点彼此更为靠近或焦点处的能量更高等时，此协作将具有更大的效果。下面将一并讨论所有这些以及关于该现象的某些背景。

表述“基本上同时”旨在表示一个焦点处的LIOB现象的机械效应在时间上与另一个焦点处的LIOB现象的机械效应重叠。实际上，考虑到时间尺度和激光源的可能重复频率，通常在多数情况下这将归结为在时间上重叠的各个脉冲。优选地，同时提供激光脉冲。

通常，当焦点处激光束的功率密度超过作为特定介质特征的阈值时，在对于脉冲激光束的波长来说是透明或半透明的介质中发生激光诱导光学破坏(LIOB)。在该阈值之下，特定介质具有对激光束的特定波长相对较低的线性吸收属性。在该阈值之上时，该介质对激光束的特定波长具有强的非线性吸收分布，这是介质电离和等离子形成的结果。此LIOB现象导致多种机械效果，诸如气穴现象和冲击波的产生，这在环绕发生LIOB现象位置的位置处损坏了该介质。

为了对LIOB进行更详细的描述，对文献WO2005/011510，尤其是第2以及第3页进行参考。根据该文献，可以了解到激光辐射的优选波长介于大约500nm和2000nm之间，更优选地介于800nm和1300nm之间，甚至更优选地介于1000nm和1100nm之间。例如，NdYAG激光的1064nm波长是一种有用的波长。而且，看来所需功率密度的阈值取决于脉冲时间。技术人员可以确定此相关性，并且已经发现例如大约10ns数量级的脉冲时间是足够的。对于该脉冲时间的值，毛发中焦点处的功率密度的阈值Dh是4×10¹¹W/cm²的数量级。应该指出，该值还取决于毛发的形状(圆形横截面、椭圆形横截面等)以及某些其他因素，诸如(线性)吸收。还应该指出，在文献中，所要求的LIOB阈值的值差异很大，甚至超过三个数量级。更精确地来讲，这些值涉及水中的LIOB阈值。对于本发明，如由发明人发现的证据所支持，假设水中的LIOB阈值基本上对应于皮肤组织中的LIOB阈值，所述皮肤组织是相当含水的组织。尽管在发现的LIOB阈值中的差异可以关联到诸如脉冲质量以及属性、测量技术等问题，但充分认为技术人员可以发现激光和光学系统的适当设置来获取LIOB。

关于本设备的进一步讨论不再详细描述多个部分。这具体涉及图像(毛发)识别系统和控制单元，该识别系统具有设备壳体中的光学窗口，控制单元用于基于图像识别系统的图像等控制激光源和光学操作器。为了简便起见，在此忽略该图像识别系统及其操作和控制系统的详细描述。然而，对WO-A-00/62700进行参考。其中描述的毛发去除设备具有类似的图像识别系统以及控制系统，并且其中详细描述了该设备的操作。基于WO-A-00/62700中的所述描述，本领域的技术人员将能够设计并且修改任何图像识别系统和控制系统，从而使其适合于本设备中它们的用途。

除了降低能量消耗，本发明还提供一种优势，其中单独焦点处的能量减少对于皮肤更加安全，这使得设计设备时具有更大的自由度。而且，具有连续脉冲的现有技术设备导致剩余的毛发茬的修剪边缘相对较粗糙，这是不希望的，因为这是出现向内生长毛发的基本原因。

存在各种方式，以便基本上同时地提供至少两个激光辐射的焦点。在第一实施方式中，构造并且配置激光源用于基本上同时地提供多个激光束。在此情况下，可以存在多个激光子源，例如，基本上同时控制每个子源来发射激光辐射。这为设计提供了最佳的自由度，并且具有的进一步优势在于，很容易确保所发射的激光束是彼此平行发射的。

在另一个特定实施方式中，该光学系统包括光束倍增器元件，该光束倍增器元件构造并且配置用于将激光辐射的入射光束倍增为多个同时出射的激光光束。当采用单光束激光辐射或少数这种激光光束并且将它们倍增为多个出射激光光束时，很容易确保将它们同时射出。而且，由于仅需要单激光源或少数激光源，设备的设计相对较为简单和紧凑。

在特定实施方式中，光学系统包括光栅。如本领域所公知，根据不同的光栅级数，光栅能够将入射光束分成多个光束。作为使用光栅的替换，例如，可以使用光束分束器、半透明镜等。所有这些光学系统可以提供多个同时出射的激光束，根据这些光学系统的设计，所述激光束具有基本相同的功率或具有不同的功率。例如，在光栅的情况下，考虑到光栅必须处理的功率密度，该光栅优选地是相位光栅，通过适当地设计光栅的透射或反射分布、以及尤其是相位光栅的厚度分布，可以为出射激光束提供基本相等的功率。这是现有技术所公知的。

在特定的实施方式中，光束倍增器元件是可移动的，优选地是可旋转或绕轴旋转的。尤其是，光束倍增器元件是可移动的，从而其允许同时出射的激光束的焦点相对于将要被减短的毛发来正确定位。发明人已经发现，对于在基本上垂直延伸到毛发的轴方向上的线或平面上提供焦点，这是有利的。这不仅是因为上述事实，在该情况下，还因为毛发的直径或横截面积最小。这还涉及发明人观察到的现象，该现象涉及优选的断裂的方向。如在附图的描述中说明的，尤其是附图5a至图5c，优选的毛发断裂方向是沿着毛发的棒或轴的方向，并且在与其垂直的面上。因此，如果连接相邻焦点的线与优选的断裂方向冲突，则在相邻焦点处获得LIOB机械效应间协作的最大效果。在该情况下，只需要最少的能量来减短毛发。提供可移动光束倍增元件是在此类位置处提供焦点的一种方式。旋转运动用于沿一个方向调整焦点位置，而绕轴运动沿两个方向调整焦点位置。应该指出，绕轴旋转可以用于例如半透明镜，但是在光栅的情况下存在限制，这是因为后者设计用于特定角度的入射光，通常是垂直入射光。然而，可以是绕入射光束的方向旋转。

可替换方案可以是光学操作器的适当设计。由于光学操作器的设计始于将各个焦点定位在各个目标位置处，将希望的功能性合并到其机制中是相对容易的。对于此类光学操作器的基本讨论，对WO-A-00/62700进行参考。

在特定的实施方式中，同时焦点的数量介于2和20之间。尽管焦点的数量原则上不受限制，但是发现介于2和20之间的数量可以在焦点处对LIOB的协作机械效应产生有益效果，而且防止设备的复杂设计。实际上，焦点的数量通常等于目标位置的数量，并且也等于激光脉冲的数量，在此情况下，这些都是基本上同时提供的。注意，不必介意此情况，因为激光脉冲的较大总量中的两个或多个基本同时的激光脉冲已经可以给出有益效果。例如，提供两个或多个激光脉冲的脉冲串，只要在这些脉冲串的至少一个中存在至少两个基本同时的激光脉冲，这就已经是有利的。

在特定实施方式中，光栅能够针对每个入射激光束提供介于2和20之间的出射激光束。原则上，可以通过单光栅或组合光栅来提供任何希望数量的激光束。然而，介于2和20之间数量的出射激光束看来是适当的，从而限制光栅的复杂性。注意，例如通过覆盖所希望数量的出射激光束，诸如第零阶中央光束，可以提供偶数数量的出射激光束。

在特定实施方式中，相邻同时焦点之间的距离最多等于焦点处的激光诱导光学破坏现象的有效机械工作距离。这涉及对焦点处引起的LIOB现象的协作机械效应的详细描述。认为机械效应是毛发组织中的激波和/或气穴现象。这些现象可以引起对毛发的损害，这将最终折断(break)毛发。此类激波和/或气穴现象将在特定距离上对毛发产生损害，这取决于功率密度和脉冲时间，并且还取决于毛发的方向(断裂的优选方向)。尽管因为不能完全理解该机制而难以预测有效机械工作距离的精确值，但是在实际中确定该有效机械工作距离是相对容易的。简单的实验将教导技术人员针对所选择的激光设置的有效机械工作距离的正确值，诸如峰值功率密度、脉冲功率分布和脉冲时间以及焦点的数量。如上所述，可以影响有效机械工作距离的另一个因素是毛发的方向。沿着毛发断裂的优选方向，该有效机械工作距离将更大。在下文以及附图的描述中，还将给出一些实验值。

尤其是，选择相邻焦点之间的所述距离，以便最多等于将要被减短的毛发的直径除以同时焦点的数量。因此，通过以规则分布提供同时焦点，优选地是沿着直线，甚至更优选地是垂直于毛发的棒或轴的方向，从而确保减短毛发的LIOB的高效率。此技术特征将暗示光学系统的特定设计，技术人员可以容易地确定该设计。注意，在上述情况下，在毛发中出现了所有焦点。这不是严格必需的，这将在下文的某些情况中解释。然而，如果在毛发中出现所有焦点，则原则上，其中吸收的所有能量可以用于减短毛发，这提高了效率。在另一个优选实施方式中，焦点彼此间具有最大距离，该距离等于平均毛发直径，尤其是大约100μm。注意，这包括了相邻焦点比最大距离更加靠近的情况。对应于例如150μm的对于最大毛发直径的不同值，当然可以选择不同的最大距离值。后者的值覆盖了遍及身体并且甚至遍及人类种族的大部类型的毛发。

在特定实施方式中，每个激光脉冲中的能量是这样的，所述机械工作距离介于5和50μm之间，优选地介于10和25μm之间。在此情况下，有效机械工作距离的值是基于优选的焦点数量(即，在2和20之间)以及人类毛发的平均直径(即，100μm)。当然，如果对毛发直径采用不同的值，诸如150μm或假设是不同的焦点数量，则应该相应地修改有效机械工作距离。

应该指出，在本发明的描述和权利要求书中，根据所要达到的结果来定义所需的焦点维度、生成的激光辐射所需的功率和能量以及有效机械工作距离，即，使得在焦点处，在毛发组织中发生LIOB现象，或者使得所述LIOB现象的机械效应针对相邻的焦点而重叠。然而应该指出，对于具有预定脉冲时间和脉冲能量的给定激光源，以及对于给定数量的焦点和给定的毛发尺寸，技术人员能够分别基于脉冲时间、脉冲能量，如果需要，还可基于LIOB的特征阈值和脉冲功率分布、或基于毛发的几何状况以及毛发中的焦点数量，来确定所需的焦点维度。根据该信息，技术人员能够设计出适合的光学系统，该光学系统提供需要的焦点维度或所需的或毛发中焦点的几何状况或模式。对于技术人员进一步显而易见的是，如果使用的激光源具有较短的脉冲时间或更为有效的脉冲功率分布，或光学系统提供更高数量的焦点，则可以对焦点(模式)进行各个修改。如上所述，简单的实验将向技术人员示出如何进行那些修改。

为了提供某些数字和经验性结果，下面将给出多个特定的值。特别地，构建并且配置该设备以提供在毛发中的激光脉冲的所有焦点处吸收的总能量E，该总能量E低于在已经连续提供所有激光脉冲的情况下所吸收的相应总能量E(pa)。在特定实施方式中，所述总能量E比针对平均人类胡须的4mJ至少小10％，并且优选地，针对平均人类胡须是大约2mJ。这些实施方式示出，由于独立焦点的协作，本发明允许更为能量有效地减短毛发。因为减短或折断毛发的能量取决于各种因素，值得注意的是毛发的直径以及脉冲功率分布、毛发的线性吸收属性等，最佳的是实验性地确定用于各种类型毛发的适当的值。对于直径大约100μm的平均人类胡须，现有技术设备折断毛发所需的典型能量是大约4mJ。本设备允许实质的能量减少，该减少量至少为10％并且可以高达50％甚至更大。对于平均人类胡须，这是针对大约2mJ的值考虑的，实际上介于1.5和3mJ之间。

在特定实施方式中，以3D模式，优选地以四面体模式来提供同时焦点，其延伸或穿过将要减短的毛发。通过提供可以是规则或不规则的3D模式，降低关于毛发朝向设备敏感性。例如，当在与毛发的轴方向呈非常小的角度的平面上提供焦点时，将产生很难折断毛发的情况。然而，当提供焦点的3D模式时，很容易总是提供与所述方向呈很大角度的焦点平面，优选角度是至少60-90°。这确保了总是存在焦点的有效区域以便折断毛发。四面体或四面体的规则设置区域是这样的焦点的有效3D区域。

在另一个特定的实施方式中，在延伸穿过将要减短的毛发的平面上提供同时焦点，优选地是基本垂直于毛发的轴方向。如果在平面上提供焦点，当相对于3D模式时，可以限制它们的数量。这样，优选的是提供这样的平面，以便所述平面基本上垂直于毛发的轴方向延伸。在此上下文中，“基本上垂直”意味着相对于所述方向“呈至少60°的角度”，优选的是“呈90°”角度。不排除其他方向，但是可能需要更多焦点，并且因此具有较低的能量有效性。还要指出，平面不必是完全平滑或水平的，尽管这种非平滑平面也可以认为是3D模式。

在特定实施方式中，以三角模式提供同时焦点，优选地是以等边模式。类似于上文关于四面体的讨论，三角模式以及优选地是等边三角模式提供了有效的2D模式，从而确保关于毛发朝向的低敏感度。

在特定实施方式中，在延伸穿过将要减短的毛发的线上提供同时焦点，优选地基本上垂直于毛发轴的方向。这里的线不必是直线，尽管非直线也可以考虑为2D或3D模式。而且，表述“基本上垂直地”具有与上述平面情况下相同的含义。优选地，该线延伸穿过将要减短的毛发的中心。这确保了修剪全部毛发所需的能量的量最少。“穿过毛发的中心”包括以下情况，其中该线到毛发的中心具有不大于15μm的距离，优选地具有不大于5μm的距离。然而注意，毛发的中心或髓心(medulla)本身主要是具有机械属性的柔软的、脂肪状组织，这些机械属性不太适于生成以及传递伴随LIOB的机械效应，即，所述属性不适于减短毛发。因此，在髓心内提供焦点有效性较低，并且优选地应该防止此情况。出于此原因，可以相应地调整毛发中焦点的模式，诸如仅在髓心的外部。然而注意，并非每个毛发都具有髓心。也可以向髓心中的任何焦点提供更多能量，从而对髓心内部的LIOB的较低效率进行补偿。可以例如由光栅或其他光学元件的适合设计来提供针对中心焦点的这种增加的能量。

在特定实施方式中，在激光脉冲期间，在焦点中选择这样峰值功率密度，使得所述峰值功率密度至少等于毛发组织的特征阈值Dh，但是在皮肤组织的特征阈值Ds之下，其中在特征阈值Dh之上，在预定的脉冲时间，在毛发组织中发生激光诱导光学破坏现象，而在该阈值Ds之上，在预定的脉冲时间，在皮肤组织中发生激光诱导光学破坏现象。通过选择处于阈值Dh之上的峰值功率密度，则可以在毛发中产生LIOB现象。然而，由于选择的峰值功率密度还低于皮肤组织的值Ds，则在皮肤中不产生LIOB现象。因此，在皮肤中将不会引起负面的机械效应。这将防止疼痛和其他的不适，并且实质上更加安全。在此实施方式中，利用了阈值Ds高于阈值Dh的事实。

特别地，所述峰值功率密度介于Ds的60％和95％之间，优选地是介于Ds的70％和85％之间。发明人已经发现，Ds的60％是有用的最低峰值功率密度，尽管在某些情况下，可以使用更低的值。而且，证明Ds的95％是足够安全的最高峰值功率密度的值。优选地，为了保证基本所有皮肤和毛发类型的安全，选择峰值功率密度介于Ds的70％和85％之间。在此范围中，在大部分类型的毛发中可靠地产生LIOB，而在大部分类型的皮肤组织中可靠地防止LIOB。

在特定实施方式中，所述峰值功率密度介于4×10¹¹W/cm²和7.5×10¹¹W/cm²之间，优选地介于5.5×10¹¹W/cm²和7×10¹¹W/cm²之间。注意，上述值也依赖于脉冲时间。通常，脉冲时间越短，需要的峰值功率密度越高。给定的值保持介于大于1和20ns之间的脉冲时间，尤其是保持8-10ns的值。技术人员可以将峰值功率密度值调整为对应于不同脉冲时间的值，而不会遇到困难。

发明人已经确定的这些值分别对应于Ds的60％至95％、以及Ds的70-85％的上述范围。在此，发明人确定的值Ds大约是8×10¹¹W/cm²。如上所述，在如由各种研究组确定的水中的LIOB阈值的值与假设基本对应于Ds值的本发明的值之间存在着巨大的差异。然而应该注意，峰值功率密度和Ds值之间比例的指示范围原则上独立于实际测量的Ds值。这利用了以下事实，不论因素如何影响Ds的测量，这也将以类似的方式影响Dh的测量。

在特定实施方式中，脉冲的功率密度的时间分布是这样的，在脉冲开始小于脉冲持续时间的一半的时间间隔之后，优选地是在小于脉冲持续时间的25％的时间间隔之后，达到峰值功率密度以及优选地是达到所述阈值Dh。此步骤提供具有特定时间分布的功率密度，有时将此步骤称作“脉冲整形”或“脉冲工程”。通常，原理本身对于激光技术或电子工程领域的技术人员是公知的。在脉冲整形中可以使用的技术示例是激光源的慢Q切换。技术人员将容易发现其他示例。

脉冲整形的效果是较大部分能量耦合到等离子。这是因为以下事实，在LIOB中光能(基本上)仅由等离子吸收，这依次由光能的足够高的功率密度(即，阈值)的出现生成。如果脉冲是对称的，并且峰值功率密度等于该阈值，则将在等离子中吸收大约一半的脉冲能量。换言之，除了线性吸收，剩余的一半能量将被组织传输而不吸收。通过对脉冲进行整形，使得功率密度较早地达到阈值，即在脉冲持续时间的一半之前，等离子可以吸收较大部分脉冲能量。通过选择大于阈值的峰值功率密度当然引起以上情况。然而，由于已经提及的上述原因，尽管不排除，但是将峰值功率密度增加至皮肤组织的阈值Ds之上的值，这是不利的。通过适当的脉冲整形，可以快速将功率密度增加到或超过值Dh并且随后在相对高的电平上将脉冲保持相对长的时间，从而在产生LIOB的等离子之前的时间期间几乎没有能量损失。原则上，优选的是尽可能陡峭的功率密度斜率。然而，在一半脉冲持续时间之前达到阈值Dh的脉冲形状是有利的，优选的是在至少脉冲持续时间的25％之前。

在另一个特定实施方式中，功率密度的时间分布是这样的，在达到峰值功率密度之后，将脉冲中能量的50％，优选的是大于70％的能量传递到焦点。此实施方式考虑了以下事实，脉冲中的能量仅可以由等离子吸收。换言之，仅在等离子出现期间，才可能吸收光能。然而，由于生成的离子化粒子的重新结合，等离子具有非常短的寿命。在等离子寿命期间没有增加能量的情况下，等离子的平均半衰期(重新结合时间)是几个ns。因此，如果在脉冲中，功率密度在非常短的时间内将达到阈值Dh，其后功率密度下降到比此阈值低得多的值，则这种情况优势较小，因为在此情况下，大部分等离子将重新结合，并且因此很快消失。这将剥夺等离子吸收剩余脉冲中的能量的可能性。因此，在已经达到阈值Dh之后，脉冲中的功率密度有利地保持在相对高的电平，例如，至少为Dh的75％。所有这些取决于等离子的特定属性，这依次取决于(峰值)功率密度等。然而，对脉冲有用的功率密度分布可以容易地通过实验确定。

附图说明

根据下文描述的实施方式，本发明的这些和其他方面将变得显而易见，并且将参考下文描述的实施方式来阐明本发明的这些和其他方面。

在附图中：

图1图示性地示出了根据本发明的设备的实施方式；

图2图示性地示出了由根据本发明的设备来减短的毛发的横截面视图；

图3a、图3b示出了常规高斯脉冲(图3a)和工程处理的脉冲(图3b)的峰值脉冲功率的时间分布；

图4图示性地示出了由根据本发明的设备的另一个实施方式来减短的毛发的横截面视图；以及

图5a、图5b和图5c示出了在三个不同量的总供应能量的情况下的毛发的典型损害模式。

具体实施方式

图1图示性地示出了根据本发明的设备的实施方式。

该设备包括具有发射激光束3的激光源2的壳体1，该激光束3(可选地)由可选的固定镜4反射并且通过光学聚焦元件5和光束倍增器元件6，来将激光束转换为多个聚焦的激光束7(仅示出一个)。多个聚焦的激光束7由镜8反射，该镜8绕轴9可移动。多个聚焦的激光束中的每一个形成焦点10，并且穿过光学窗口11离开壳体1。

参考数字12表示CCD照相机，该CCD照相机连接到控制单元13，该控制单元13也连接到激光源2和镜8。

而且，参考数字18表示皮肤，皮肤具有许多毛发20。

壳体1可以是适合该部分的任何类型的壳体。该壳体可以由任何希望的材料及其组合制成，诸如金属或塑料。尤其是对于消费者的使用，它可以具有普通电动剃须刀的形状，然而也不排除其他形状。

激光源2原则上可以是以大约介于500nm和1500nm之间的所希望的波长区域发射的任何所希望的激光源。特别地，它包括发射1064nm激光的NdYAG激光器或其他合适的固体激光器、或不同类型的激光器。优选地但并非限制地，该激光器是能够发射具有大约0.1ns-100μs周期的脉冲的脉冲激光器。功率密度优选地是这样的，在这样的周期中，所发射的激光束能够在毛发中开始LIOB。因为峰值功率密度强烈取决于聚焦光学器件，它不可能使得严格的功率标准基于这种条件。然而，为了修剪毛发，聚焦的激光束优选地能够在对于平均毛发相同的周期中提供数个mJ。修剪毛发所需的总能量取决于毛发的直径，但是假设在100μs期间的聚焦激光光束中的1mJ的较低功率限制是安全的。注意，在该时间周期期间，功率密度不必是恒定的。如上所述，脉冲整形是有利的。

未示出激光源2的功率源。该功率源可以是任何类型的功率源，诸如电池或外部连接，诸如电力系统功率等。还可能提供如外部源的激光源2，诸如分开的激光器单元，例如，美容院等中用于重型应用。在此情况下，发射的激光束可以借助于光纤耦合、镜等，来耦合到设备中。

在本设备中，激光源2发射由固定镜4反射的激光束3。原则上，该镜4是可选的，并且这里仅用于将激光束3瞄准可移动镜8。在其他情况下，随着激光源的不同设置，可以将其忽略。

光学聚焦元件5例如是透镜，其优选地具有高损害阈值并且最适宜与聚焦属性和透射相关联的激光波长。考虑到相当高的功率密度，后者的条件适用于设备的所有光学部分。注意，还可以将可选的镜4和光学元件5合并为一个光学元件，诸如聚焦镜。

在此情况下，光束倍增器元件6是相位光栅，即由透射材料制成的光栅，并且具有贯穿其宽度变化的厚度。由于穿过该材料的额外路径长度引起的相位差异，干涉效应确保了入射的单激光束变为多个子光束。通过对相位光栅适当地整形，可以提供具有基本上相等功率(密度)的每个子光束，尽管这不是严格必需的。子光束的数量还取决于相位光栅的实际形状。可替换地，还可以使用半透镜、光学分束器等来获取多个子光束。

在相位光栅以及其他光束倍增器的情况下，有利的是将子光束重定向使其沿所希望方向传播，从而能够将子光束和它们的焦点瞄准将要减短的毛发。为此目的，可以在光束倍增器元件6后提供额外的光学元件(未示出)，诸如透镜或多个透镜、或一个或多个镜。尽管不是严格必需的，优选的方向是平行方向。在光束倍增器元件6后还可以提供合适的聚焦元件5，以便可以将子光束重定向动作和聚焦动作合并到一个元件中、或设备的至少一组部分中。

可选地，光束倍增器元件6是可移动的，例如，绕光束倍增器轴(未示出)转动，并且然后连接到控制单元以控制运动。此实施方式是有用的，从而能够减短相对于聚焦子光束以不希望的角度呈现的毛发。将诸如相位光栅之类的元件6进行移动(诸如，旋转)，从而可以在相对于毛发20的适合角度处定位对应于聚焦子光束的焦点10。注意，还可以通过其他方式执行此焦点定位动作，诸如通过适当地定位可移动镜8，这将在下文描述，或者借助于恰好位于光学窗口11之前的额外的光学元件(未示出)来执行。

可移动镜8借助于一个或多个致动器(未示出)可绕轴9移动。这使得聚焦的(子)光束能够瞄准相对于设备的希望的位置，或者换言之，以便选择将要减短的毛发。注意，例如如果希望在x-方向和y-方向上简化控制，还可以使用两个或多个分开的镜来代替单镜8。

因此，镜8或更精确的是致动器连接到控制单元13用于受控的镜运动。这可以是适合的微计算机或其他电路。

为了使能控制，该设备还包括图像识别系统，诸如，例如在WO-A-00/62700中公开的“瞄准和射击”设备，尤其是毛发识别系统和系统部分，其将(子)光束指向将要减短的毛发的所希望部分。在当前情况下，所述系统包括CCD照相机12以及例如控制单元13中的毛发识别软件，用于评估具有毛发20的皮肤18的图像。如果希望或需要，技术人员能够将此类图像识别和控制系统调整至他的需要。控制系统也连接到激光源用于对其进行控制。注意，例如如果激光束利用焦点处的峰值功率水平扫描整个皮肤，该峰值功率在毛发中而不是在皮肤中引起LIOB，则可以忽略图像识别系统。然而，考虑到能量效率以及防止可能的皮肤刺激等，具有毛发识别系统的实施方式是有利的。

CCD照相机12的可替换方案是基于CMOS的照相机等。视场(field of view)将类似于聚焦的光束及其焦点10的出口区域，并且可以是光学窗口11的部分，所述聚焦的光束通过视场离开设备。该光学窗口可以仅仅是在本设备的壳体1中的开口，或可以由光学透明的材料制成。优选地，该材料能够承受高功率密度，并且因此具有对所使用波长的高透射性。有利地，光学窗口11由诸如蓝宝石之类的材料制成，这种材料具有有效的热传导系数，并且因此能够有效地冷却皮肤。诸如各种类型的玻璃之类的其他材料也是可能的。

例如在对男性胡须进行剃须的操作中，将该设备作为一个整体跨过皮肤移动。CCD照相机12将拍摄皮肤的图像。控制单元13将评估该图像，并且确定将要减短的毛发20的位置。然后，该控制单元控制镜8的位置并且激活激光源2，以便聚焦的子光束的焦点10将瞄准所述毛发20，从而使那些焦点10处的LIOB相关现象折断毛发20。用于循环的实际频率是大约100Hz，所述循环包括毛发的识别、移动镜8以及其他可能的元件(诸如，相位光栅6)、以及激活激光源2。当然，此数字强烈地取决于设备跨过皮肤移动的速率、毛发密度、控制单元13的速度等，并且因此不应该认为限制本发明。然而，随着所述Hz的循环频率，在大约2分钟内可以剃掉平均具有大于12,000根毛发的男性胡须。

图2图示性地示出了由根据本发明的设备减短的毛发的横截面视图。毛发20具有中心部分或髓心22。存在来自七个聚焦的激光束16-1至16-7的七个焦点10-1至10-7。

焦点10的数量不限于七个，而原则上可以是任何复数，诸如2、3等。激光束由此以及焦点10基本上是同时提供的。即，此时多个焦点10中的至少两个的LIOB现象的机械效应彼此重叠。

示出的焦点10位于基本上平直的线上。然而，也可能将焦点定位在折线或不规则的线上。事实上，还可以以2D或3D模式提供焦点10，其可以是规则或不规则的。相对于毛发良好定位的直线优势如下，相比于各自具有等能量密度的其他焦点模式，只需要最少的焦点数量。

有用的2D模式可以是等边三角形的形状(在此未示出)，因为这样的模式对光束相对于毛发20的角度定位相当不敏感。事实上，在横截毛发20的平面上具有焦点10的任何2D模式，其对于角度朝向比直线更加不敏感。当然，在大部分情况下，能量效率在某种程度上更小，这是因为焦点10之间的平均距离增加，或者它们的绝对数量或每个能量，或这些因素的组合。如上所述，对于3D模式的考虑类似，其中二等边的四面体是一个示例(未示出)。

图3a、图3b示出了常规高斯脉冲(图3a)和工程脉冲(图3b)的峰值脉冲功率的时间分布。

图3a示出了常规高斯脉冲及其在焦点处的功率传递。峰值功率平滑地增加至阈值Dh，其中毛发中的LIOB现象开始并且持续增加至其峰值，优选地，峰值功率应该保持低于皮肤中的LIOB阈值Ds。注意，当确定在毛发中出现所有焦点时，或者如果在皮肤中允许LIOB时，例如如果皮肤中的LIOB现象的数量非常低时，则这不必介意此情况。由于峰值脉冲功率仅稍微高于Dh，并且该脉冲在时间上是对称的，则仅大约一半的可用能量可以耦合到等离子，这仅在时间t1(即，第一次达到阈值的时间)之后存在。事实上，能量仅可以在所述等离子存在时耦合到等离子。在t1时，即达到LIOB阈值的时间形成等离子，并且存在直到t3＝t2+tr，即直到在时间t2之后等离子重新结合的时间tr，即当能量密度下降到所述阈值之下时。尽管所述重新结合时间取决于多个因素，诸如峰值等离子粒子密度，并且事实上还取决于耦合到等离子的能量的量和密度，平均重新结合时间tr大约是几个ns(1-10ns)。

图3b示出了具有“工程”功率密度分布的脉冲。功率密度快速增加直到时间t4，其增加到高于毛发中LIOB阈值的值，但是仍然低于皮肤中LIOB的阈值，同样，这不是严格必需的。此后，直到时间t5＝t4+tr，可以将能量提供给等离子。因为现在在脉冲的第一相位期间仅损失了很少能量，即在达到阈值Dh之前，能量效率几乎加倍。这里应该注意，这是非常理论性的问题，因为存在在等离子行为起作用的多个功率密度，诸如初始多光子效应阈值，在该阈值处能够出现等离子等。因为这些值更加难以测量，本应用的这些阈值的相关性仅是有限的。

此类脉冲整形的技术对于技术人员来说是公知的。可以参考激光的慢Q切换等。应该注意，可以根据例如脉冲时间t_pulse和等离子重新结合时间tr的比例等来优化所述的脉冲工程。例如，如果t_pulse比tr长很多，则重要的是在达到LIOB阈值Dh的时间之后紧接着的周期中提供尽可能多的能量。相反，如果tr比t_pulse长很多，则看来几乎是不相关的。由于实际情况，虽然tr和t_pulse的非限制值分别是2ns和10ns，但是可以很好地证明值得进行脉冲调节。

图4图示性地示出了方法的另一个实施方式。在这里，示出了毛发20，并且存在超过200μm长度的11个焦点10-1到10-11。不应该限制所构造的焦点和长度的数量(将在下文解释)。

遍及身体不同部分的毛发直径有所变化，并且直径取决于毛发的不同类型。例如，胡须比前额上的汗毛更粗。尽管可能偶然发现更粗的毛发，人类毛发的最大直径大约是120-150μm。根据本发明的设备，当然可以建立关于毛发直径的反馈，并且相应调整焦点的位置。然而，这需要考虑时间和计算功率的量。现在，通过提供超过例如120-150μm长度的一行焦点10，并且焦点10中的峰值功率密度介于毛发中的LIOPB阈值Dh和皮肤中的LIOPB阈值Ds之间，则针对所有毛发使用一个设置。毕竟，如果多个焦点都落在毛发之外，实际上将损失用于减短的动作的能量，但是另一方面，功率密度没有高到足以引起LIOB，并且因此在皮肤中出现损害和疼痛。而且，仍然存在足够的能量来减短较细的毛发，这是因为供应的能量的量随毛发中焦点数量而大致线性地降低，而所需的能量大致随着直径的平方降低或至少比线性地降低更快。

而且，通过提供超过甚至大于所述120-150μm(诸如，上述200μm)的长度的焦点，也可能在没有非常精确地定位焦点的情况下减短最粗的毛发。以此方式，可以考虑定位焦点中或毛发识别系统中的错误。在操作中，这整体改善了设备的速度。

图5a、图5b和图5c在纵向剖面图中示出了在三个不同量的总供应能量的情况下的典型毛发损害模式。在每种情况下，使用三个焦点，并且使用平均直径100μm的毛发，对于此情况，假设将需要2mJ来修剪毛发。而且，焦点位于与毛发纵向呈大约45°角的线上，从而能够显示特定的断裂行为。当焦点位于垂直于毛发纵方向的线上时，断裂行为不可见，或至少较小程度上是不可见的。

图5a示出了其中提供给焦点的能量很低的情况，比如，总能量为0.5mJ的情况。毛发没有折断，尽管断裂的短线和断裂的小表面形式的损害是可见的，这样看来，以上两者作为短线是可见的，即，分别是针对每个焦点的两条水平线和两条竖直线。已经发现，存在损害毛发的优选方向，即，断裂发生在平行于毛发的轴的方向，并且发生在垂直于该方向的平面。

图5b示出了其中每个焦点处的能量刚好足够折断整个毛发的情况。已经发现，在此情况下，环绕焦点的断裂的单独小区域沿其间的断裂线而相互连接。换言之，示出了单独焦点中LIOB机械效应之间一种协作的清楚的可视痕迹。事实上，即使焦点位于相同的目标位置，此情况下所需的总能量减少，比在时间上分别提供脉冲的情况下的总能量降低高达50％。当然，当焦点位于断裂的优选平面中的线上、由此焦点间距离最短时，此能量最低。

图5c示出了类似于图5b中的情况，但是单独焦点中的能量稍高。已经发现，甚至仅在图5b的水平之上稍微增加能量，也将抑制(suppress)断裂的优选方向，并且毛发仅在穿过焦点的平面上折断。相比较于图5b的情况中的类似阶梯的表面，结果是非常平滑的断裂表面。断裂表面的这种平滑度是由于基本上同时产生的LIOB脉冲的协作机械效应的增加值的另一个证据。

Claims

1.一种用于减短毛发(20)的设备，包括激光辐射系统和光学操作器，

其中所述激光辐射系统构造并且配置用于提供聚焦于各个焦点(10)的多个激光脉冲，并且包括：

-激光源(2)，构造并且配置用于以具有预定的脉冲时间的激光脉冲的形式来生成激光辐射(3)；以及

-光学系统，构造并且配置用于将所述激光脉冲聚焦至各个焦点，

其中所述光学操作器(8，9)构造并且配置用于将所述各个焦点(10)定位在各个目标位置中，

其中所述生成的激光辐射(3)的功率和所述焦点(10)的维度使得在所述各个焦点处，所述激光辐射具有大于用于毛发组织的特征阈值的功率密度，其中在所述阈值之上，在所述预定的脉冲时间，在所述毛发组织中出现激光诱导光学破坏现象，

特征在于，所述辐射系统构造并且配置用于在空间上分开的各个焦点(10)处基本上同时地提供至少两个激光脉冲。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述激光源(2)构造并且配置用于基本上同时地提供多个激光束(3)。

3.根据权利要求1所述的设备，其中所述光学系统包括光束倍增器元件(6)，所述光束倍增器元件(6)构造并且配置用于将激光辐射的入射光束(3)倍增为多个同时出射的激光束。

4.根据权利要求3所述的设备，其中所述光学系统包括光栅(6)。

5.根据权利要求3所述的设备，其中所述光束倍增器元件(6)是可移动的，优选的是可旋转的或可绕轴旋转的。

6.根据权利要求1所述的设备，其中同时焦点(10)的数量介于2和20之间。

7.根据权利要求1所述的设备，其中相邻同时焦点(10)之间的距离最多等于在所述焦点处的所述激光诱导光学破坏现象的有效机械工作距离。

8.根据权利要求7所述的设备，其中选择所述距离最多等于将要减短的毛发(20)的直径除以同时焦点的数量。

9.根据权利要求7所述的设备，其中每个激光脉冲中的能量使得所述距离介于5和50μm之间，优选地介于10和25μm之间。

10.根据权利要求1所述的设备，其中以3D模式提供所述同时焦点(10)，优选的是延伸穿过将要减短的毛发(20)的四面体。

11.根据权利要求1所述的设备，其中在延伸穿过将要减短的毛发(20)的平面中提供所述同时焦点(10)，所述平面优选地是基本垂直于所述毛发的轴的方向。

12.根据权利要求1所述的设备，其中以三角模式提供所述同时焦点(10)，优选的是等边三角模式。

13.根据权利要求1所述的设备，其中在延伸穿过将要减短的毛发(20)的线上提供所述同时焦点(10)，所述线优选地是基本上垂直于所述毛发的轴的方向。

14.根据权利要求1所述的设备，其中选择激光脉冲期间焦点(10)上的峰值功率密度，使得至少等于用于毛发组织的特征阈值Dh、但是低于用于皮肤组织的特征阈值Ds，其中在所述阈值Dh之上，在所述预定的脉冲时间，在所述毛发组织中出现激光诱导光学破坏现象，而在所述阈值Ds之上，在所述预定的脉冲时间，在所述皮肤组织中出现激光诱导光学破坏现象。

15.根据权利要求14所述的设备，其中所述峰值功率密度介于Ds的60％和95％之间，优选地介于Ds的70％和80％之间。

16.根据权利要求14所述的设备，其中所述峰值功率密度介于4×10¹¹W/cm²和7.5×1011W/cm²之间，优选地介于5.5×10¹¹W/cm²和7×10¹¹W/cm²之间。

17.根据权利要求14所述的设备，其中所述脉冲的所述功率密度的时间分布使得在所述脉冲启动之后小于所述脉冲持续时间的一半的时间间隔，优选地是在小于所述脉冲持续时间的25％的时间间隔之后，达到所述峰值功率密度以及优选地达到所述阈值Dh。

18.根据权利要求14所述的设备，其中所述功率密度的时间分布使得在达到所述峰值功率密度之后，传递所述脉冲中大于50％，优选地大于70％的能量。