CN104244858A

CN104244858A - 用于剪发装置的切割头

Info

Publication number: CN104244858A
Application number: CN201380020997.0A
Authority: CN
Inventors: P·T·朱特; B·W·M·莫斯科普斯; M·T·约翰森; J·H·库姆斯
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2012-05-22
Filing date: 2013-05-17
Publication date: 2014-12-24
Anticipated expiration: 2033-05-17
Also published as: BR112014028809A2; US9457431B2; JP2015518743A; RU2014146165A; JP5895100B2; WO2013175373A1; EP2852346B1; EP2852346A1; CN104244858B; RU2629123C2; US20150101201A1

Abstract

本申请涉及一种用于剪发装置的切割头(1)。所述切割头具有在所述切割头内引导激光束(7)跨过切割区(8)的光学系统(3)。所述激光束具有快轴和慢轴。所述光学系统具有被配置成在所述切割区内形成所述激光束的第一焦点(11)的聚焦透镜(6)。在一个实施例中，所述光学系统(3)还具有重新聚焦所述激光束以在所述切割区内形成所述激光束的第二焦点(16)的聚焦元件(15)。在另一实施例中，所述聚焦透镜形成所述激光束在所述切割区内沿所述激光束的快轴的焦距，该焦距大于所述激光束在所述切割区内沿所述激光束的慢轴的焦距。

Description

用于剪发装置的切割头

技术领域

本发明涉及用于剪发装置的切割头。

背景技术

已知的是提供一种剃须刀或剃刀，其依赖于激光剪发而不是依赖于切割刀片的布置。没有刀片的剃须刀具有很少的运动部件，所以磨损被降低，这提供了优于机械剃须刀的优点。此外，由于没有接触皮肤表面的锐利物体，激光的使用可以减少皮肤刺激。激光剃须刀通过光学吸收，也被称为激光烧蚀工作，其中暴露于激光束的毛发吸收激光束的能量，从而使其被汽化和/或切断。

剃须性能通常是由两个标准-剃须的贴近度和皮肤的刺激性衡量的。因此，良好执行的剃须刀应通过尽可能接近皮肤定位激光而使剩余的毛发长度最小化。然而，如果来自激光的热量和能量入射于皮肤上，则这可能引起更多的皮肤刺激。有必要阻止皮肤接触激光束，以避免损伤或刺激正被剃刮的皮肤。理发师或美容师习惯于将毛发修剪到恒定长度，所以尽管贴近度不是一个主要的性能因数，剩余毛发长度的均匀性是令人满意的。

例如从WO95/33600已知的是产生当剃须刀在皮肤上移动时平行于皮肤并垂直于切割毛发的行程方向的激光束。然而，高斯理论表明，激光沿其长度具有自然的强度变化。激光束将具有焦点，在该焦点处激光束具有最大的强度(每单位面积的功率)和最小的宽度，这意味着焦点是用于通过光学吸收切断毛发的激光束的最有效部分。另一方面，激光束距离焦点最远的部分将具有更大的宽度并因此更分散的强度，由于激光束的能量入射在更大面积的毛发上，该部分不能同样有效地切断毛发。因此，沿激光束的光轴毛发切断性能有所变化，并且这可能导致不均匀的毛发切断和不均匀的贴近度。此外，在毛发被接收的切割区域的每一个位置上的功率密度分布并不总是足以切割毛发。由于高斯激光束的自然发散，获得沿光轴的均匀的光束厚度是不可能的。

发明内容

除其他以外，本发明的目的是提供一种用于剪发装置的切割头，其基本上减轻或克服了上面提到的问题。

根据本发明，提供一种用于剪发装置的切割头，其包括光学系统，被配置为跨切割头中的切割区引导具有快轴和慢轴的激光束，该光学系统包括被配置为在切割区内形成激光束的第一焦点的聚焦透镜，和被配置为在切割区域内形成激光束的第二焦点的聚焦元件。

因此，可以重新聚焦激光束并创建另一个有效切割面积。这意味着功率密度可沿激光束的更大的长度被最大化，并且因此可以增加切割区的长度，而不降低切割头的有效性，或增加激光束的所需功率。

聚焦元件可以位于切割区内。

这意味着，通过在切割区内扩展激光的有效切割面积可以延长切割区的长度。

聚焦元件可被设置在切割区的中间部分。因此，可以提供跨切割区的长度的对称的切割结构。也就是说，在聚焦元件的相对两侧，并因此在切割区的每一侧，激光束的功率密度分布可以是对称的。

聚焦元件可以是折射透镜。通过这种布置，可以重新聚焦激光束，而不会影响其通过切割区的路径。

聚焦元件可以是反射透镜。通过这种布置，可以重新聚焦激光束并将激光束反射回跨过切割区或者切割区的一部分。

聚焦元件可以是球形透镜。因此，可以沿激光束的快轴和慢轴重新聚焦激光束。

聚焦元件可以是圆柱形透镜。因此，一个以上的激光束或激光束的部分可以被一个聚焦元件重新聚焦。

聚焦元件可以被配置为只沿激光束的快轴重新聚焦激光束。

聚焦元件可被配置为聚焦至少两个激光束。

聚焦透镜可以被配置在切割区内沿快轴形成激光束的焦距，其不同于在切割区内沿慢轴的激光束的焦距。沿慢轴的焦距可以大于沿快轴的焦距。

聚焦透镜可以被配置为沿激光束快轴形成激光束的焦点，该焦点从沿其慢轴的激光束的焦点偏移。

聚焦透镜和聚焦元件可以彼此间隔开，使得沿慢轴的激光束的焦点与聚焦元件重合。

通过这种布置，沿切割区的长度的激光束的功率密度并因此切割动作是对称的。也就是说，沿慢轴和快轴两者的束宽度在聚焦元件的相对两侧并因此在切割区的每一侧是对称的。这有助于沿切割区的长度的均匀的切割动作。

聚焦透镜可以被配置为沿快轴形成激光束的焦距，该焦距大于沿慢轴的激光束的焦距。

这在切割区内提供了这样的激光束，该激光束具有沿其快轴最小化的数值孔径和沿其慢轴的高数值孔径。因此，激光束的功率密度沿更大的距离被最大化，并且因此激光束的有效切割面积被增大。

聚焦透镜可以被配置为使得沿快轴的激光束的焦点与沿慢轴的激光束的焦点重合。

这意味着激光束的功率密度和因此切割动作沿着切割区的长度是对称的。

聚焦元件可以是第一聚焦元件，并且切割头可以进一步包括被配置为沿激光束的快轴和/或慢轴重新聚焦激光束的第二聚焦元件。

因此，可以在切割区内形成激光束的另一个有效切割面积。这意味着，其内形成有效切割面积的切割区的长度可以被最大化。

根据本发明的另一方面，提供了一种包括根据权利要求1至9中的任一项所述的切割头的剪发装置。

根据本发明的另一方面，提供一种用于剪发装置的切割头，其包括光学系统，被配置为跨切割头内的切割区引导具有快轴和慢轴的激光束，该光学系统包括被配置为在切割区内沿激光束的快轴形成激光束的焦距的聚焦透镜，该焦距比在切割区内沿激光束的慢轴的激光束的焦距更大。

这在切割区内提供了这样的激光束，该激光束具有沿其快轴的最小化的数值孔径和沿其慢轴的高数值孔径。因此，激光束的功率密度沿更大的距离被最大化，并且因此激光束的有效切割面积被增大。

沿快轴的激光束的焦距可以至少为沿慢轴的激光束的焦距的两倍。

聚焦透镜可以被配置为使得沿激光束的快轴的激光束的焦点与沿其慢轴的激光束的焦点重合。

这意味着，沿所述切割区的长度的切割动作能是对称的。

聚焦透镜可以包括被配置为沿激光束快轴聚焦激光束的第一聚焦透镜部和被配置为沿激光束的慢轴聚焦激光束的第二聚焦透镜部。

通过这种布置，直接提供沿激光束的快轴和慢轴形成激光束的不同焦距的聚焦透镜。此外，可以容易地确定沿激光束的快轴和慢轴的激光束的焦点之间所期望的间距。

第一聚焦透镜部可以是圆柱形透镜。这意味着，第一聚焦透镜部只沿激光束的快轴聚焦激光束。通过使用圆柱形透镜，可以将激光束沿一个轴聚焦，而不沿另一个轴聚焦激光束。

第二聚焦透镜部可以是圆柱形透镜。这意味着第二聚焦透镜部只沿激光束的慢轴聚焦激光束。

光学系统可以进一步包括准直透镜，第一聚焦透镜部和准直透镜被一体形成。

这意味着，部件的数目可以被最小化。因此，易制性被最大化。

切割头可以进一步包括被配置为在切割区内沿激光束的慢轴和/或快轴形成第二焦点的聚焦元件。

由于聚焦元件重新聚焦入射在其上的激光束，通过这种布置可以使激光束的有效切割面积最大化，并因此使切割区的长度最大化。

光学系统可以进一步包括第一反射元件以跨切割区引导激光束。

光学系统可以进一步包括设置在切割区与第一反射元件相对的一侧的第二反射元件，以引导激光束远离切割区。

在另一实施例中，光学系统可以进一步包括设置在切割区的与第一反射元件相对的一侧的第二反射元件，该第二反射元件被配置成将激光束反射回跨过切割区。

一个或多个聚焦元件可以位于这样的反射或折射元件之前或之后。

这提供了激光束的穿过切割区的第二切割部分，从而提高了剃须刀的切割性能。

根据本发明的另一方面，提供了一种包括根据权利要求10至15中的任一项所述的切割头的剪发装置。

参考下文所述的实施例，本发明的这些和其它的方面将是显而易见的并且被阐述。

附图说明

参考附图，本发明的实施例将仅通过示例被描述，其中：

图1示出了用于剪发装置的切割头的示意性侧视图；

图2示出了沿激光束的光轴的激光束的剖视图；

图3示出了剪发装置的另一个实施例的切割头的示意性侧视图；

图4示出了图3所示的切割头的示意性平面图；

图5示出了图3和图4所示的剪发装置的实施例的，沿激光束的光轴在第一和第二焦点处的激光束的剖视图；

图6示出了剪发装置的另一个实施例的切割头的示意性侧视图；

图7示出了剪发装置的另一个实施例的切割头的示意性俯视图；

图8示出了剪发装置的另一个实施例的切割头的示意性侧视图；

图9示出了图8所示的切割头的示意性平面图；

图10示出了图8和图9所示的剪发装置的实施例的，沿激光束的光轴在第一和第二焦点处的激光束的剖视图；

图11示出了剪发装置的另一个实施例的切割头的示意性侧视图；

图12示出了图11所示的切割头的示意性平面图；

图13是曲线图，示出了对于图11和图12所示的切割头的光学系统，激光束的宽度或光束直径对距激光束的焦点的距离；

图14是曲线图，示出了对于具有球形聚焦透镜的光学系统，激光束的宽度或光束直径对距激光束的焦点的距离。

具体实施方式

图1示出了用于剪发装置的头单元1的示意图。头单元1形成激光剃须刀的切割头。头单元1包括充当激光源的激光发生器2，和光学系统3。在本布置中，激光发生器2是二极管。激光发生器2发射激光束4。激光束4在头单元1内遵循来自激光发生器2的光路。

在本布置中，所发射的激光束4是多横模蓝色二极管激光。所发射的激光束4的波长是450nm左右。所发射的激光束4的功率在3W的数量级。然而，应当理解的是，激光束的特征可以改变。

所发射的激光束4被朝向光学系统3引导。光学系统3具有准直透镜5和聚焦透镜6。激光束4被朝向准直透镜5引导。准直透镜5减少或消除光束的发散。光束4的经准直的部分或路径7然后被聚焦透镜6聚焦，以使光束4会聚。

头单元1具有在其中毛发被接收以被切割的切割区8。第一窗口9a被设置在切割区8和聚焦透镜6之间。第二窗口9b被设置在切割区8相对第一窗口9a的另一端处。第二窗口9b被设置在切割区8和能量消散器或类似装置之间(未示出)。激光束4穿过切割区并由能量消散器消散。能量消散器或类似装置防止由剩余的激光束4的能量所造成的伤害。

窗口9a、9b被设置以保护激光发生器2、透镜5、6和设置在切割区8外的其它部件免受切割区8内接收的碎屑和污垢的影响。然而，应该理解的是，窗口9a、9b可被省略。

切割区8包括中间部分8a、第一外部部分8b和第二外部部分8c。第一外部部分8b被限定在切割区8的一端和中间部分8a之间。第二外部部分8c被限定在切割区8的另一端和中间部分8a之间。

激光束4沿束4的光轴10穿过切割区8。高斯理论指出激光束沿其长度具有自然的强度变化。光束将具有焦点，在该焦点处激光束具有最大强度(每单位面积的功率)和最小宽度，这意味着该焦点是激光束用于通过光吸收切断毛发的最有效的部分。另一方面，激光束的距离焦点最远的部分将有较大的宽度并因此具有更分散的强度，并且由于激光束的能量入射在毛发的更大面积上，该部分在毛发切断上不会同样有效。因此，沿激光束的光轴毛发切断性能有变化。由于高斯激光束的自然发散，其不可能获得沿光轴的均匀的光束厚度。

切割区8内的激光束4将符合高斯理论，并将包括沿束4的光轴10定位的“第一焦点”11或腰部。焦点11是最大强度和最小宽度的位置，并且是光束4用于切断毛发的最有效部分，这是因为激光束能量集中在待被切断的毛发的较小面积上，从而增加了光吸收率。腰部11的任一侧的区域12、13具有较大的光束宽度和较低的强度，因此对于切断毛发不太有效，这是因为激光束能量被分布在毛发的较大面积上。由于激光束4的第一焦点11更干净地并且在与腰部11的任一侧的其他区域12、13不同的长度下切断毛发，这种布置可以导致跨切割区8的切割性能的轻微变化。然而，应当理解的是，光束在腰部11的任一侧的区域12、13内的强度将足以切断切割区8内所接收的毛发。

高斯光束理论可用于通过考虑由发散造成的光束宽度(横截面积)的变化，确定沿光束的强度的自然变化。完美的高斯激光束的发散被由下面的方程式限定：

w (z) = w_{0} \sqrt{1 + M^{2} (\frac{z^{2}}{{z_{R}}^{2}})}

其中：

W(z)是距束腰(焦点)距离Z处的光束半径，

W₀是束腰的半径，并且

Z_R是瑞利(Rayleigh)范围，

而M²是为光束质量的测量的光束传播因子。

激光束的瑞利范围(Z_R)被定义为超过其光束的表面积加倍的距离，并且由以下方程式描述：

z_{R} = \frac{π \cdot {w_{0}}^{2}}{λ}

其中λ是激光束的波长。

瑞利范围是光束的具有最高强度的部分，由于激光束的能量被聚焦在毛发的较小面积上，使该部分成为用于切割毛发的光束的最有效部分。瑞利范围或高强度区域由处于固定的位置的图1中的虚线14表示。光束在瑞利范围14以外的区域12、13具有带不太集中的能量分布的较大的光束宽度。因此，这些区域的毛发切割特性在切割毛发上将不会与瑞利范围14内一样有效。由于功率要求、过度的热和皮肤刺激，良好设计的激光剃须刀不应该产生显著比切断毛发所需的更强大的激光束。因此，连同紧接在高强度区域14的每一侧的区域12、13，在激光剃须刀内有效地利用高强度区域14是很重要的。

应当理解的是，高强度区域14，连同紧接在高强度区域14的每一侧的区域12、13，限定了有效切割面积。即，激光束4的具有有效切割特性以切割毛发的部分。

由激光发生器2发射的激光束4的横截面为椭圆形。焦点对准的激光束4的剖视图在图2示出。激光束具有沿y轴的尺寸Y和沿x轴的尺寸X中。应当理解的是，激光束4的光轴10沿z轴延伸(参见图1)，其中x，y和z轴是相互垂直的。

激光束4从激光发生器2的激光带(未示出)发出。激光带(未示出)平行于x轴延伸。激光发生器的布置是已知的，所以详细的说明将在本文省略。激光束4的发散在平行于和垂直于激光带的方向上，也被称为近场，是不同的。

光束在y轴上的发散被称为快轴。在本布置中，快轴具有约40°(全角，1/e²)的光束发散。光束在x轴上的发散被称为慢轴。在本布置中，慢轴具有约10°的光束发散。即，激光束沿y轴的发散角大于激光束4在x轴上的发散角。沿y轴的近场的尺寸约为2μm。沿x轴的近场的尺寸约为20μm。

当光束沿其光轴10延伸时，聚焦透镜6使激光束4沿快轴(y轴)和慢轴(x轴)会聚。聚焦透镜6限定了激光束4的第一焦距。激光束4的第一焦距是聚焦透镜6和激光束4的第一焦点11之间的距离。在本实施例中，聚焦透镜被配置成使激光束4沿其快轴和慢轴的第一焦距是相同的。

聚焦元件15被设置在切割区8内。聚焦元件15入射有激光束4的光轴10。聚焦元件15被配置为重新聚焦通过切割区8的激光束4。即，聚焦元件被配置为形成激光束4沿其光轴11的第二焦点16。

聚焦元件15被设置在切割区8的中间部分8a。因此，切割区8的第一外部部分8b被限定在聚焦元件15的一侧，并且切割区8的第二外部部分8c被限定在聚焦元件15的另一侧。

聚焦元件15是一个球面透镜。即，聚焦元件15被配置为在激光束快轴和慢轴两者上聚焦激光束。在本实施例中，聚焦元件15的焦距基本上等于聚焦透镜6的焦距。

聚焦元件15是一个折射透镜。即，入射在聚焦元件15上的激光束4，通过聚焦元件15并在它通过聚焦元件15时通过折射被聚焦。

聚焦透镜6和聚焦元件15之间沿激光束4的光轴10的距离大于激光束4的第一焦距。因此，激光束4在第一焦点11与聚焦元件15之间发散。

切割区8的第一外部部分8b的长度约为激光束4的第一焦距的两倍。切割区8的第二外部部分8c的长度约为激光束4的第二焦距的两倍。

切割头1进一步包括具有间隔件18的主体17，隔板间隔件18接触用户的皮肤19的一部分，以保持激光束4与皮肤19之间的保护间隔之间的保护分离。间隔件18包括借以使用户的皮肤19可定位的剪切表面抵靠其可定位的切割表面。间隔件18包括至少一个开口(未示出)。间隔件18允许毛发(未示出)伸入所述的切割区8中。切割区8被限定在间隔物被限定在间隔件18以上的区域上方的区域。间隔件18包括平行于激光束4的光轴10的单个、细长开口(未示出)，通过该开口毛发被接收以用于切割。另选地，间隔件18可具有另选布置，例如多个圆形的、六边形的或类似的开口(未示出)，通过该开口毛发被接收进入切割区8中。另选地，间隔件18可以包括具有操控毛发进入切割区8的多个齿的梳子。

当激光发生器2被操作时，所发射的激光束4被朝向光学系统3引导。激光束4被聚焦透镜6聚焦，以使光束4会聚。激光束4沿光束4的光轴10穿过切割区8的第一外部部分8b。

激光束4的第一焦点11处于第一外部部分8b中。由于聚焦透镜6和聚焦元件15之间的距离大于由聚焦透镜6引起的激光束4的第一焦距，激光束4的第一焦点11被形成在第一外部部分8b内。因此，激光束4的第一有效切割面积被形成在第一外部部分8b内。激光束4在第一外部部分8b内的部分是激光束的第一切割部分20。

应当理解的是，激光束4在第一焦点11和聚焦元件15之间发散。聚焦元件15被设置在激光束10的光轴10上，并且因此激光束4被朝向聚焦元件15引导。激光束4被聚焦元件15聚焦。激光束4被聚焦元件15沿快轴(y轴)和慢轴(x轴)重新聚焦。

激光束4的第二焦点16处于第二外部部分8c内。即，激光束4的第二焦点16被形成在切割区8内。聚焦元件15和切割区8的端部之间的距离大于由聚焦元件15所引起的激光束4的第二焦距，该距离在本实施例中由第二窗口9b形成。激光束4的第二有效切割面积被形成在第二外部部分8c内。在第二外部部分8c内的激光束4的部分是激光束的第二切割部分21。

聚焦元件15产生另一个瑞利范围引起另一个瑞利范围。激光束4的第二剪切部的第二切割部分21的瑞利范围或高强度的区域，在图1中由虚线22表示。光束在瑞利范围22以外的光束区域23、24具有带不太集中的能量分布更不集中的更大较大的光束宽度。应当理解的是，第二剪切部第二切割部分21的高强度区域22，连同紧接在高强度区域22的每一侧的区域23、24一起，限定了有效切割面积。即，激光束4的具有有效切割特性以切断毛发的另一部分。

通过上述布置，切割头1设置有在切割区8内的两个有效切割面积。因此，切割区8的长度可以翻倍，并且激光束能够大致沿切割区8的长度有效地切割毛发。最小的无效切割面积将在切割区8内在聚焦元件15的位置处形成，然而，应该理解的是，与由上述布置提供的切割区8的延伸长度相比，这种无效区域是最小的。此外，切割头1一般将在皮肤部分上通过两次或更多次以确保从其完全去除毛发。

毛发的直径一般约为100μm。在本布置中，激光束4沿x轴在第一焦点11处的尺寸约为250μm(1/e²)。激光束4沿y轴在第一焦点11处的尺寸约为25μm(1/e²)。由于聚焦透镜6和聚焦元件15之间的距离大约是激光束4的第一焦距的两倍，并且激光束4的第二焦距与第一焦距大约相同，因此激光束4沿x轴在第二焦点16处的尺寸约为250μm(1/e²)。激光束4沿y轴在第二焦点16处的尺寸约为25μm(1/e²)。

上述布置的一个优点是，具有足以有效切割被接收在切割区8内的毛发的功率密度的、切割区8内的激光束4的大的处理行程被提供，同时使激光发生器2的必要功率最小化。因此，头单元1的效率被最大化。

当毛发被接收在切割区8内时，它们暴露于切割区8内激光束4的第一切割部分20或第二切割部分21。因此，毛发通过激光烧蚀被切割。

激光束4随后从切割区8通过并且远离切割区8行进。光束4的出射部分然后在能量消散器或类似装置(未示出)内被吸收，以防止由剩余的激光束4的能量造成的损坏。

在上述布置中，聚焦元件是球形的。即，第一聚焦元件被配置为在快轴和慢轴两者中聚焦激光束4。然而，在替代的布置中，聚焦元件是圆柱形的。即，聚焦元件被配置为只在快轴或慢轴中的一个中聚焦激光束。

图3和图4示出了用于切割毛发的、具有为圆柱形的聚焦元件31的切割头30的示例性实施例。图3和图4所示的切割头的布置一般与上述的切割头1的布置相同，并且因此详细的说明在本文被省略。许多的特征和部件对应于上述特征和部件，并且因此详细的说明将被省略。然而，代替如参照图1所述的球形聚焦元件15，图3的光学系统包括圆柱形聚焦元件31。

现在参照图3和图4，头单元30包括充当激光源的第一激光发生器32，和第一光学系统23。第一激光发生器32发出第一激光束34。第一激光束34在头单元30内遵循从第一激光发生器32沿第一光轴的光路。应当理解的是，光轴沿如图所示的z轴延伸，并且切割头被配置为在沿x轴的方向上在用户的皮肤上方移动以便切割毛发。

所发射的激光光束34被朝向第一光学系统33引导。第一光学系统33具有第一准直透镜35和第一聚焦透镜36。第一激光束34被朝向第一准直透镜35引导。第一准直透镜35减少或消除光束的发散。第一激光束34然后被第一聚焦透镜36聚焦以使光束34会聚。

头单元30还包括充当激光源的第二激光发生器37，和第二光学系统38。第二激光发生器37发出第二激光束39。第二激光束39在头单元30内遵循从第二激光发生器37沿第二光轴的光路。在本实施例中，第一和第二光轴相互平行、但是相互偏移地延伸。

所发射的第二激光束39被朝向第二光学系统38引导。第二光学系统38具有第二准直透镜40和第二聚焦透镜41。第二激光束39被朝向第二准直透镜40引导。第二准直透镜40减少或消除了光束的发散。第二激光束39然后被第二聚焦透镜41聚焦以使光束39会聚。

在本布置中，所发射的激光束是多横模的蓝色二极管激光。所发射的激光束的波长是450nm左右。所发射的激光束的功率在3W的数量级。然而，应当理解的是，激光束的特性可以变化。

头单元30具有在其中毛发被接收以被剪切切割的切割区43。第一激光发生器32和第二激光发生器32、37被设置在切割区43的相对两侧。第一窗口44a被设置在切割区43和第一聚焦透镜36之间。第二窗口44b被设置在切割区43相对于第一窗口44a的另一端部。第二窗口44b被布置设置在切割区43和第二聚焦透镜41之间。能量消散器或类似装置(未示出)被布置在所述第一和第二窗口被设置在所述第一窗口44a和第二窗口44a、44b之后，以消散剩余的激光束34、39的能量。然而，应当理解的是，窗口44a、44b可以被省略。

切割区43内的每个激光束34、39将符合高斯理论，并且将包括沿其光轴定位的“第一焦点”45a、45b或腰部。在第一焦点45a、45b处的高强度区域，连同紧接在高强度区域的每一侧的区域，限定了有效切割面积。也就是说，每一激光束34、39的具有有效切割特性以切割毛发的部分。

当光束沿它们的光轴延伸时，聚焦透镜36、41使相应的激光束34、39沿快轴(y轴)和慢轴(x轴)会聚。聚焦透镜36、41限定每个激光束的第一焦距。在本实施例中，聚焦透镜36、41被配置成使激光束34、39沿其快轴和慢轴两者的第一焦距是相同的。然而，应当理解的是，每个激光束的快轴的焦距可能不同于慢轴的焦距，如以下将变得显而易见的。

聚焦元件31被设置在切割区43内。聚焦元件31充当用于第一激光束34和第二激光束39的聚焦元件31。即，聚焦元件31形成第一光学系统33和第二光学系统38的一部分。聚焦元件31入射有第一激光束34的光轴。聚焦元件31被配置重新聚焦穿过切割区43的第一激光束34。即，聚焦元件31被配置为沿其光轴形成第一激光束34的第二焦点46a。

聚焦元件31入射有第二激光束39的光轴。聚焦元件31被配置为重新聚焦穿过切割区43的第二激光束39。即，聚焦元件31被配置为沿其光轴形成第二激光束39的第二焦点46b。

聚焦元件31是折射透镜。聚焦元件31是圆柱形透镜。即，聚焦元件31被配置为仅在快轴或慢轴中的一个中聚焦激光束。

在本实施例中，聚焦元件31被配置为沿激光束的快轴聚焦各激光束34、39中的每一个。快轴沿x轴延伸。因此，第二焦点46a、46b只是每个激光束34、39的快轴的焦点。每个激光束34、39的慢轴没有被聚焦元件31重新聚焦。聚焦元件31的圆柱形表面可以是圆环形表面。

在本实施例中，聚焦元件31的焦距基本上等于聚焦透镜36、41中的每个的焦距。第二激光束39的第二焦点46b与第一激光束34的第一焦点45a对齐。类似地，第二激光束39的第一焦点46a与第一激光束34的第二焦点46a对齐。然而，应当理解的是，第一激光束34和第二激光束39的焦点可以彼此偏移。

切割头30进一步包括具有间隔件47的主体，间隔件47接触用户的皮肤的一部分，以保持激光束34、39和皮肤之间的保护分离。

当激光发生器32、37被操作时，所发射的激光束34、39分别被第一聚焦透镜36和第二聚焦透镜41聚焦。聚焦元件31被设置在切割区43的中间部分43a。第一激光束34穿过切割区43的第一外部部分43b，并且第二激光束39穿过切割区43的第二外部部分43c。

第一激光束34的第一焦点45a处于第一外部部分43b内。因此，第一激光束34的第一有效切割面积被形成在第一外部部分43b内。第一焦点45a是在光束的快轴和慢轴上的焦点。

第一激光束34在第一焦点45a和聚焦元件31之间发散。第一激光束34然后被聚焦元件31重新聚焦。第一激光束34只沿快轴(y轴)被聚焦元件31重新聚焦。聚焦元件31是圆柱形透镜，并且因此不会沿其慢轴(x轴)聚焦继续发散的第一激光束34。第一激光束34的第二焦点46a被形成在第二外部部分43c内。第一激光束34的第二有效切割面积被形成在第二外部部分43c内。

第一激光束34在第一焦点45a和第二焦点45a、焦点46a处的剖视图如图处的剖视图在图5所示出。因为激光束通过聚焦元件沿其快轴被重新聚焦因为激光束被聚焦元件沿其快轴重新聚焦，第一激光束34具有沿y轴在第一焦点45a和第二焦点处45a、46a处具有对应的尺寸处的对应的尺寸。然而，因为激光束不被沿其慢轴重新聚焦因为激光束未沿其慢轴被重新聚焦，在第二焦点46a处的尺寸X大于在第一焦点45a处的尺寸X。由于光束不被聚焦元件31重新聚焦，第一激光束34的第二焦点46a和第二有效切割面积将具有略微低的峰值功率，但是由于光束的X尺寸的增加，当激光束跨毛发被移动时会导致毛发的较大的暴露时间。

第二激光束39的第一焦点45b处于第二外部部分43c内。因此，第二激光束39的第一有效切割面积被形成在第二外部部分43c内。第二焦点45b是在光束的快轴和慢轴上的焦点。

第二激光束39在第一焦点45b和聚焦元件31之间发散。第二激光束39然后被聚焦元件31重新聚焦。第二激光束39只沿快轴(y轴)被聚焦元件31重新聚焦。第一激光束34的第二焦点46b被形成在第二外部部分43c内。第一激光束34的第二有效切割面积被形成在第一外部部分43b内。

由于光束不被聚焦元件31重新聚焦，第二激光束39的第二焦点46b和第二有效切割面积将具有略微低的峰值功率，但是由于光束的X尺寸的增加，当激光束跨毛发被移动时会引起毛发较大的暴露时间。

通过上述布置，切割头30设置有切割区43内的多个有效切割面积。因此，切割区43的长度被增加，并且激光束能够基本上沿切割区43的长度有效切割毛发。

激光束34、39随后从切割区43通过并远离切割区43行进。光束的出射部分然后可以在能量消散器或类似装置(未示出)内被吸收，以防止由剩余的激光束34、39的能量造成的损坏。

此外，可以使用单个圆柱形透镜充当聚焦元件以重新聚焦两个或更多个激光束。这简化了切割头的制造的容易性和成本。在本布置中，聚焦元件31被延伸以重新聚焦两个激光束。使用这样的圆柱形聚焦元件31的一个优点在于，它比延伸的球形透镜更易于制造。

在上述结构中在上述布置中，切割头具有两个激光发生器。这种结构布置使切割头的工作效率最大化，并有助于确保切割头沿其长度提供大致对称的剪切切割动作。然而，应当理解的是，在另一种结构中在另选布置中，切割头只使用圆柱形透镜和唯一的单一个激光发生器以在切割头内形成单个激光束(未示出)。此外，应当理解的是，在另选布置中，三个或更多个激光束可被使用。

图6示出了用于剪发的切割头50的另一实施例。图6所示的切割头50的布置与上述切割头的布置大致相同，并且因此详细的描述在本文被省略。许多特征和部件对应于上述特征和部件，因此详细的描述将被省略。在这种布置中，切割头50包括第一聚焦元件51和第二聚焦元件52。

头单元50包括充当激光源的激光发生器53，和光学系统54。激光发生器53发射激光束55。激光束55在头单元50内遵循从激光发生器53沿着光轴的光路。所发射的激光束55被朝向光学系统54引导。光学系统54具有准直透镜56和聚焦透镜57。光束55被朝向准直透镜56引导，然后被聚焦透镜57聚焦，使光束55会聚。

头单元50具有在其中毛发被接收以被切割的切割区58。第一窗口59a被设置在切割区58和聚焦透镜57之间。第二窗口59b被设置在相对于第一窗口59a的切割区58的另一端。然而，应当理解的是，窗口59a、59b可被省略。

切割区58内的激光束55将符合高斯理论，并且将包括沿其光轴定位的“第一焦点”60或腰部。在第一焦点60处的高强度区域，连同紧接在高强度区域的每一侧的区域，限定了有效切割面积。也就是说，激光束55的具有有效切割特性以切割毛发的部分。

当光束沿其光轴延伸时，聚焦透镜57使激光束55沿快轴(y轴)和慢轴(x轴)会聚。聚焦透镜57限定激光束的第一焦距。在本实施例中，聚焦透镜57被配置成使激光束55沿其快轴和慢轴两者的第一焦距是相同的。然而，应当理解的是，快轴的焦距可能不同于慢轴的焦距，如以下将变得显而易见的。

第一聚焦元件51和第二聚焦元件52被设置在切割区58内。第一聚焦元件51入射有激光束55的光轴。第二聚焦元件52入射有激光束55的光轴。第一聚焦元件51和第二聚焦元件52彼此间隔开。

第一聚焦元件51和第二聚焦元件52被配置为重新聚焦穿过切割区58激光束55。即，第一聚焦元件51被配置为沿其光轴形成激光束55的第二焦点61。类似地，第二聚焦元件52被配置为沿其光轴形成激光束55的第三焦点62。

聚焦元件51、52是折射透镜。聚焦元件51、52是圆柱形透镜。也就是说，聚焦元件51、52被配置为在快轴和慢轴两者中聚焦激光束。

切割头50进一步包括具有间隔件64的主体，间隔件64接触用户的皮肤的一部分，以保持激光束和皮肤之间的保护分离。

在本实施例中，第一聚焦元件51和第二聚焦元件52的焦距大致等于聚焦透镜57的焦距。然而，应当理解的是，第一聚焦元件51和第二聚焦元件52的焦距可以与聚焦透镜57不同，并且彼此不同。

当激光发生器53被操作时，所发射的激光束55被聚焦透镜57聚焦。激光束55的第一焦点60被形成在切割区58内位于聚焦透镜57和第一聚焦元件51之间。因此，激光束55的第一有效切割面积被形成在切割区58内。

激光束55在第一焦点60和第一聚焦元件51之间发散。激光束55然后被第一聚焦元件51重新聚焦。激光束55沿其快轴和慢轴被第一聚焦元件51重新聚焦。激光束55的第二焦点61在第一和第二聚焦元件52之间被形成。因此，激光束55的第二有效切割面积被形成在切割区58内。

激光束55在第二焦点61和第二聚焦元件52之间再次发散。激光束55随后被第二聚焦元件52重新聚焦。激光束55沿其快轴和慢轴被第二聚焦元件52重新聚焦。激光束55的第三焦点62被形成在第二聚焦元件52和切割区58的远端之间。因此，激光束55的第三有效切割面积被形成在切割区58内。

通过上述布置，切割头30设置有切割区43内的三个有效切割面积。因此，切割区58的长度被增加，并且激光束能够沿切割区58的长度有效地切割毛发。

激光束55随后从切割区58通过并远离切割区58行进。光束的出射部分然后可以在能量消散器或类似装置(未示出)内被吸收，以防止由剩余的激光束55的能量造成的损坏。

在上述布置中，第一和第二聚焦元件是球形的。也就是说，第一和第二聚焦元件中的每个均被配置为在快轴或慢轴两者中聚焦激光束。然而，应当理解的是，在另选布置中，第一和第二聚焦元件中的一个或两个可以是圆柱形透镜。也就是说，第一和第二个聚焦元件中的每一个或一个被配置为仅在快轴和慢轴中的一个中聚焦激光束。

通过这样的布置，头单元50可以被配置为具有两个或更多个穿过切割区的激光束(未示出)。在具有两个或更多个激光束的示例性布置中，激光束被配置为以与图3和图4所示的布置相类似的布置被对齐和设置。然而，在该示例性结构中，每个激光束均具有入射两个或多个聚焦元件的光轴。

在上述实施例中，聚焦元件或元件是折射透镜。也就是说，当入射在聚焦元件上的激光束通过聚焦元件时，该激光束通过折射被聚焦。然而，在另一实施例中，聚焦元件是反射透镜。也就是说，当入射在聚焦元件上的激光束被聚焦元件反射时，该激光束被聚焦。这种其中聚焦元件是反射透镜的一个实施例在图7示出。

图7示出了用于剪发的、具有为反射透镜的聚焦元件的切割头70的示例性实施例，所述聚焦元件是反射透镜。如图7所示的切割头的结构布置与上述切割头的结构布置大致相同，因此详细的描述在此省略因此详细的描述在本文被省略。许多的特征和部件对应于上述特征和部件，因此详细的描述将被省略。然而，代替如参照图1至图6描述的反射透镜，图7所示的光学系统包括作为充当聚焦元件的第一反射透镜71和第二反射透镜71、72。

现在参照图7，头单元70包括充当激光源以发射第一激光束75的第一激光发生器73，和第一光学系统74。第一激光束75在头单元70内遵循从第一激光发生器73沿第一光轴的光路。所发射的激光束75被朝向第一光学系统74引导。第一光学系统74具有第一准直透镜76和第一聚焦透镜77。第一激光束75被朝向第一准直透镜76引导，然后被第一聚焦透镜77聚焦，以使光束75会聚。

头单元70还包括充当激光源以发射第二激光束80的第二激光发生器78，和第二光学系统79。第二激光束80在头单元70内遵循从第二激光发生器78沿第二光轴的光路。所发射的第二激光束80被朝向第二光学系统79引导。第二光学系统79具有第二准直透镜81和第二聚焦透镜82。第二激光束80被朝向第二准直透镜81引导，并随后被第二聚焦透镜82聚焦，以使光束80会聚。

头单元80具有在其中毛发被接收以被切割的切割区84。第一激光发生器73和第二激光发生器78被设置在切割区84的相对两侧。第一窗口85a被设置在切割区84和第一聚焦透镜77之间。第二窗口85b被设置在相对于第一窗口85a的切割区84的另一端。第二窗口85b被设置在切割区84和第二聚焦透镜82之间。能量消散器或类似装置(未示出)被布置在第一窗口85a和第二窗口85b之后，以消散剩余的激光束75、80的能量。然而，应当理解的是，窗口85a、85b可被省略。

切割区84中的每个激光束75、80将符合高斯理论，并且包括沿其光轴定位的“第一焦点”86a、86b或腰部。在第一焦点86a、86b处的高强度区域，连同紧接在高强度区域的每一侧的区域，限定了有效切割面积。也就是说，每一激光束75、80的具有有效切割特性以切割毛发的部分。

聚焦透镜77、82限定了每个激光束的第一焦距。在本实施例中，聚焦透镜77、82被配置成使激光束75、80沿其快轴和慢轴两者的第一焦距是相同的。然而，应当理解的是，每个激光束的快轴的焦距可能不同于慢轴的焦距，如以下将变得显而易见的。

第一聚焦元件71和第二聚焦元件71、72被设置在切割区84内。第一聚焦元件71和第二聚焦元件71、72彼此相对。第一聚焦元件71具有第一聚焦表面88，并且第二聚焦元件72具有第二聚焦表面89。第一聚焦表面88和第二聚焦表面88、89背对彼此。应当理解的是，第一聚焦元件71和第二聚焦元件72可以被一体形成。

第一聚焦元件71充当用于第一激光束75的聚焦元件。第一聚焦元件71入射有第一激光束75的光轴。第一聚焦元件71被配置为重新聚焦通过切割区84的第一激光束75。即，第一聚焦元件71被配置为沿其光轴形成第一激光束75的第二焦点87a。

第二聚焦元件72充当用于第二激光束80的聚焦元件。第二聚焦元件72入射有第二激光束80的光轴。第二聚焦元件72被配置为重新聚焦通过切割区84的第二激光束80。即，第二聚焦元件72被配置为沿其光轴形成第二激光束80的第二焦点87b。

聚焦元件71、72是反射透镜。聚焦表面88、89是反射的。聚焦表面88、89是凹的，以聚焦入射在它们上的相应激光束。在本实施例中，聚焦元件均是球面透镜。即，聚焦元件被配置为沿快轴和慢轴两者聚焦激光束。

在本实施例中，第一聚焦元件71和第二聚焦元件72的焦距大致等于聚焦透镜77、82的焦距。然而，应当理解的是，第一聚焦元件71和第二聚焦元件72的焦距可不同于聚焦透镜，并且彼此不同。

当激光发生器73、78被操作时，所发射的激光束75、80分别被第一聚焦透镜77和第二聚焦透镜82聚焦。第一聚焦元件71和第二聚焦元件72被设置在切割区84的中间部分84a内。第一激光束75穿过切割区84的第一外部部分84b，并且第二激光束80穿过切割区84的第二外部部分84c。

第一激光束75的第一焦点86a处于第一外部部分84b内。第一激光束75的第一焦点86a被形成在第一聚焦透镜77和第一聚焦元件71之间。因此，第一激光束75的第一有效切割面积被形成在第一外部部分84b内。

第一激光束75在第一焦点86a和第一聚焦元件71之间发散。第一激光束75然后被第一聚焦元件71重新聚焦。第一激光束75被反射回第一外部部分84b。激光发生器73被配置为形成第一激光束75的与第一聚焦元件71的反射表面88成一定角度的光路。因此，在切割区84内的第一激光束75的光路的第二部分与第一部分成一定角度延伸。即，激光束的反射的部分的路径远离光束的初始路径发散。第一激光束75的第二焦点87a被形成在第一外部部分84b内。第一激光束75的第二有效切割面积被形成在第一外部部分84b内。因此，由第一激光束75形成了两个有效切割面积。

第二激光束80的第一焦点86b处于第二外部部分84c内。第二激光束80的第一焦点86b被形成在第二聚焦透镜82和第二聚焦元件89之间。因此，第二激光束80的第一有效切割面积被形成在第二外部部分84c内。

第二激光束80在第一焦点86b和第二聚焦元件72之间发散。第二激光束80然后被第二聚焦元件72重新聚焦。第二激光束80被反射回第二外部部分84c内。第二激光发生器78被配置为形成第二激光束80的与第二聚焦元件72的反射表面89成一定角度的光路。因此，在切割区84内第二激光束80的光路的第二部分与第一部分成一定角度延伸。即，激光束的反射部分的路径远离光束的初始路径发散。第二激光束80的第二焦点87b被形成在第二外部部分84c内。第二激光束80的第二有效切割面积87b形成在第二外部部分84c内。因此，由第二激光束80形成了两个有效切割面积。

通过上述布置，切割头70设置有切割区84内的多个有效切割面积。因此，切割区84的长度增加，并且激光束能够基本上沿切割区84的长度有效切割毛发。因此，切割头70的有效性和效率被最大化。

激光束75、80随后从切割区84通过并且远离切割区84行进。光束的出射部分然后可以在能量消散器或类似装置(未示出)内被吸收，以防止由剩余的激光束75、80的能量造成的损坏。

虽然在参照图7描述的上述实施例中，光学系统包括两个反射透镜，应当理解的是，在替代实施例中，光学系统包括一个反射透镜、或三个或更多个反射透镜。在具有一个反射透镜的示例性实施例中(未示出)，充当聚焦元件的反射透镜被设置在切割区的一端。即，反射透镜被设置在切割区相对于激光发生器的远端，以重新聚焦和反射激光束返回跨过切割区。

在上述布置中，第一和第二聚焦元件是球形的。也就是说，第一聚焦元件71和第二聚焦元件72均被配置成在激光束的快轴和慢轴两者上聚焦激光束75、80。然而，应当理解的是，在另选布置中，第一和第二聚焦元件中的一个或两个可以是圆柱形透镜。也就是说，聚焦元件或每个聚焦元件被配置为只将激光束聚焦在快轴和慢轴中的一个中。还应当理解的是，充当进一步的聚焦元件的一个或多个折射透镜，可与充当聚焦元件的反射元件或每个反射元件一起使用。

图8和图9示出了用于剪发的切割头90的另一实施例。图8和图9所示的切割头的布置基本上与上述切割头的布置一样，并且因此详细描述在本文被省略。许多特征和部件对应于上述的特征和部件，因此详细的描述将被省略。在这种结构中，慢轴的焦点与快轴的焦点中的至少一个焦点偏移。

现在参照图8和图9，头单元90包括充当激光源的激光发生器92，和光学系统93。激光发生器92发射激光束94。激光束94在头单元90内遵循从激光发生器92沿着光轴的光路。

所发射的激光束94被朝向光学系统93引导。光学系统93具有准直透镜95和聚焦透镜96。光束94被朝向准直透镜95引导。准直透镜95减少或消除光束的发散。激光束94然后被聚焦透镜96聚焦，使光束94会聚。

聚焦透镜96被配置为沿激光束的快轴和慢轴两者聚焦激光束94。然而，聚焦透镜96被配置为对于快轴和慢轴形成不同的焦距。在本实施例中，慢轴的焦距被配置为大于快轴的焦距。

聚焦透镜96包括第一聚焦透镜部96a和第二聚焦透镜部96b。第一聚焦透镜部96a是球形，并被配置成沿激光束快轴和慢轴两者聚焦激光束94。第二聚焦透镜部96b是圆柱形的，并且被配置成仅沿激光束的快轴或慢轴中的一个聚焦激光束94。可替代地，第一聚焦透镜部96a和第二聚焦透镜部96b都是圆柱形的，其中一个透镜部仅聚焦激光束94的快轴，并且另一个透镜部仅聚焦激光束94的慢轴。

头单元90具有在其中接收毛发以切割的切割区97。激光发生器92被设置在切割区97的一侧。第一窗口98a被设置在切割区97和聚焦透镜96之间。第二窗口98b相对于第一窗口98a被设置在切割区97的另一端。然而，应当理解的是，窗口98a、98b可被省略。切割头90进一步包括具有间隔件102的主体，间隔件102接触用户的皮肤的一部分，以保持激光束94和皮肤之间的保护分离。

形成光学系统93的一部分的聚焦元件91被设置在切割区97内。聚焦元件31入射有激光束94的光轴。聚焦元件91被配置为重新聚焦穿过切割区97的激光束94。聚焦元件91是折射透镜。聚焦元件91是圆柱形透镜。

聚焦元件91被配置为沿激光束的快轴聚焦激光束94。快轴沿x轴延伸。激光束94的慢轴不被聚焦元件91重新聚焦。

切割区97中的激光束94沿其快轴和慢轴将符合高斯理论。当光束沿其光轴延伸时，聚焦透镜96沿激光束的快轴(y轴)和慢轴(x轴)使激光束94会聚。第一聚焦透镜部96a限定激光束的沿其慢轴的焦距。第二聚焦透镜部96b限定激光束的沿其快轴的焦距。激光束沿其慢轴的焦距大于激光束沿其快轴的焦距。因此，激光束94沿其慢轴和快轴的焦点相互偏移。

激光束94将具有沿其光轴定位的“第一快轴焦点”99或腰部。沿激光束的快轴在第一焦点99处的高强度区域，连同紧接在高强度区域的每一侧的区域，限定了有效切割面积。也就是说，激光束94的具有有效切割特性以切割毛发的部分。

当激光发生器92被操作时，所发射的激光束94被聚焦透镜96聚焦。激光束94的慢轴被第一聚焦透镜部96a聚焦。激光束94的快轴被第二聚焦透镜部96b聚焦。聚焦元件91被设置在切割区97的中间部分97a内。激光束94穿过切割区97的第一外部部分97b。

第一快轴焦点99处于第一外部部分97b内。因此，激光束94的第一有效切割面积被形成在第一外部部分43b内。激光束也具有“慢轴焦点”101。如以上所解释的，慢轴焦点101从第一快轴焦点99偏移。聚焦透镜96和聚焦元件91被彼此间隔开并且被定位成使得慢轴焦点101与聚焦元件91重合。因此，当激光发生器被操作时，慢轴在聚焦元件91的任一侧是对称的。

激光束94然后被聚焦元件91重新聚焦。激光束94仅沿快轴(y轴)被聚焦元件91重新聚焦。激光束94的第二焦点100被形成在第二外部部分97c内。激光束94的第二有效切割面积被形成在第二外部部分97c内。当激光束94的慢轴焦点101与聚焦元件91重合时，它开始远离切割区97的第二外部部分97c内的聚焦元件91发散。然而，应当理解的是，激光束94在第二外部部分97c内沿其慢轴以与它在第一外部部分97b内会聚的速度基本相同速度发散。因此，激光束94的尺寸和功率密度在第一和第二快轴焦点99、100处相互对应。

激光束94在第一和第二焦点99、100处的剖面视图在图10示出。激光束94沿其x轴和y轴两者在第一焦点99和第二焦点100处具有对应的尺寸。

激光束94随后从切割区97通过并远离切割区97行进，以在能量消散器或类似装置内(未示出)被吸收，从而防止剩余的激光束94的能量所造成的损坏。

在上述实施例中，参考图8至图10，慢轴的焦距大于快轴的焦距，使得慢轴的焦点从快轴的焦点偏移。这意味着，当聚焦元件被用于扩展激光束的有效切割面积时，沿慢轴的光束宽度在快轴的第一和第二焦点处可以是相同。然而，已经发现，被配置为沿快轴和慢轴中的每个具有不同焦距的光学系统可以被用来扩展激光束的有效切割面积，而没有设置在切割区内的聚焦元件。应当理解的是，下述实施例中的布置和特征可以与上述布置和特征一起和结合使用。特别地，聚焦元件可以与参照图11和图12的下述布置一起使用。

参照图11和图12，用于剪发的切割头110的另一实施例被示出。头单元110包括充当激光源的激光发生器111，和光学系统112。激光发生器111发射激光束113。激光束113在头单元110内遵循从激光发生器111沿光轴的光路。

所发射的激光束113被朝向光学系统112引导。光学系统112具有准直透镜114和聚焦透镜115。光束113被朝向准直透镜114引导。准直透镜114可减少或消除光束的发散。激光束113然后被聚焦透镜115聚焦，以使光束113会聚。

聚焦透镜115被配置为沿激光束的快轴和慢轴两者聚焦激光束113。然而，聚焦透镜115被配置为对于快轴和慢轴形成不同的焦距。在本实施例中，快轴的焦距被配置为大于慢轴的焦距。

聚焦透镜115包括第一聚焦透镜部115a和第二聚焦透镜部115b。第一聚焦透镜部115a为圆柱形，并且被配置为沿激光束的快轴聚焦激光束113。第一聚焦透镜部115a被设置为靠近准直透镜114。第二聚焦透镜部115b的是圆柱形的，并且被配置为沿其慢轴聚焦激光束113。在本布置中，第一聚焦透镜部115a和第二聚焦透镜部115b是折射透镜。

头单元110具有在其中接收毛发以切割的切割区116。激光发生器101被设置在切割区116的一侧。聚焦透镜115被设置在切割区116的相同一侧。切割头进一步包括具有间隔件(未示出)的主体(未示出)，间隔件接触用户的皮肤的一部分，以保持激光束113和皮肤之间的保护分离。

激光束113在切割区116内沿其快轴和慢轴将符合高斯理论。当光束113沿其光轴延伸时，聚焦透镜115使激光束113沿其快轴(y轴)和其慢轴(x轴)会聚。第一聚焦透镜部115a限定激光束113沿其快轴的焦距。第二聚焦透镜部115b限定激光束沿其慢轴的焦距。

激光束113将具有沿其光轴定位的“快轴焦点”117或腰部。在快轴焦点117处的高强度区域，连同紧接在高强度区域的每一侧的区域，限定了有效切割面积。也就是说，激光束113的具有有效切割特性以切割毛发的部分。激光束113也将具有沿其光轴定位的“慢轴焦点”118或腰部。

第一聚焦透镜部115a与第二聚焦透镜部115b间隔开。应当理解的是，第一聚焦透镜部115a距第二聚焦透镜部115b的间隔将确定快轴焦点117和慢轴焦点118之间的距离。在本实施例中，快轴焦点117和慢轴焦点118彼此对齐。即，快轴和慢轴的焦点117、118相互重合。这提供了跨切割区116的长度的对称的切割动作。

激光束沿其快轴的焦距大于激光束沿其慢轴的焦距。这意味着，激光束113具有沿其快轴的低的数值孔径(参见图11)，和沿其慢轴的高的数值孔径(参见图12)。这意味着，高强度区域的尺寸被最大化。

沿慢轴在焦点处的激光束宽度或直径(沿x轴的尺寸)是由激光束的近场和光学系统112的放大率确定的，并由下式给出：

φ_{s} = d_{s} \frac{f}{f_{c}}

其中：是沿慢轴的焦点对准的激光束的直径；

d_s是在慢轴中的激光的近场的直径；

f是聚焦透镜的焦距；以及

f_c是准直器的焦距。

沿慢轴的焦点对准的最小光束直径(沿x轴的尺寸)由衍射极限确定：

φ_{f} = \frac{4 λ \cdot f}{πθ \cdot f_{c}}

其中：λ为激光的波长；以及

θ是激光束的快轴发散角(以弧度为单位)。

上述布置的示例模拟在图13示出，并且具有作为聚焦透镜的球形聚焦透镜的另一布置的比较示例模拟在图14示出。

图13示出了针对上述参照图11和图12的示例性实施例激光束的宽度或光束直径对距激光束的焦点的距离。

在上述示例性实施例中，快轴聚焦透镜部115a具有75mm的焦距，并且慢轴聚焦透镜部115b具有30mm的焦距。准直透镜的焦距是2.97mm。激光发生器101发射具有450nm波长、12°的远场慢轴束发散、和44°的快轴束发散(1/e²，全角)的激光束。沿y轴的近场尺寸为2.1μm。沿x轴的近场尺寸为18.3μm。应当理解的是，虽然具体尺寸已经给出，其他替代尺寸也可以被设想。

图14示出了针对具有球形聚焦透镜的光学系统，激光束的宽度或光束直径对距激光束的焦点的距离。球形聚焦透镜具有30mm的焦距。从图14清楚的是，对于具有球形聚焦透镜的光学系统，沿快轴120和慢轴121在±15mm散焦(即距激光束的焦点15mm)下的激光束的尺寸相对大，特别是对于快轴来说，这会导致差的切割效率。然而，通过具有焦距为75mm的快轴聚焦透镜部115a和焦距为30mm的慢轴聚焦透镜部115b的布置，激光束在±15mm散焦下的尺寸与在±5mm散焦下具有30mm焦距的球形聚焦透镜的激光束的尺寸比得上。

这意味着，对于上述实施例，当球面聚焦透镜被使用时，在长度为30mm的切割区的端部的功率密度将具有类似于长度为10mm的切割区的功率密度的功率密度。

激光束113随后从切割区116通过并远离切割区116行进，以在能量消散器或类似装置(未示出)内被吸收，从而防止剩余的激光束113的能量所造成的损坏。

应该理解的是，上述的切割头中的每个可以是可附接至剃须刀手柄的单独的切割头单元。切割头单元可被移除以清洁切割头或者在它们已变得磨损后更换切割头或切割头的部件。切割头可以互换。可替代地，切割头可以与剃须刀手柄一体为一个产品(未示出)。

虽然在上述实施例中，激光发生器被设置在切割头内，应当理解的是，在替代布置中，激光发生器被设置可供安装切割头的剃须刀手柄内。通过这样的布置，安装单元被提供以确保激光发生器与光学系统在切割头内对齐。

上述切割头涉及剃刮皮肤，以实现最小保留毛发长度以及剩余毛发长度的改善的均匀性。然而，应当理解的是，切割头可以可替换地被用于修剪毛发至可控长度，不一定是尽可能地短，如在毛发修剪或梳理装置的情况下。为了实现这一点，防护装置将从切割激光束更远地被定位，以使切割高度增加，但仍保持均匀。

虽然在上述实施例中，光学系统被示出配置为使得激光束遵循线性路径，应当理解的是，在另选布置中反射元件可以被设置以反射激光束。这可以使切割头的尺寸能被最小化。

在上述实施例中，单独的聚焦透镜和准直透镜被使用。然而，应当理解的是，这些透镜中两个或多个可以彼此一体地形成。

在上述实施例中，具有遵循大致线性路径的激光束的头单元被示出。然而，应当理解的是，激光束的路径可以通过具有一个或多个反射元件的光学系统被重定向。例如，采用上述实施例，第一反射元件可以被设置以引导激光发生器所产生的激光束跨过切割区。通过这样的布置，第二反射元件可以被定位在切割区的相对一侧，以沿出射部或路径反射远离切割区的激光束。

反射元件可以被设置在切割区的一侧，以将激光束反射回跨过切割区，以创建通过切割区的光束的第二切割部分，从而提高剃须刀的切割性能。光束的第二切割部分可以在切割区内沿第二光轴被反射，使得激光束有两个跨切割区延伸的平行的相邻部分。可替代地，光束的第二切割部分可以与光束的第一切割部分成一定的角度。一个或多个聚焦元件可以位于这样的反射或折射元件之前或之后。

可选地，附加的随后的反射元件(未示出)可被用于多次将激光束反射回跨过切割区，从而允许光束第三、第四和第五次跨切割区通过。

通过上述布置，可以获得沿其长度的激光束的较小的强度变化。这使得切割面积的尺寸能够最大化，同时使激光发生器的功率最小化。虽然高斯激光束具有沿其长度的自然发散，上述实施例提供了沿其长度最大化分布强度的方式，并因此使非均匀的毛发切断和非均匀的贴近度最小化。

需要理解的是术语“包括”不排除其它元件或步骤，并且不定冠词“一个(a)”或“一个(an)”不排除多个。单独的处理器可以实现权利要求中列举的若干项的功能。某些措施在相互不同的从属权利要求中被列举的单纯事实并不表明这些措施的组合不能被利用。在权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制权利要求的范围。

虽然在本申请中，权利要求已经确切地阐述了特定特征的组合，应该认识到，本发明的公开范围还包括此处明确、隐含、或其任何归纳地公开的任何新的特征或特征的任何新的组合，无论它是否涉及当前要求保护的同一发明的任何权利要求，并且无论它是否如所保护的发明一样缓解任何或全部相同的技术问题。申请人谨此通知，在本申请及由本申请得到的任何其他申请的诉讼过程中，针对这些特征和/或特征的组合可以构想出新的权利要求。

Claims

1.一种用于剪发装置的切割头(1、30、50、70、90)，包括：

光学系统(3、33、38、54、74、79、93)，被配置成引导具有快轴和慢轴的激光束(7、34、39、55、75、80、94)跨过所述切割头内的切割区(8、43、58、84、97)，

所述光学系统包括聚焦透镜(6、36、41、57、77、82、96)，被配置成在所述切割区内形成所述激光束的第一焦点(11、45a、45b、60、86a、86b、99)，

和聚焦元件(15、31、51、71、72、91)，被配置为在所述切割区内形成所述激光束的第二焦点(16、46a、46b、61、87a、87b、99)。

2.根据权利要求1所述的切割头，其中所述聚焦元件(15、31、51、71、72、91)处于所述切割区(8、43、58、84、97)内。

3.根据权利要求1或2中的任一项所述的切割头，其中所述聚焦元件是折射透镜(15、31、51、91)或反射透镜(71、72)。

4.根据任一前述权利要求所述的切割头，其中所述聚焦元件是圆柱形透镜(31、51、91)。

5.根据权利要求4所述的切割头，其中所述聚焦元件(31、51、91)被配置为仅沿所述激光束的快轴重新聚焦所述激光束。

6.根据任一前述权利要求所述的切割头，其中所述聚焦元件(31)被配置为聚焦至少两个激光束。

7.根据任一前述权利要求所述的切割头，其中所述聚焦透镜(96)被配置为形成所述激光束(94)沿所述激光束的快轴的焦点(99)，所述焦点(99)与所述激光束沿所述激光束的慢轴的焦点(101)偏移。

8.根据任一前述权利要求所述的切割头，其中所述聚焦透镜被配置为形成所述激光束沿所述激光束的快轴的焦距，所述焦距大于所述激光束沿所述激光束的慢轴的焦距。

9.根据任一前述权利要求所述的切割头，其中所述聚焦元件是第一聚焦元件，并且所述切割头进一步包括被配置为沿所述激光束的快轴和/或慢轴重新聚焦所述激光束的第二聚焦元件。

10.一种用于剪发装置的切割头(110)，包括：

光学系统(112)，被配置为引导具有快轴和慢轴的激光束(113)跨过所述切割头内的切割区(116)，

所述光学系统包括聚焦透镜(115)，所述聚焦透镜(115)被配置为在所述切割区内沿所述激光束的快轴形成所述激光束的焦距，所述焦距大于在所述切割区内沿所述激光束的慢轴的所述激光束的焦距。

11.根据权利要求10所述的切割头，其中所述激光束(113)沿所述激光束的快轴的所述焦距至少是所述激光束沿所述慢轴的所述焦距的两倍。

12.根据权利要求10或11所述的切割头，其中所述聚焦透镜(115)被配置为使得所述激光束(113)沿所述快轴的焦点与所述激光束沿所述慢轴的焦点重合。

13.根据权利要求10至12中的任一项所述的切割头，其中所述聚焦透镜(115)包括被配置为沿所述激光束的快轴聚焦所述激光束(113)的第一聚焦透镜部(115a)和被配置为沿所述激光束的慢轴聚焦所述激光束的第二聚焦透镜部(115b)。

14.根据权利要求10至13中的任一项所述的切割头，其中所述光学系统(112)进一步包括准直透镜(114)，所述第一聚焦透镜部(115a)和所述准直透镜被一体形成。

15.根据权利要求10至14中的任一项所述的切割头，进一步包括聚焦元件，所述聚焦元件被配置为形成所述激光束在所述切割区内沿所述慢轴和/或所述快轴的第二焦点。