CN107530128B - 用于在激光刮剃设备中设定激光束与皮肤表面之间的切割距离的方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种用于在激光刮剃设备(1)中设定激光束(14)与皮肤表面(5)之间的切割距离(δ_{laser_skin_opt}(z))的方法，所述激光刮剃设备具有激光去激活阈值(δ_{laser_skin_min}(z))，所述方法包括：操作光学系统(12)以生成激光束；确定皮肤变化值(σ)，该皮肤变化值(σ)指示皮肤表面与参考点的距离变化；至少取决于激光去激活阈值和所述皮肤变化值，来确定所述激光束与皮肤表面之间的切割距离；以及取决于所确定的切割距离来调整所述光学系统，以定位激光束。确定所述皮肤变化值包括以下步骤：生成指示理想皮肤表面

和皮肤表面距理想皮肤表面的距离的信息；以及确定皮肤表面距理想皮肤表面的距离的标准偏差。

Description

用于在激光刮剃设备中设定激光束与皮肤表面之间的切割距 离的方法

技术领域

本发明涉及一种用于在激光刮剃设备中设定激光束与皮肤表面之间的切割距离的方法。

背景技术

使用激光束切断毛发作为机械刀片的布置的替代是已知的。暴露于激光束的毛发将从激光束吸收能量，并且毛发将通过汽化或通过激光诱发的光学击穿和所产生的冲击波而被切断。激光束不需要将移动的切割部分抵着皮肤或毛发放置，因此消除了切割元件变钝的问题。

众所周知，如果高强度激光束接触皮肤，激光束可以引起对用户的损伤和刺激。当皮肤太靠近激光束时去激活激光束，以避免引起这种损伤和刺激也是已知的。然而，最接近的刮剃是通过将激光束与皮肤表面之间的距离保持最小来实现的。这导致激光束被频繁地去激活。当皮肤处于激光束附近时，激光束的去激活还导致毛发不被切割。因此，对于正常的刮剃固定程序或者用户过长的须茬长度而言，用户实现期望接近度所需的行程的数目太大而不可接受。

专利申请WO 2014/139968A1公开了一种用于切割毛发的设备，其中使用激光束来切断毛发，激光束平行于皮肤并且与皮肤间隔开。根据WO 2014/139968A1的设备设置有激光定位机构，激光定位机构被布置为使得在使用期间激光束与皮肤表面之间的距离被改变以维持预定距离。

发明内容

本发明的目的是提供一种基本上减轻或克服上述问题的激光刮剃设备。

根据本发明，提供了一种用于在激光刮剃设备中设定激光束与皮肤表面之间的切割距离的方法，所述激光刮剃设备具有激光去激活阈值，所述方法包括：操作光学系统以生成激光束；确定皮肤变化值，该皮肤变化值指示皮肤表面与参考点的距离变化；确定所述激光束和所述皮肤变化值之间的切割距离；以及取决于所述确定的切割距离来调整所述光学系统，以定位激光束。

利用这种方法，可以根据皮肤变化和激光束的强度，设定激光刮剃设备以可以在一定数目的刮剃行程中给出最接近的刮剃。

确定所述皮肤变化值包括：生成指示理想皮肤表面和所述皮肤表面距所述理想皮肤表面的距离的信息；以及确定所述皮肤表面距所述理想皮肤表面的距离的标准偏差。

因此，皮肤表面的状况可以被不断地监测。

确定所述皮肤变化值还可以包括：选择在刮剃行程期间对应于刮剃状况的期望的激光激活百分比；以及确定皮肤变化距离必须对应所述标准偏差的百分比，以便实现所述期望的激光激活百分比。

因此，激光束可以相对于理想皮肤表面而被定位在切割距离处，这将在给定数目的行程中实现最接近的刮剃。

确定所述激光束去激活阈值可以包括：生成指示激光束的容许强度半径和安全余量距离的信息。

用于设定激光刮剃设备中的激光束和皮肤表面之间的切割距离的方法还可以包括：生成指示所述激光束与所述皮肤表面之间的距离的信息；以及当皮肤表面超过所述激光束去激活阈值时，停止生成激光束。

因此，当皮肤表面太靠近激光束时，通过关闭激光束来避免对皮肤表面的刺激。

光学系统可以将所述激光束调整至所述切割距离处，所述切割距离是所述激光束去激活阈值加上距所述皮肤表面的皮肤变化距离的总和，该皮肤变化距离取决于所述皮肤变化值。

因此，该方法可以用于设定切割距离以适应不同类型的皮肤表面。激光刮剃设备还可以对皮肤表面的改变做出反应。

增加皮肤变化距离以减少剃须所需的刮剃行程的数目，并且减少皮肤变化距离以改进刮剃的接近度。

因此，设定切割距离的方法可以用于确定各种类型的刮剃状态的切割距离。因此，对于仅几个行程或许多行程组成的大量刮剃固定程序，该方法可以用于设定距离，并且为每个刮剃固定程序产生最接近的刮剃。

用于设定激光刮剃设备中的激光束与皮肤表面之间的切割距离的方法还可以包括：使用用户输入来选择期望的刮剃状态；以及调整所述光学系统，以将所述激光束定位在距所述皮肤表面的对应的切割距离处。

因此，用户能够通过选择他希望执行的对应的刮剃固定程序来决定他的须茬长度。使用该方法，可以使用相同的激光刮剃设备执行多次刮剃固定程序。

光学系统可以将所述激光束调整到大于50μm且小于300μm的所述切割距离。

因此，激光刮剃设备能够在一个行程中将毛发的长度至少减少80μm。

光学系统可以将所述激光束调整到大于100μm且小于250μm的所述切割距离。

因此，激光刮剃设备能够在一个行程中将毛发的长度至少减少100μm。

光学系统可以将所述激光束调整到大于150μm且小于200μm的所述切割距离。

150μm与200μm之间的最佳激光-皮肤距离允许激光刮剃设备在一个行程中更多地减少毛发的长度。

因此，用户能够控制他自己的刮剃固定程序，并且依据场合来改变须茬长度。它消除了对多个设备或可互换头的需求。

参考下文描述的实施例，本发明的这些和其他方面将是显而易见的。

附图说明

现在将仅通过示例参考附图来描述本发明的实施例，其中：

图1示出了使用激光束切割毛发的激光刮剃设备的凹部端部的透视图；

图2示出了图1的激光刮剃设备的凹部端部的前视示意图。

图3示出了图2的激光刮剃设备的示意性框电路图；以及

图4示出了激光束与皮肤表面之间的最佳距离的示意图。

具体实施方式

如图1和图2所示，用于切割毛发的激光刮剃设备1包括壳体2。壳体2可以包括防护罩3。防护罩3可以是毛发和皮肤操纵模块。壳体2具有皮肤接合面4。皮肤接合面4抵着皮肤表面5放置。皮肤表面5可以是例如但不限于用户或人被处理的面部或腿部。

皮肤接合面4包括凹部6。在本实施例中，凹部6的中心与皮肤接合面4的中心同心。凹部6具有基本上椭圆形的截面。然而，应当理解的是，截面的形状不限于此。例如，凹部6的截面可以是矩形的。

凹部6是狭缝。凹部6在刮剃行程的方向上大于或等于0.3mm且小于或等于2mm宽。优选地，凹部宽度大于0.3mm且小于1.5mm。凹部宽度有助于控制皮肤表面5的隆起。在本实施例中，凹部6的宽度为0.8mm。本实施例中的凹部6的宽度有助于定位皮肤表面以切割典型的1天或2天的胡须。凹部6在与刮剃行程垂直的方向上的长度可以由激光刮剃设备1的大小确定，但优选地在10mm至40mm的范围内。在本实施方式中，凹部6的长度是35mm。

在本实施例中，皮肤接合面4位于跨凹部6延伸的平面8中。平面8大致垂直于激光刮剃设备1的壳体2的纵向轴线延伸。然而，应当理解的是，出于符合人体工程学的原因，平面8与壳体2的纵向轴线之间的角度可以变化。

凹部6包括切割区9。当激光刮剃设备1的皮肤接合面4抵着皮肤表面5放置并沿皮肤表面5移动时，从皮肤表面5突出的毛发10延伸到凹部6中的切割区9中。

激光刮剃设备1的壳体2包括光学系统12。光学系统12位于壳体2内。光学系统12包括激光束生成器13。激光束生成器13可以是例如但不限于激光二极管。激光束生成器13被配置为生成激光束14。激光束14用于切割延伸到切割区9中的毛发10，该毛发10通过由于光学吸收而汽化。

光学系统12跨凹部6引导激光束14，使得激光束14平行于凹部6的平面8、并且与凹部6的平面8间隔开，皮肤接合面4在凹部6的平面8上。壳体2，或者更具体地，防护罩3将激光束14与皮肤表面5机械地间隔开。激光束14的与皮肤接合面4平行的部分是激光束14的切割部分15。光学系统12引导激光束14，使得激光束14跨靠近平面8的凹部6延伸。激光束14的切割部分15跨凹部6行进的点是切割区9。

以这种方式，当壳体2的皮肤接合面4抵着皮肤表面5放置时，激光束14的切割部分15基本上平行于皮肤表面5、并且与皮肤表面5间隔开。

在本实施例中，由激光束生成器13发射的激光束14最初朝向皮肤表面5向下引导。光学系统12沿着期望的光路重定向激光束14。

光学系统12包括第一反射元件19。第一反射元件19被定位在切割区9的一侧。第一反射元件19被配置为跨凹部6的切割区9反射激光束14的切割部分15的入射部分20。也就是说，第一反射元件19被配置为将激光束14的切割部分15的入射部分20跨切割区9反射，使得激光束14的切割部分15遵循以下路径，即：沿着跨激光刮剃设备1的凹部6延伸的平面8平行的、且与该平面8间隔开的路径。

光学系统12还包括第二反射元件21。第二反射元件21被定位在切割区9的相对侧上，该第二反射元件21与第一反射元件19相对。第二反射元件21被配置为将激光束14的切割部分15远离切割区9反射。第二反射元件21被配置为将激光束14的切割部分15远离皮肤表面5反射。激光束14的由第二反射元件21反射的部分是激光束14的“已用”部分22。激光束14的“已用”部分22可以被朝向能量消散器(未示出)引导，使得其不与皮肤表面5或者激光刮剃设备1的另一部分相互作用。

在图2所示的实施例中，激光束14的入射在第一反射元件19上的入射部分20垂直于跨壳体2的凹部6延伸的平面8。第一反射元件19将激光束14的入射部分20反射了90度，使得激光束14的切割部分15平行于跨凹部6延伸的平面8。第二反射元件21被配置为将激光束14的切割部分15反射90度，使得激光束14的“已用”部分22远离跨凹部6延伸的平面8而垂直地延伸。

然而，应当理解的是，取决于光学系统12的其他部分(诸如激光束生成器13和能量消散器(未示出))的位置和取向，第一反射元件19和第二反射元件21可以不同地取向或具有不同的发射角度。

此外，应当理解的是，第一反射元件19和第二反射元件21可以不位于图1和图2的切割区9的一侧。取决于光学系统12的其他部件的位置、取向和配置，它们可以可选地位于凹部6内的任何位置。可以省略第一反射元件19和第二反射元件21。

然而，激光束14的切割部分15应保持基本上平行于跨凹部6延伸的、皮肤接合面4所在的平面8，使得皮肤接合面4与激光束14的切割部分15之间的距离跨凹部6中的切割区9基本上恒定。因此，激光束14的切割部分15将被防止在切割区9的一侧上刺激皮肤表面5，并且不会将另一侧上的毛发10切割得足够短。

第一反射元件19和第二反射元件21可以包括反射镜或棱镜或任何其他光学反射表面。此外，本发明不限于两个反射元件。

激光刮剃设备1的光学系统12还包括透镜装置24。透镜装置24被配置为将从激光束生成器13发射的激光束14聚焦。在本实施例中，如图2所示，透镜装置24包括准直透镜25。从激光束生成器13发射的激光束14被朝向准直透镜25引导。准直透镜25减少或消除激光束14的发散。光学系统12的准直透镜25产生激光束14的准直部分26。激光束14的准直部分26被朝向第一反射元件19引导。

光学系统12的透镜装置24还包括至少一个聚焦透镜27。聚焦透镜27使激光束14的准直部分26汇聚，形成激光束14的会聚入射部分20。备选地，可以使用多个聚焦透镜27。激光束14的切割部15的聚焦点在刮剃宽度对应于凹部6的轴线的中间。在一个实施例中，聚焦透镜27可以产生激光束14的更强的准直部分26。

激光刮剃设备1还包括控制器30。控制器30被配置为控制激光束生成器13的操作。因此，控制器30控制激光束14的切割部分15的操作。参考图3，控制器30包括处理器31。控制器30还包括存储器32。控制器30能够操作光学系统12。

处理器31可以采取任何适当的形式。例如，处理器31可以是或包括微控制器、多个微控制器、电路、单个处理器或多个处理器。控制器30可以由一个或多个模块形成。

存储器32可以采取任何适当的形式。存储器32可以包括非易失性存储器和/或RAM。非易失性存储器可以包括只读存储器(ROM)、硬盘驱动器(HDD)或固态驱动器(SSD)。除其他之外，存储器还存储操作系统。存储器可以被远程设置。处理器31使用RAM来临时存储数据。

操作系统可以包含代码，当该代码由控制器30执行时，控制激光刮剃设备1中的每个硬件部件的操作。控制器30可以能够引起要由存储器32远程或本地存储的一个或多个对象，例如一个或多个简档。控制器30可以能够参考由非易失性存储器存储的一个或多个对象(诸如一个或多个简档)，并且将一个或多个所存储的对象上传到RAM。

控制器30是可操作的，以响应于输入(例如用户输入35)来操作激光刮剃设备。控制器30被配置为操作光学系统12。

用户输入35包括某种形式的用户界面。可选地，激光刮剃设备1包括用于调整激光刮剃设备1的诸如功率的操作特性的控件和/或显示器。用户输入35允许用户操作激光刮剃设备1，例如打开和关闭激光刮剃设备1。用户输入35可以例如是按钮、触摸屏或开关。

激光刮剃设备1可以包括其他部件(未示出)，其他部件可以包括其他光学部件，例如用以限制激光刮剃设备1中的碎屑的通路的过滤器或窗口。激光刮剃设备1的操作所需的诸如电池或与外部功率电缆的连接件(未示出)的其他部件也可以位于壳体2内。此外，激光刮剃设备1的壳体2还可以包括手柄和操作激光刮剃设备1所需的、可以形成用户输入35的任何开关、按钮或其他控件和显示器。

在本实施例中，激光刮剃设备1设置有激光束传感器38。激光束传感器38可以是电子传感器。激光束传感器38被配置为当光学系统12被操作时生成指示激光束14的一个或多个光学性质的信息。由激光束传感器38生成的信息被提供给控制器30。控制器30可以取决于由激光束传感器38提供的信息，来控制光学系统12的一个或多个部件的操作。

备选地，激光束传感器38可以是光电二极管阵列。激光束传感器38被设置在激光束14的光路的端部处。在本实施例中，激光束传感器38在能量消散器(未示出)处。然而，应当理解的是，可以使用备选的传感器装置。

激光束传感器38被配置为检测激光束14的一个或多个光学性质。检测器透镜39被设置在激光束传感器38之前的激光束14的光路上。检测器透镜39被配置为调整激光束14的尺寸以适应激光束传感器38。例如，检测器透镜39可以被配置为确保在激光束传感器38处的激光束14的尺寸与激光束传感器38的分辨率相对应。检测器透镜39可以被省略。

激光束传感器38与激光束14的光路相交。激光束传感器38被配置为确定激光束14的一个或多个性质。例如，激光束传感器38可以被配置为确定激光束14的位置和/或激光束14的强度。

当激光束传感器38被配置为提供关于激光束14的位置的信息时，激光束传感器38被配置为生成关于激光束14的“已用”部分22与激光束传感器38相交处的位置的信息。控制器30能够确定激光束14的切割部分15相对于凹部6的平面8的位置。

当激光束传感器38被配置为提供关于激光束14的强度的信息时，激光束传感器38被配置为生成激光束14与激光束传感器38相交的强度的信息。在本装置中，激光束传感器38处于激光束14的光路的端部处。

在本发明中，激光束传感器38被配置为生成指示激光束14的位置的信息。控制器30使用由激光束传感器38生成的信息，来确定激光束14的切割部分15的中心与皮肤接合面4的距离。参照图4，从凹部6的平面8到激光束14的切割部分15的中心的垂直距离是中心光束高度Y_centre。

激光束14具有高斯分布。也就是说，激光束14的最大强度在其中心处，中心光束高度Y_centre。控制器30可以基于激光束14的给定功率或能量、光学系统12的部件的取向和由激光束传感器38生成的信息，来计算激光束14的强度的径向变化。在一个实施例中，激光束14的功率或能量可以由用户输入35来控制。

由于激光束14的聚焦用以增加激光束14的最大强度，随着激光束14跨凹部6行进，激光束14的上边缘和下边缘距跨凹部6延伸的平面8的距离将垂直地变化。激光束14的下边缘和上边缘在平面8跨凹部6延伸的中心线垂直地上方。

随着边缘朝向切割区9的中间的聚焦点行进，边缘将汇聚，在这里，激光束14处于其峰值强度。激光束14的边缘随着其远离聚焦点而偏离。因此，控制器30可以在凹部6内的所有点处计算激光束14的切割部分15的强度和位置。

备选地，激光束传感器38可以被配置为生成指示激光束14的位置和激光束14的强度两者的信息。因此，控制器30被提供指示激光束14的切割部分15在距凹部6的平面8的距离范围内的强度的信息。

在本实施例中，激光束传感器38被配置为生成指示激光切割高度Y_cut(z)的信息。激光束切割高度Y_cut(z)限定距平面8的最小距离，平面8跨毛发10在该处被切割的凹部6延伸。激光束切割高度Y_cut(z)是从平面8的中心线到外周下边缘的距离，外周下边缘由激光束14的切割部分15的半径限定，其具有足够大的切割毛发10的强度。

因此，激光束14的切割部分15包括切割半径R_cut(z)。切割半径R_cut(z)被限定为中心光束距离Y_centre和激光束切割高度Y_cut(z)之间的差，也以参考δ_cut(z)在图4中示出。

此外，激光束传感器38被配置为生成指示容许强度激光束高度Y_limit(z)的信息。容许强度激光束高度Y_limit(z)限定距跨凹部6延伸的平面8的最大距离，在该最大距离处皮肤表面5将不受激光束14的伤害。容许强度激光束高度Y_limit(z)是从平面8的中心线到外周下边缘的距离，外周下边缘由激光束14的切割部分15的半径限定，其具有最大容许强度而不会引起对皮肤表面5的损伤。

因此，激光束14的切割部分15还包括容许强度半径R_limit(z)。容许强度半径R_limit(z)被限定为中心光束距离Y_centre与容许强度激光束高度Y_limit(z)之间的差。激光切割高度Y_cut(z)与容许强度激光束高度Y_limit(z)之间的距离是最小激光-皮肤距离δ_hair-skin(z)。

δ_hair-skin(z)＝Y_cut(z)-Y_limit(z)

激光束传感器38被配置为提供指示激光束14的切割部分15的各部分的高度与参考位置之间的距离的信息。在本实施例中，参考位置是基于跨激光刮剃设备1的凹部6、特别是平面8的中心线延伸的平面8，该平面8的中心线垂直地位于切割部分15的各个部分的最低边缘的下方。因此，所提供的指示激光束14的切割部分15的各个高度的信息和参考位置是垂直距离。然而，应当理解的是，可以使用备选的参考位置。例如，参考位置可以是激光束14的切割部分15的中性校准位置。

激光刮剃设备1还包括皮肤表面传感器42。皮肤表面传感器42被配置为当激光刮剃设备1被定位成抵着皮肤表面5时，生成指示凹部6中的皮肤表面5与跨凹部6延伸的平面8之间的距离的信息。

由皮肤表面传感器42测量的距离是皮肤高度。然而，尽管皮肤表面5与皮肤接合面4接触，但是靠近跨凹部6延伸的平面8的皮肤表面5延伸到凹部6中。这被称为皮肤隆起。因此，皮肤表面传感器42测量皮肤隆起高度

如图4所示，皮肤隆起高度

是皮肤表面5的平均线。如果皮肤表面5平均出来是平滑的，则皮肤隆起高度

是将呈现的理想的皮肤表面。皮肤表面5具有自然变化，因此，皮肤表面5的高度可相对于皮肤隆起高度

而变化。

当皮肤接合面4被推入皮肤表面5和/或激光刮剃设备1跨皮肤表面5而被拖过时，皮肤隆起会被扩大。因为皮肤表面5被皮肤接合面4约束，皮肤隆起通常朝向凹部6的中心是最大的。因此，皮肤隆起高度

通常具有高斯分布。

皮肤隆起高度

的高斯分布取决于平均皮肤隆起高度μ_skin和皮肤隆起高度的标准偏差σ_skin。防护罩3和凹部6可以控制平均皮肤隆起高度μ_skin和皮肤隆起高度的标准偏差σ_skin。平均皮肤隆起高度μ_skin可以被保持在100μm以下。皮肤隆起高度的标准偏差σ_skin可以被控制在20μm至50μm以内。由皮肤表面传感器42生成的指示皮肤隆起距离的信息被提供给控制激光束生成器13操作的控制器30。

皮肤表面传感器42可以是例如电子传感器，该电子传感器被配置为当激光刮剃设备1被定位成抵着皮肤表面5时，生成指示凹部6中的皮肤表面5与跨凹部6延伸的平面8之间的距离的信息。

皮肤表面传感器42可以是光学传感器，诸如共焦透镜，该共焦透镜使用光学测量技术，并且不需要接触皮肤表面5，来测量皮肤表面5与跨凹部6延伸的平面8之间的距离。皮肤表面传感器42可以被配置为通过例如三角测量、散射光测量和/或阴影测量来生成指示皮肤表面5的位置的信息。

所提供的指示凹部6中的皮肤表面5与跨凹部6延伸的平面8之间的距离的信息是垂直距离。然而，应当理解的是，可以使用备选的参考位置。例如，参考位置可以是激光束14的切割部分15的中性校准位置或者理想的皮肤表面，理想的皮肤表面是如果皮肤表面5被平均出来是平滑的而呈现的。

皮肤表面传感器42被设置在壳体2的凹部6中。皮肤表面传感器42是非接触皮肤距离传感器。也就是说，皮肤表面传感器42被配置为当激光刮剃设备1被定位成抵着皮肤表面5时，测量凹部6中的皮肤表面5与跨凹部6延伸的平面8之间的距离。皮肤表面传感器42可以是反射或透射光学传感器。皮肤表面传感器42可以使用光在可见光和/或近红外辐射区域中的一个或多个波长。然而，应当理解的是，可以使用备选的传感器装置。

皮肤表面传感器42包括光源(未示出)和检测器(未示出)。光路被限定在在光源和检测器之间。当皮肤表面5被设置在跨凹部6延伸的平面8处时，皮肤表面5形成光路的一部分。当皮肤表面5被设置在跨凹部6延伸的平面8处时，凹部6被封闭。

尽管在本装置中，皮肤表面传感器42被设置在凹部6中，并且被配置为检测相对于跨凹部6延伸的平面8定位的皮肤表面5，但是应当理解的是，在备选实施例中，皮肤表面传感器42可以被设置在另一位置处。

控制器30被配置为参考由激光束传感器38生成的信息，该信息指示激光束14的切割部分15的容许强度半径R_limit(z)与跨凹部6延伸的平面8之间的距离。控制器30被配置为当激光刮剃设备1被定位成抵着皮肤表面5时，参考由皮肤表面传感器42生成的指示皮肤隆起距离

的信息，即凹部6中的皮肤表面5与跨凹部6延伸的平面8之间的距离。在本实施例中，参考位置是相同的。然而，在备选实施例中，参考位置可以与已知间隔不同。

基于由激光束传感器38和皮肤表面传感器42生成的信息，控制器30能够生成信息，该信息指示激光束14的切割部分15的容许强度半径R_limit(z)与皮肤表面5的跨凹部6的宽度的皮肤隆起的距离。

然而，由于皮肤表面5已经隆起到凹部6中的自然变化和激光束不稳定性，容许强度激光束高度Y_limit(z)可以变化。这导致不确定的范围，在该不确定的范围，来自激光束14的中心线Y_centre的容许强度半径R_limit(z)的确切位置不能被确定。

因此，为了防止皮肤表面5被在变化的容许强度激光束距离Y_limit(z)之上的高强度激光束14刺激，激光束安全高度Y_safety(z)由控制器30来确定。控制器30通过从容许强度激光束高度Y_limit(z)减去安全距离δ_safety(z)来确定激光束安全高度Y_safety(z)。安全距离δ_safety(z)可以是，例如但不限于，容许强度激光束半径R_limit(z)或任意距离的百分比。

控制器30监测由皮肤表面传感器42生成的指示皮肤隆起高度

的信息，并将其与所计算的激光束安全高度Y_safety(z)进行比较。在皮肤隆起高度

超过激光束安全高度Y_safety(z)的情况下，控制器30被配置为去激活激光束生成器13。这消除了皮肤表面5被激光束14切割部分15的具有过高强度的部分损伤的机会。

单个毛发10的接近度由激光束切割高度Y_cut(z)和皮肤隆起高度

之间的距离决定。两个高度越接近，切割的毛发长度L_{stubble cut}越短。切割的毛发长度还取决于如图2所示的角度θ，毛发相对于垂直和毛发提升δ_lift而延伸到凹部6中。为了便于说明，假定θ和δ_lift为零。

如果

且Y_top>Y_cut(z)

为了实现最接近的刮剃，激光束14的切割部分15的下边缘必须被放置成尽可能接近皮肤表面5。激光束切割高度Y_cut(z)与激光束安全高度Y_safety(z)之间的最小距离是最小激光-皮肤距离δ_hair-skin(z)与安全距离δ_safety(z)之和。该距离也称为光学系统12的光学基准距离(OBD)。

Y_cut(z)-Y_safety(z)＝δ_hair-skin(z)+δ_safety(z)＝OBD

因此，取决于激光束传感器38生成的信息，控制器30可以计算激光束14下边缘与皮肤表面5之间的最小距离，激光束14下边缘具有足够高以切割毛发的强度。实际上，最小可能的须茬长度L_{Stubble_min}(z)取决于OBD和毛发10延伸的角度，毛发10延伸到从凹部6的平面8垂直延伸的平面。

仅当皮肤隆起高度

不超过激光束安全高度Y_safety(z)，并且毛发10比激光束切割高度Y_cut(z)更远地延伸到凹部中时，毛发10将才被切割。如前所述，激光束切割高度Y_cut(z)与皮肤隆起高度

之间的距离是光学基准距离(OBD)。

知道毛发10的长度L_Stubble(z)的计算，并且假设皮肤隆起高度

由高斯分布描述，当激光束14接通时，毛发10的长度L_Stubble(z)可以由激光切割高度Y_cut(z)减去皮肤表面5在特定点处的高度y给定，而当激光束关闭时，由原始长度L_Uncut给定。此外，可以确定每个结果的概率。

L_Stubble＝p_s(y<Y_safety(z))((Y_cut(z)-y)+p_s(y>Y_safety(z))(L_Uncut)

这可以应用于激光刮剃设备1沿着皮肤表面5的行程，并且可以获得用于毛发L_{Av stubble}的平均长度的表达。

L_{Av stubble}＝p_s(y<Y_safety(z))((Y_cut(z)–μ_skin)+p_s(y>Y_safety(z))(L_Uncut)

此外，控制器30可以确定激光束14的切割半径R_cut(z)。因此，激光束14的中心线Y_centre与皮肤表面5之间的最小容许距离δ_{laser_skin_min}(z)可以由控制器30取决于由激光束传感器38生成的信息来确定。

最小容许距离δ_{laser_skin_min}(z)给出最接近的可能的刮剃，这导致须茬L_{Stubble_min}(z)的可能的最短长度。如果用户试图将毛发10切割到比OBD短的长度，则控制器30将去激活激光束生成器13，因为皮肤表面5将超过激光束安全高度Y_safety(z)。因此，最小容许距离δ_{laser_skin_min}(z)是激光束去激活阈值。

δ_{laser_skin_min}(z)＝R_cut(z)+δ_hair-skin(z)+δ_safety(z)

然而，当激光束14的切割部分15被配置为使得平均皮肤隆起距离

等于或接近激光束安全高度Y_safety(z)，激光束14将被去激活，因为皮肤表面5的变化经常会超过激光束安全高度Y_safety(z)。因此，最小可能的须茬长度L_{Stubble_min}(z)只能在较大数目的行程之后实现。假设用户可以执行无限数目的行程，对于给定的OBD，激光刮剃设备1最终将获得作为平均长度的最小可能须茬长度L_{Stubble_min}(z)。然而，无限数目的行程对于正常的刮剃固定程序是不可接受的。

因此，为了适应正常的刮剃固定程序，刮剃的接近度必须被折衷，以减少实现平均接近度所需行程的数目。在正常刮剃固定程序中，行程的数目通常被限制在7至10之间。因此，在10次行程之后，平均切割须茬长度L_{Stubble_cut}(z)将不能获得最小可能的须茬长度L_{Stubble_min}(z)作为平均长度。然而，通过将在特定位置处的皮肤表面5定位在激光束安全高度Y_safety(z)以下，可以在有限数目的行程中获得可接受的平均切割须茬长度L_{Stubble_cut}(z)。

为了使刮剃行程被认为是可接受的，激光束14至少必须在行程期间被激活持续一定百分比的时间。为了在行程期间实现期望百分比的激光束激活时间，皮肤位置y低于或等于激光束安全高度Y_safety(z)的概率必须大于或等于期望百分比。

p_s(y<Y_safety(z))>X

因此，为了在行程期间激活激光束持续期望百分比的时间，凹部6内的平均皮肤隆起高度

必须是距离激光束14的中心线Y_centre的特定距离。通过该特定距离，实现期望的百分比，并且平均切割须茬长度L_{Stubble_cut}(z)保持尽可能小。

激光束激活时间的期望百分比对应于平均皮肤隆起高度

的方差

在本实施例中，平均皮肤隆起高度

由防护罩3和凹部6的大小控制。平均皮肤隆起高度

的方差

由皮肤表面5的状态控制。平均隆起高度

的变化是皮肤变化值σ，该皮肤变化值σ指示皮肤表面5距平均皮肤隆起高度

的距离变化的距离。

为了使激光束被激活持续特定百分比的时间，在行程期间，平均皮肤隆起高度

与激光束安全高度Y_safety(z)之间的距离必须使得皮肤表面5的百分比低于激光束安全高度Y_safety(z)。给定凹部6中的皮肤隆起高度

的高斯分布，可以从正态分布表计算出在平均隆起高度

的方差

在数目方面的距离。平均隆起高度

的方差

的数目给出了皮肤变化距离。

因此，最佳激光-皮肤距离δ_{laser_skin_opt}取决于激光束强度、安全距离δ_safety(z)、凹部6的宽度以及激光刮剃设备1的激光束激活时间的期望百分比。激光-皮肤距离δ_{laser_skin_opt}是切割距离，激光束14的中心线Y_centre被定位在距平均皮肤隆起高度

的切割距离处。

例如，在本发明的一个实施例中，如果激光束生成器13被激活并且生成激光束14持续75％的时间，则行程可以被认为是可接受的。为了得到皮肤表面5允许毛发10在75％的时间被切割的概率，必须允许平均皮肤隆起距离

的变化大约为

因此，激光束14的中心线Y_centre必须被定位成使得激光束的安全高度Y_safety(z)被放置在平均皮肤隆起距离

之上大约皮肤隆起扩展

的70％。

因此，当平均皮肤隆起距离

的变化为75μm时，最佳激光-皮肤距离δ_{laser_skin_opt}(z)在50μm至300μm的范围内。这给出了大于80μm的第一行程效率。当平均皮肤隆起距离

的变化为50μm时，最佳激光-皮肤距离δ_{laser_skin_opt}(z)在100μm至250μm的范围内。这给出了大于100μm的第一行程效率。当平均皮肤隆起距离

的变化为25μm时，最佳激光-皮肤距离δ_{laser_skin_opt}(z)在150μm至200μm的范围内。这给出了对于第一行程的最大效率。

在上述实施例中，激光刮剃设备1被配置为在10个行程内将毛发10切割成预定的恒定平均切割须茬长度L_{Stubble_cut}(z)。然而，应当理解的是，激光刮剃设备1的各种实施例将被配置成在不同数目的行程内将毛发切割成不同的平均切割须茬长度L_{Stubble_cut}(z)。

在另一实施例中，激光刮剃设备1可以包括可互换的切割头(未示出)或防护罩3。取决于用户期望的刮剃固定程序、行程和平均接近度，可互换的切割头(未示出)或防护罩3可以改变激光刮剃设备1的最佳距离。

在进一步的实施例中，激光刮剃设备1包括致动器45。致动器45被配置为作用于光学系统12的一个或多个部件。致动器45可以被配置为旋转至少一个透镜24或第一反射元件19，以改变激光束14的切割部分15的中心光束高度Y_centre或强度。

致动器45可以是电子致动器，例如音圈致动器、具有齿轮的主轴电机或压电电气转换器。致动器45基于来自控制器30的命令而作用于光学系统12的一个或多个部件。

在本实施例中，用户输入35被配置为允许用户选择在行程期间激光束14被激活的期望时间百分比。因此，取决于期望的接近度、行程数目和可用时间，激光刮剃设备1可以用于执行不同的刮剃固定程序。

例如，对于受时间限制的用户，可以限制行程的数目。因此，为了在最小数目的行程中实现接近的刮剃，可接受的激光束激活时间可能更高，例如，84％的行程时间。因此，必须允许大致

的平均皮肤隆起距离

的变化。激光束14的中心线Y_centre与平均皮肤隆起距离

之间的较大距离意味着激光束14在较大百分比的时间内被激活，但切割的长度较长。

相反，如果用户不受时间限制，则用户可以选择较低百分比并使用较大数目的行程来实现更接近的刮剃。因此，取决于刮剃的速度是否比亲密度更为重要，或反之亦然，用户可以自由地调整刮剃过程。用户可以经由用户输入35来输入他的偏好，并且激光刮剃设备1的控制器30经由致动器45来调整光学系统12以采用最佳的激光-皮肤距离δ_{laser-skin_opt}。

在一个实施例中，平均皮肤隆起高度

和平均皮肤隆起高度

的方差

可以由控制器30取决于由皮肤表面传感器42生成的信息和由控制器30激活的致动器45来确定，以在整个行程中保持距皮肤表面5的最佳距离。

应当理解的是，术语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。单个处理器可以实现权利要求中所述的若干项的功能。在相互不同的从属权利要求中列举某些措施的事实并不指示这些措施的组合不能被有利地使用。权利要求中的任何参考标记不应被解释为限制权利要求的范围。

尽管在该申请中已经将权利要求形式化为特征的特定组合，但是应当理解的是，本发明的公开内容范围还包括本文中明确地或隐含地公开的任何新颖特征或任何新颖特征的组合或者其任何概括，无论它是否与任何权利要求中当前限定的发明涉及相同的发明，以及无论它是否解决任何或全部与母案发明相同的技术问题。申请人特此通告，在本申请的审查或其衍生的任何其他申请期间，可以对这些特征和/或特征的组合制定新的权利要求。

Claims (10)

1.一种用于在激光刮剃设备(1)中设定激光束(14)与皮肤表面(5)之间的切割距离(δ_{laser_skin_opt}(z))的方法，所述激光刮剃设备具有激光去激活阈值(δ_{laser_skin_min}(z))，所述方法包括：

操作光学系统(12)以生成所述激光束；

确定皮肤变化值(σ)，所述皮肤变化值(σ)指示所述皮肤表面与参考点的距离变化；

至少取决于所述激光去激活阈值和所述皮肤变化值，来确定所述激光束与所述皮肤表面之间的切割距离；以及

取决于所确定的所述切割距离来调整所述光学系统，以定位所述激光束，

其特征在于，确定所述皮肤变化值包括：

生成指示理想皮肤表面

和所述皮肤表面距所述理想皮肤表面的距离的信息；以及

确定所述皮肤表面距所述理想皮肤表面的距离的标准偏差。

2.根据权利要求1所述的用于在激光刮剃设备中设定激光束与皮肤表面之间的切割距离的方法，其中确定所述皮肤变化值还包括：

选择在刮剃行程期间对应于刮剃状态的期望的激光激活百分比；以及

确定皮肤变化距离必须对应的所述标准偏差的百分比，以便实现所述期望的激光激活百分比。

3.根据前述权利要求中的任一项所述的用于在激光刮剃设备中设定激光束与皮肤表面之间的切割距离的方法，其中确定所述激光束去激活阈值包括：生成指示所述激光束的容许强度半径R_limit(z)和安全余量距离(δ_safety(z))的信息。

4.根据权利要求1和2中的任一项所述的用于在激光刮剃设备中设定激光束与皮肤表面之间的切割距离的方法，还包括：

生成指示所述激光束与所述皮肤表面之间的所述距离的信息；以及

当所述皮肤表面超过所述激光束去激活阈值时，停止生成所述激光束。

5.根据权利要求1和2中的任一项所述的用于在激光刮剃设备中设定激光束与皮肤表面之间的切割距离的方法，其中所述光学系统将所述激光束调整到所述切割距离处，所述切割距离是所述激光束去激活阈值加上距所述皮肤表面的皮肤变化距离

的总和，所述皮肤变化距离取决于所述皮肤变化值。

6.根据权利要求5所述的用于在激光刮剃设备中设定激光束与皮肤表面之间的切割距离的方法，其中增加所述皮肤变化距离以减少剃须所需的刮剃行程的数目，并且减少所述皮肤变化距离以改进所述刮剃的接近度。

7.根据权利要求1、2和6中的任一项所述的用于在激光刮剃设备中设定激光束与皮肤表面之间的切割距离的方法，还包括：

使用用户输入来选择期望的刮剃状态；以及

调整所述光学系统，以将所述激光束定位在距所述皮肤表面的对应的所述切割距离处。

8.根据权利要求1、2和6中的任一项所述的用于在激光刮剃设备中设定激光束与皮肤表面之间的切割距离的方法，其中所述光学系统将所述激光束调整到大于50μm且小于300μm的所述切割距离。

9.根据权利要求1、2和6中的任一项所述的用于在激光刮剃设备中设定激光束与皮肤表面之间的切割距离的方法，其中所述光学系统将所述激光束调整到大于100μm且小于250μm的所述切割距离。

10.根据权利要求1、2和6中的任一项所述的用于在激光刮剃设备中设定激光束与皮肤表面之间的切割距离的方法，其中所述光学系统将所述激光束调整到大于150μm且小于200μm的所述切割距离。

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