CN108287411A - 激光剃须装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光剃须装置，包括：激光源、激光整形单元和剃须面；所述激光源、激光整形单元和剃须面依次设置，所述激光源通过激光整形单元成像后，在剃须面上方汇聚成线型激光光斑，胡须在与激光光斑交汇处被切断。剃须面为柔性面，可贴合皮肤进行弯曲，激光整形单元可移动，使激光光斑可跟随剃须面的弯曲产生上下位移，保持良好剃须效果。本发明有益效果：本发明相当于在原有手动剃须刀的基础上，增加了可升降的激光线型光斑，作为“剃须刀”使用，增强了剃须效果，降低了对剃须刀刀片的锋利度要求，增加了剃须刀的使用寿命，避免了剃须时割破皮肤的风险。

Description

激光剃须装置

技术领域

本发明涉及一种激光剃须装置。

背景技术

目前，市面上的剃须装置以电动剃须刀和手动刀片剃须刀为主，电动剃须刀噪声大，刀头不好清洁；手动刀片剃须刀需要用软化剂等辅助剃须，存在割伤风险，而且刀片使用寿命短，需要经常更换。

现有技术公开了一种毛发缩短装置，采用激光源，整形后生成多个焦点，直接辐照到皮肤上，在毛发组织中形成激光诱导光学破坏现象，达到缩短毛发目的，并可以损坏皮肤毛囊，达到永久脱毛，激光功率密度阈值达到4×10¹¹W/cm²数量级。激光直接照射到人体皮肤上，激光功率密度超过200W/cm²易引起皮肤碳化等损伤问题，该装置不宜作为剃须刀日常使用。

显然，利用一定功率密度的激光可以进行剃须，而且亚洲人的毛发以黑色为主，黑色毛发对一定波长范围内的激光吸光能力强，较低的激光功率即可烧断黑色毛发。在手动刀片基础上增加激光切割装置，利用一定功率密度的激光达到剃须目的，可降低对刀片锋利度的要求，避免刀片割伤皮肤，激光剃须后，须毛的边缘碳化不整齐，可用刀片进行修整，达到完美剃须效果。

发明内容

为了解决上述问题，本发明公开了一种激光剃须装置，该装置在原有手动剃须刀的基础上，增加了激光线型光斑，作为“剃须刀”使用，胡须在与激光光斑的交汇处被切断，降低了对剃须刀刀片的锋利度要求，增加了剃须刀的使用寿命，避免了剃须时割破皮肤的风险。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明公开了一种激光剃须装置，包括：至少一个激光源、激光整形单元和剃须面；所述激光源、激光整形单元和剃须面依次设置，所述激光源通过激光整形单元成像后，在剃须面上方设定位置汇聚成线型激光光斑。

进一步地，所述激光源为边发射半导体激光器；或者，所述激光源采用光纤耦合输出的方式，光纤输出端面为微米级。

进一步地，所述激光整形单元包括：柱透镜，所述柱透镜将激光以线型光斑的方式成像到剃须面上方设定位置。

进一步地，所述激光源为垂直腔面发射半导体激光器。

进一步地，所述激光整形单元包括：依次设置的非球面凸透镜和消球差非球面柱透镜；所述非球面凸透镜将激光汇聚成缩小的实像，所述消球差非球面柱透镜将所述缩小的实像整形为线型激光光斑，投影到剃须面上方。

进一步地，所述剃须面上方固定有激光功率探测器，所述柱透镜与伸缩器连接；剃须面发生位移时，激光功率探测器探测到剃须面上的激光功率发生变化，控制连接柱透镜的伸缩器产生位移变化，从而控制激光器的光路，改变物象距离，使投影到剃须面的激光像点光斑产生位移，保证激光像点一直在剃须面上方。

进一步地，剃须面发生位移后，假设中心部分的弯曲量为X，柱透镜焦距为F，则中心部分激光光斑的束腰位置需要沿剃须面弯曲方向改变X，通过伸缩器使得柱透镜的位置改变量为Y，已知激光器到柱透镜的距离为A，柱透镜到剃须面的距离为B，则满足关系式:进而得到通过伸缩器使得柱透镜的位置改变量Y。

进一步地，所述剃须面上接触激光部分镀有激光增反介质；

进一步地，所述剃须面接触皮肤一端为锐利边缘，用于修整激光剃须后的胡须端面。

进一步地，所述剃须面接触激光的部分呈弧形，将激光反射回壳体内。

本发明有益效果：

本发明相当于在原有手动剃须刀的基础上，增加了激光线型光斑，作为“剃须刀”使用，胡须在与激光光斑的交汇处被切断，降低了对剃须刀刀片的锋利度要求，目前，半导体激光器的使用寿命一般为几万小时，极大的增加了剃须刀的使用寿命，避免了剃须时割破皮肤的风险。

相比电动剃须刀，使用时没有噪音，刀头也好清理。激光光斑在剃须面上，避免和皮肤直接接触，无烧伤皮肤风险。

在剃须面上镀有激光增反介质，将激光反射回剃须装置壳体内，避免剃须面吸收激光后过热，烫伤皮肤。

激光整形光路中的柱透镜位置可调，使得激光能够时刻跟随剃须面的变化而变化，使得剃须面能够充分贴合皮肤，提高剃须效率。

附图说明

图1激光剃须装置总体图；

图2具体实施例1激光源前视图；

图3具体实施例1光路图；

图4具体实施例2光路图；

图5激光剃须面剃须俯视图；

图6剃须面侧视图；

图7带反射弧面的剃须面侧视图；

图8带吸光散热装置的外壳图；

图9剃须激光光斑随剃须面弯曲变化流程图；

其中，1激光源，2激光整形单元，3剃须面，4直流电源，5柱透镜，6电致动伸缩器，7壳体，8激光光斑，9胡须，10光电传感器，11激光增反介质，12非球面凸透镜，13弧状结构，14激光光线，15壳体散热片。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的说明。

本发明公开了一种激光剃须装置，如图1所示，包括：激光源1，激光整形单元2和剃须面3；激光源1采用内部直流电源4供电，也可外接电源供电。

激光源1可以为单数或复数，优选半导体激光源1。激光整形光路单元2，将激光源1发出的激光整形成线型光斑，投射到剃须面3上方，剃须面不透光，避免激光照射损伤皮肤。激光成像点(即激光功率密度最大的点)在剃须面上方，起剃须作用的是激光像点，即功率密度最大的点。激光还是会照射到剃须面上，需要剃须面将激光再反射回壳体内。如图6所示，剃须面上镀有激光增反介质11，使剃须面同时起到激光反射镜的作用，可将大部分激光反射回壳体7内，避免剃须面吸收激光过热，烫伤皮肤。如图5所示，剃须面3接触皮肤一端为锲型锐利边缘，可将胡须9立起到剃须面3上，在与激光光斑8交汇处经激光照射后切断胡须9，并通过锐利的边锋锋刃修剪切割后边缘不整齐的胡须9。

剃须面3可以拆卸，满足更换要求。剃须面3为柔性可弯曲平面，以便更好的贴合面部柔软皮肤，增强剃须效率。剃须面3接触激光的一面镀有激光增反介质11，可以将大部分激光反射回壳体7内部，避免剃须面3吸收激光热量导致温度过高，烫伤皮肤。剃须面3接触激光的表面为弧形，可有效的将激光反射回壳内。

剃须面3上方固定有激光探测器10，可以接收到剃须面3上发射回的激光，通过测试接收到的激光功率变化，来控制连接柱透镜5的电致伸缩装置6。当剃须面3受面部挤压弯曲时，激光功率探测器探测10探测到剃须面3上的激光功率发生变化，然后控制连接柱透镜的电致动伸缩器6产生位移变化，从而控制激光器1的光路发生变化，改变物象距离，使投影到剃须面的激光像点光斑8产生位移，保证激光像点一直在剃须面上方特定位置。为了提高激光探测效果，可以设置多个激光探测器10，且激光探测器前可以增加光学选通镜片和激光汇聚透镜。

剃须面3弯曲后，假设中心部分的弯曲量为Xmm，柱透镜5焦距为Fmm,为了满足剃须效果，中心部分激光光斑8的束腰位置需要沿剃须面弯曲方向改变Xmm，通过电致动伸缩器6改变中间的柱透镜5的位置来实现，改变量为Ymm，已知激光器1到柱透镜5的距离为Amm，柱透镜5到剃须面3上方激光器像点的距离为Bmm，则满足关系式:

针对亚洲人黑色须发，一般认为800nm激光功率达到100W/mm²左右，即可达到良好的剃须效果，根据剃须速度及毛发颜色不同，以及激光波长不同，激光功率可做调整。

在保证激光功率的前提下，线型激光光斑8的长度和激光光源1的数量可以进行调整。

根据激光源1的不同，激光整形单元2会有所不同。激光源1优选半导体激光器，波长范围在700nm～2000nm之间，优选波长范围为800nm～1500nm，半导体激光器有多种类型，从激光出射方式上的不同分为边发射半导体激光器和垂直腔面发射半导体激光器，由于两种激光器的发光面形状及激光出射角度差别很大，对激光整形光路的要求也不一样。

实施例一

本实施例中，激光源1采用4只C-mount封装边发射半导体激光器，呈线型等间距排列，如图2所示。

边发射半导体激光器的发光面宽度为微米量级，发光角度在快轴和慢轴方向不一致，而且相差比较大，发射出的远场光斑呈椭圆形。激光波长810nm，额定最大激光功率1W，激光整形单元2采用柱透镜5，如图3所示，沿激光快轴方向，对光束进行汇聚成像，将激光器的发光面以线型激光光斑8的方式成像到剃须面3上方，慢轴方向激光不受影响。

4只柱透镜5通过电致动伸缩器6与外壳7固定，电致动伸缩器6可以为叠加的聚合物制动器，4只激光器发出的激光分别经柱透镜5汇聚后在剃须面沿长度方向线型叠加，形成长度为3cm，宽度为100um的线型激光光斑8，投影到剃须面3上，进行胡须9的剃须工作，胡须9在与激光光斑8的交汇处被切断。当剃须面3受面部挤压弯曲时，激光光斑8要保持在剃须面上方的特定位置，需要跟随剃须面向弯曲方向移动，此时光电探测器10接收到激光功率变化，通过控制电路发送信号，控制电致动伸缩器，改变柱透镜5和激光器1的距离，使像距也发生变化，从而使激光光斑8的束腰点随剃须面3弯曲而发生位移变化，始终保持在剃须面3上方的位置，以便保持最佳剃须效果。胡须在与激光光斑的交汇处被切断，激光切割后的胡须断面再用剃须面3的锐利边缘进行修整。

剃须面上镀有激光增反介质11，将大部分激光反射回壳内，防止剃须面3吸收激光能量导致温度过高，烫伤皮肤。

实施例二

本实施例中，激光源1采用3只面发射半导体激光器，发光面大小约为1mm*0.6mm，激光波长808nm，额度最大功率2W；激光整形单元2采用非球面正透镜12和非球面柱透镜5组合，如图4所示，非球面正透镜12对激光源1成缩小的实像，将激光发光面缩小后，再通过非球面柱透镜5进行单方向汇聚，在宽度方向成同等大小的像，长度方向上在剃须面3上方汇聚成为线型激光光斑8，三只激光器光斑叠加后的光斑长度为3cm，宽度为200um。

非球面柱透镜5通过电致动伸缩器6与外壳7固定在一起，电致动伸缩器6为叠加的聚合物致动器，剃须面3将胡子9立起后，通过线型激光光斑8进行胡须9的剃须工作。当剃须面3受面部挤压弯曲时，需要改变激光光斑8的位置来保持激光剃须效果，此时光电探测器10接收到由于剃须面3弯曲变化而产生的反射激光功率变化，通过控制电路发送信号，控制电致动伸缩器6，改变非球面柱透镜5和激光器1的距离，使像距也发生变化，从而使激光光斑的束腰点随剃须面弯曲而发生位移变化，始终保持在剃须面上，可保持最佳剃须效果。

作为一种实施方式，如图7所示，剃须面3在剃须部分带有激光增反介质11的弧形反射单元13，可以将激光光线14反射回壳体7内，防止剃须面3吸收激光能量导致温度过高，烫伤皮肤。外壳7内面接收反射激光部分涂有吸光物质，可以有效吸收激光，防止激光再反射(散射)，外面有散热片单元15，如图8所示，可以有效风冷散热，避免外壳吸收激光后过热。

实施例三

本实施例中，激光源1采用光纤耦合输出的方式，光纤输出端面为200um，激光功率为2W，激光整形单元2采用柱透镜5，将光纤输出面输出的激光光斑在剃须面3上方成像为线型光斑8，光斑宽度为200um，光斑长度为1cm。胡须9在与激光光斑8的交汇处被切断，激光切割后的胡须断面再用剃须面3的锐利边缘进行修整。

除上述激光源形式以外，其余结构与实施例一相同。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种激光剃须装置，其特征在于，包括：至少一个激光源、激光整形单元和剃须面；所述激光源、激光整形单元和剃须面依次设置，所述激光源通过激光整形单元成像后，在剃须面上方设定位置汇聚成线型激光光斑。

2.如权利要求1所述的一种激光剃须装置，其特征在于，所述激光源为边发射半导体激光器；或者，所述激光源采用光纤耦合输出的方式，光纤输出端面为微米级。

3.如权利要求2所述的一种激光剃须装置，其特征在于，所述激光整形单元包括：柱透镜，所述柱透镜将激光以线型光斑的方式成像到剃须面上方设定位置。

4.如权利要求1所述的一种激光剃须装置，其特征在于，所述激光源为垂直腔面发射半导体激光器。

5.如权利要求4所述的一种激光剃须装置，其特征在于，所述激光整形单元包括：依次设置的非球面透镜和消球差非球面柱透镜；所述非球面透镜将激光汇聚成缩小的实像，所述消球差非球面柱透镜将所述缩小的实像整形为线型激光光斑，投影到剃须面上方设定位置。

6.如权利要求2或4所述的一种激光剃须装置，其特征在于，所述剃须面上方固定有激光功率探测器，所述柱透镜与伸缩器连接；剃须面发生变形位移时，激光功率探测器探测到剃须面上的激光功率发生变化，控制连接柱透镜的伸缩器产生位移变化，从而控制激光器的光路，改变物象距离，使投影到剃须面的激光像点光斑产生位移，保证激光像点一直在剃须面上方设定位置。

7.如权利要求6所述的一种激光剃须装置，其特征在于，剃须面发生位移后，假设中心部分的弯曲量为X，柱透镜焦距为F，则中心部分激光光斑的束腰位置需要沿剃须面弯曲方向改变X，通过伸缩器使得柱透镜的位置改变量为Y，已知激光器到柱透镜的距离为A，柱透镜到剃须面上方激光像点的距离为B，则满足关系式:进而得到通过伸缩器使得柱透镜的位置改变量Y。

8.如权利要求1所述的一种激光剃须装置，其特征在于，所述剃须面上接触激光部分镀有激光增反介质。

9.如权利要求1所述的一种激光剃须装置，其特征在于，所述剃须面接触皮肤一端为锐利边缘，用于修整激光剃须后的胡须端面。

10.如权利要求1所述的一种激光剃须装置，其特征在于，所述剃须面接触激光的部分呈弧形，将激光反射回壳体内。