CN109561932A - 毛发切割设备及毛发切割设备操作方法 - Google Patents

毛发切割设备及毛发切割设备操作方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种毛发切割设备，用于切割对象身体上的毛发，该毛发切割设备包括光源，用于产生对应于毛发内或上的一个或多个发色团的吸收波长的一个或多个特定波长的光；切割元件，其包括光学波导，该光学波导在第一端被耦合至光源以接收光，其中光学波导的部分侧壁形成用于接触毛发的切割面；以及控制单元，其耦合至光源，其中控制单元配置为接收与身体上的待切割毛发的区域和/或毛发切割设备的运动速度相关的输入，并且基于所接收的输入控制由光源产生的光的功率。

Description

毛发切割设备及毛发切割设备操作方法
技术领域
本发明涉及一种用于切割对象身体上的毛发(如刮剃)的毛发切割设备，尤其涉及一种使用光切割或刮剃毛发的毛发切割设备及毛发切割设备的操作方法。
背景技术
用于切割或刮剃对象身体上的毛发的刮剃设备通常利用一个或多个刀片，随着刀片在对象的皮肤上运动而切割毛发。刀片在设备内可以是静止的，例如，在湿剃刀中，而在其他类型的设备中，如电动剃刀，可以致动(例如，旋转或振荡)一个或多个刀片元件以产生切割动作。
然而，在WO2014/143670中已经提出了一种利用激光的替代类型的刮剃设备。特别地，提供一种激光源，激光源配置为产生激光，该激光的波长选择为以预定发色团为目标从而有效地切割毛干。光导纤维位于设备的修理部分上，并且定位成在近端处接收来自激光源的激光，将激光从近端朝向远端导引，并且当切割区域与毛发接触时从切割区域并朝向毛发发射光。
为了实现良好的刮剃效果，刮剃设备的切割元件(即WO2014/143670中的设备的光导纤维)需要非常靠近皮肤，并且激光需要足够强以通过熔化切割毛发。激光需要能够完全切割毛发以避免刮剃设备从毛囊中拉出毛发，这会引起疼痛或不适(类似于使用具有钝刀片的传统刀片刮剃设备刮剃干燥毛发时)。
另一个考虑是毛发被加热时会产生气味。这种气味可能令人不愉快，并且气味量在毛发完全蒸发时达到最高。
因此，需要一种改进毛发切割设备，其提供良好的毛发切割效果并且使切割期间产生的气味量最小化。
发明内容
根据第一方面，提供一种毛发切割设备，用于切割对象身体上的毛发，该毛发切割设备包括光源，用于产生与毛发中或毛发上的一个或多个发色团的吸收波长相对应的一个或多个特定波长的光；切割元件，其包括光学波导，该光学波导在第一端被耦合至光源以接收光，其中光学波导的侧壁的一部分形成用于接触毛发的切割面；以及控制单元，其被耦合至光源，其中控制单元被配置为接收与身体上的待切割毛发的区域和/或毛发切割设备的运动的速度相关的输入，并且基于所接收的输入来控制由光源产生的光的功率。因此，基于身体上的待切割毛发的区域和/或毛发切割设备的运动速度来控制由毛发切割设备产生的光的功率意味着可以保持或改进毛发切割效果，同时不必以最大或其他情况下的高功率水平进行操作，这种操作会导致在毛发切割期间产生更多气味。
在一些实施例中，控制单元配置为随着运动的速度增加而提高所产生的光的功率，并且随着运动的速度的减小而降低所产生的光的功率。
在一些实施例中，控制单元配置为在运动的速度低于阈值的情况下，将由光源产生的光的功率设定为第一功率水平，并且在运动的速度高于阈值的情况下，将由光源产生的光的功率设定为第二功率水平，其中第一功率水平低于第二功率水平。
在一些实施例中，控制单元配置为将由光源产生的光的功率确定为运动的速度的线性或非线性函数。
在一些实施例中，控制单元配置为通过功率＝A+B*vX确定光功率，其中v是运动速度，X表示光功率随速度所需要的增加，并且A和B是常数。
在一些实施例中，控制单元配置为用查找表确定光的功率，查找表将运动的速度映射至功率。
在一些实施例中，与身体上的待切割毛发的区域相关的输入包括关于身体部位的指示。在一些实施例中，控制单元配置为：在身体区域为手臂、腿或躯干的情况下将由光源产生的光的功率设定为第一功率水平，并且在身体区域为头部或面部的情况下将由光源产生的光的功率设定为第二功率水平，其中第一功率水平低于第二功率水平。
在一些实施例中，与身体上的待切割毛发的区域相关的输入包括关于待切割毛发的毛发密度和/或平均厚度的指示。在一些实施例中，控制单元配置为：在毛发密度低于密度阈值和/或平均厚度低于厚度阈值的情况下将由光源产生的光的功率设定为第一功率水平，并且在毛发密度高于密度阈值和/或平均厚度高于厚度阈值的情况下将由光源产生的光的功率设定为第二功率水平，其中第一功率水平低于第二功率水平。
在一些实施例中，控制单元配置为基于所接收的与身体上的待切割毛发的区域相关的输入，向由光源产生的光的功率施加偏差。
在一些实施例中，毛发切割设备进一步包括运动传感器，用于测量毛发切割设备的运动；以及控制单元，其配置为接收来自运动传感器的与运动的速度相关的输入。
在一些实施例中，毛发切割设备进一步包括用户界面，用于接收来自用户的与身体上的待切割毛发的区域相关的输入；以及控制单元，其配置为接收来自用户界面的与身体上的待切割毛发的区域相关的输入。
根据第二方面，提供一种用于切割对象身体上的毛发的毛发切割设备的操作方法，该毛发切割设备包括切割单元，切割单元包括光学波导，其中光学波导的侧壁的一部分形成用于接触毛发的切割面，该方法包括接收与身体上的待切割毛发的区域和/或毛发切割设备的运动的速度相关的输入；以及基于所接收的输入控制由耦合至光学波导的光源产生的光的功率。因此，基于身体上的待切割毛发的区域和/或毛发切割设备的运动速度来控制由毛发切割设备产生的光的功率意味着可以保持或改进毛发切割效果，同时不必以最大或其他情况的高功率水平进行操作，这种操作会导致在毛发切割期间产生更多气味。
在一些实施例中，控制光的功率的步骤包括随着运动的速度的增加而提高所产生的光的功率，并且随着运动的速度的减小而降低所产生的光的功率。
在一些实施例中，控制光的功率的步骤包括在运动的速度低于阈值的情况下，将由光源产生的光的功率设定为第一功率水平，并且在运动的速度高于阈值的情况下，将由光源产生的光的功率设定为第二功率水平，其中第一功率水平低于第二功率水平。
在一些实施例中，控制光的功率的步骤包括将由光源产生的光的功率确定为运动速度的线性或非线性函数。
在一些实施例中，控制光的功率的步骤包括通过功率＝A+B*vX确定光功率，其中v是运动速度，X表示光功率随速度所需要的增加，并且A和B是常数。
在一些实施例中，控制光的功率的步骤包括用查找表确定光的功率，查找表将运动速度映射至功率。
在一些实施例中，与身体上的待切割毛发的区域相关的输入包括关于身体部位的指示。在一些实施例中，控制光的功率的步骤包括在身体的区域为手臂、腿或躯干的情况下，将由光源产生的光的功率设定为第一功率水平，并且在身体的区域为头部或面部的情况下，将由光源产生的光的功率设定为第二功率水平，其中第一功率水平低于第二功率水平。
在一些实施例中，与身体上的待切割毛发的区域相关的输入包括关于待切割毛发的毛发密度和/或平均厚度的指示。在一些实施例中，控制光的功率的步骤包括：在毛发密度低于密度阈值和/或平均厚度低于厚度阈值的情况下将由光源产生的光的功率设定为第一功率水平，并且在毛发密度高于密度阈值和/或平均厚度高于厚度阈值的情况下将由光源产生的光的功率设定为第二功率水平，其中第一功率水平低于第二功率水平。
在一些实施例中，控制光的功率的步骤包括基于所接收的与身体上的待切割毛发的区域相关的输入，向由光源产生的光的功率施加偏差。
在一些实施例中，该方法进一步包括用运动传感器测量毛发切割设备的运动；根据测量运动确定运动速度。
在一些实施例中，该方法进一步包括从用户界面接收来自用户的与身体上的待切割毛发的区域相关的输入。
根据本的第三方面，提供一种计算机程序产品，其包括储存有计算机可读代码的计算机可读介质，计算机可读代码配置为使得：当由适当计算机、处理器或控制单元执行时，导致该计算机、处理器或控制单元执行上述任意方法。
附图说明
为了更好地理解本发明，并且为了更清楚地示出如何实现本发明，现在仅通过示例的方式参考附图，其中：
图1是根据本发明实施例的毛发切割设备的框图；
图2是示出根据本发明实施例的示例性毛发切割设备的不同视图的成对示意图；
图3是示出毛发折射率的图表；
图4是光纤切割元件的示意图；
图5是示出根据实施例的毛发切割设备的操作方法的流程图；以及
图6是示出根据另一实施例的毛发切割设备的操作方法的流程图。
具体实施方式
如上所述，本发明通过基于激光的例如如WO2014/143670中所述的刮剃设备提供切割效果的改进并使切割期间产生的气味量最小化。特别地，本发明提供基于被刮剃的身体区域(即身体上的待切割毛发的区域)和/或切割设备的运动速度控制激光功率，因为这些都是影响基于激光的切割设备的切割效果的因素。如果没有这种控制，就必须将功率设定在高水平，以应对任何类型的切割条件并避免拉扯毛发，但这种功率水平可能会导致毛发蒸发而非在“正常”状态下融化(因为毛发中的温度升高量与光学功率直接相关)，从而产生更多气味，因为熔化的毛发比蒸发的毛发产生的气味更少。这种高功率水平还会缩短电池供电的毛发切割设备的电池寿命。因此，控制功率水平能够将激光的功率设定在用于当前切割条件的适当水平，保持切割效果，同时使毛发的熔化而非蒸发最大化。
例如，切割设备的运动速度影响每单位时间需要切割的毛发数量，并且这影响光学波导中切割这些毛发所需要的光功率或能量(具体地，速度越高，导致每单位时间切割的毛发数量越多，因而功率越高)。类似地，毛发的密度和/或厚度随着身体部位而变化(例如，面部毛发往往比腿部毛发更厚且更密集)，因此，身体上的待切割毛发的区域影响每单位时间待切割的毛发数量和/或待切割毛发的类型/厚度(具体地，毛发密度更高和/或毛发更厚的身体区域需要更高功率，以有效地进行切割)。在一些实施例中，切割条件可以进一步涉及待切割毛发的颜色，因为毛发的颜色影响毛发吸收的光量(例如，浅色毛发往往比深色毛发吸收的光少)，因此，如果要切割浅色或较浅色毛发，可以提高光功率。
应当理解的是，本发明适用于刮剃设备(例如，剃刀或电动刮剃刀)，以及用于切割毛发的任意其他类型的设备(例如，理发器)，即使这些设备不一定旨在提供“清洁刮剃”(即以皮肤水平去除毛发)。
图1是根据本发明实施例的毛发切割设备2的框图。图2示出根据本发明示例性实施例的手持剃刀形式的毛发切割设备2。毛发切割设备2用于切割(例如，刮剃)对象身体上的毛发。对象可以是人或动物。毛发可以是面部毛发(即对象脸上的毛发)，或对象头部或身体其他部位(腿部、胸部等)的毛发。
毛发切割设备2包括切割元件4，当毛发切割设备2在对象的皮肤上运动时，切割元件4能够切割毛发。切割元件4是光学波导4，其布置在毛发切割设备2上，从而使光学波导4的光轴(即光通常沿其传播穿过光学波导4的线)大体垂直于毛发切割设备2的运动方向，从而使毛发随着毛发切割设备2在对象的皮肤上运动而接触光学波导4的侧壁(对应于光学波导4的长边的侧壁)。在一些实施例中，光学波导4是光纤，不过，本领域技术人员将知道可以根据本发明使用的其他类型的光学波导，如平板波导、条形波导或光子晶体波导。光纤包括芯，并且在一些实施例中还包括包层，包层可以完全包围芯也可以不完全包围芯(例如，可以暴露部分芯)。
在毛发切割设备2中提供光源6，其产生一个或多个特定波长的激光。光源6光学耦合至光学波导4的第一端7，从而使由光源6产生的激光耦合至光学波导4中(并且具体地，耦合至光学波导4的一端，使得激光传播通过光学波导4)。根据本发明的实施例，可以控制由光源6产生的光的功率(光学功率)。特别地，可以将光功率控制在至少在第一功率水平与第二(更高)功率水平之间。功率水平的变化可以通过改变绝对功率水平实现，或者，当光源6以脉冲操作模式操作时，功率水平的变化可以通过改变峰值功率水平和/或改变光脉冲的占空比(例如，通过增加或减少光开启的时间分数)实现。在一些实施例中，可以从第一功率水平光功率到第二功率水平连续或半连续地(例如，步进式地)控制光功率，以提供功率与切割条件的匹配。
光源6配置为产生一个或多个特定波长的激光，该激光可以用于切割或烧穿毛发。特别地，每个波长对应于在毛发中或毛发上发现的发色团所吸收的光的波长。众所周知，发色团是为分子提供颜色的分子的一部分。因此，激光将由发色团吸收并转化为热量，这将熔化或灼烧毛发或以其他方式破坏毛发分子中的键，正是这种熔化或灼烧提供毛发切割设备2的切割动作。
可以被光源6产生的激光作为目标的合适发色团包括但不限于，黑色素、角蛋白和水。可以使用的合适激光波长包括但不限于，选自380nm(纳米)-500nm和2500nm-3500nm范围内的波长。本领域技术人员将知道由这些发色团吸收的光的波长，并且进而也知道光源6为此目的应当产生的光的特定波长，以及在此没有提供的进一步细节。
在一些实施例中，光源6可以配置为产生多个波长的激光(同时或顺序)，其中每个波长被选择为以不同类型的发色团为目标。这可以改善光学波导4的切割动作，因为可以用激光灼烧毛发中多种类型的分子。替代地，可以提供多个光源6，每个光源产生相应波长的激光，并且每个光源6可以耦合至相应的光学波导4，以在设备2中提供多个切割元件。
毛发切割设备2还包括控制单元8，其控制毛发切割设备2的操作，并且尤其连接至光源6以控制光源6的激活和停用，以及由光源6产生的光的功率。控制单元8可以响应来自毛发切割设备2的用户的输入而激活和停用光源6。控制单元8可以包括被配置或编程为控制毛发切割设备2的一个或多个处理器、处理单元、多核处理器或模块。控制单元8还可以包括存储器或存储器模块，或与该存储器或存储器模块相关联，该存储器或存储器模块存储数据和计算机可读代码，该计算机可读代码配置为由控制单元8执行，以使控制单元8和毛发切割设备2根据本文所述实施例进行操作。
根据本发明的实施例，毛发切割设备2还包括运动传感器9，用于测量毛发切割设备2的运动并且允许确定毛发切割设备2的速度或速率。运动传感器9向控制单元8提供表示测量运动的输出信号。与本发明相关的运动是毛发切割设备2在设备2运动以切割毛发的方向上的运动(例如，在垂直于光学波导4的侧壁的方向上并且与皮肤表面平行的平面内)，并且具体地，是该方向上的运动速度。根据设备2中的运动传感器9的类型，来自运动传感器9的输出信号可以提供关于速度或速率本身的指示，或者输出信号可以提供运动的测量，该测量可以由控制单元8处理或分析以确定速度或速率。
在一些实施例中，运动传感器9是加速计，其测量毛发切割设备2的加速度并向控制单元8输出表示测量加速度的信号。由于只需要特定方向上的运动速度，加速计可以是一维加速计，其在毛发切割设备2中定向为测量所需方向上的加速度。控制单元8可以将该测量加速度相对于时间进行积分，以确定所需方向上的速度或速率。替代地，加速计可以测量二维或三维的加速度，并且控制单元8可以处理该加速度信号以确定所需方向上的速度或速率(例如，通过将加速度相对于时间进行积分，并过滤测量，以提取所需方向上的速度或速率)。
在替代实施例中，运动传感器9可以是光学运动传感器、车轮传感器或球传感器(例如，如计算机鼠标中所使用的)，其测量毛发切割设备2相对于表面(如皮肤)的运动并向控制单元8输出表示测量速度或速率的信号。如本领域技术人员所知，光学运动传感器包括光源(与光源6分开)，用于照射表面(如皮肤)，以及一个或多个光学传感器(例如，光电二极管、光敏电阻或光电晶体管)，用于测量反射光并进而检测毛发切割设备2相对于皮肤的运动。
根据本发明的进一步或替代实施例，毛发切割设备2还包括用户界面10，用户界面10连接至控制单元8并使毛发切割设备2的用户能够提供指示切割条件的输入，并且具体地，指示待切割或正在切割毛发的身体区域。例如，用户界面10可以使用户能够提供指示待切割或正在切割毛发的身体特定区域的输入，例如，面部、头部、手臂、腿部等。在一些实施例中，用户界面10可以使用户能够提供关于毛发密度(例如，皮肤每单位面积的毛发数量)和/或厚度(例如，各个毛发的厚度)方面的该区域的指示。这些指示可以以数值提供，或者可以从简化列表中选择，例如，低、中、高的密度，薄、中、厚的厚度。在一些实施例中，切割条件可以进一步涉及待切割毛发的颜色，因为毛发的颜色影响毛发吸收的光量(例如，浅色毛发往往比深色毛发吸收的光少)，因此，用户可以向用户界面10提供指示待切割毛发颜色的输入。
用户界面10可包括任意适当构件，用于使用户能够提供指示身体上的待切割毛发的区域的输入，并且可选地，可以包括一个或多个构件，用于向用户呈现切割设备2的相关信息。在一些实施例中，用户界面10可以包括显示器，用于向用户提供身体区域的选项列表，并且用户界面10可以包括一些输入机构(例如，开关、按钮、拨盘、触摸屏等)，以使用户能够选择或输入最合适的选项。替代地，用户界面10可包括位置对应于特定切割条件的开关、按钮或拨盘(例如，位于一个位置的开关或拨盘可以对应于面部区域或第一毛发密度或厚度，而位于另一位置的开关或拨盘可以对应于腿部区域或第二毛发密度或厚度)。本领域技术人员将意识到可以用于使用户能够提供关于身体上的待切割毛发的区域的输入的其他类型或配置的用户界面10，在此不再详述。
应当理解的是，图1仅示出说明和描述本发明必须示出的毛发切割设备2的构件，并且在实际实施方式中，毛发切割设备2将包括除所示构件外的其他构件。例如，毛发切割设备2将包括电源，诸如一个或多个电池，或用于与主电源接口连接的连接器。
如上所述，图2示出手持湿剃刀形式的毛发切割设备2。图2示出剃刀2的侧视图和底视图。剃刀2包括用于对象(或设备2的其他用户)握持的手柄11，以及包括切割元件4(光学波导/光纤)的头部12。如图所示，光学波导4沿头部的边缘布置，并且部分光学波导4形成(或对应于)切割面14。切割面14是光学波导4的一部分，当毛发切割设备2在对象的皮肤上运动时，切割面14旨在与毛发接触。虽然图中示出光源6和控制单元8分别结合在头部12和手柄11中，但应当理解的是，这些构件在如图2所示的毛发切割设备2中的位置并非限制性的。同样应当理解的是，图2所示的实施例仅仅是一个实例，并且切割元件4、光源6和控制单元8可以结合于或用于代替任意类型的毛发切割设备2中的传统刀片，毛发切割设备2通常包括用于物理切割或切割毛发的刀片(无论刀片是静止还是致动，以实现切割动作)。
图3中的图表示出毛发的折射率，其可以在M.D.Greenwell,A.Willner,PaulL.Kirk:Human Hair Studies:III.Refractive Index of Crown Hair,31Am.Inst.Crim.L.&Criminology 746(1940-1941)的论文中找到。曲线1是复合线，曲线2是表示高加索人的折射率的线，曲线3是表示非高加索人的折射率的线。因此，可以看出虽然个体之间存在差异，但毛发的折射率在(大约)1.545-1.555之间。例如，上述论文还认识到毛发的折射率可以取决于对象的性别，例如，女性毛发的折射率一般大于男性毛发的折射率。
众所周知，由于空气的折射率小于光学波导4的折射率，光学波导4用作通过全内反射发生的从光源6耦合的光的波导。但是，如果将折射率大于光学波导4的物体与光学波导4接触，则全内反射“受挫”，并且光可以从光学波导4耦合至物体中。因此，为了使光从光学波导4耦合至毛发中(以提供根据本发明的切割动作)，光学波导4必须具有与毛发与光学波导4的接触点处的毛发相同或更低的折射率。因此，光学波导4必须至少在光学波导4的切割面14部分具有与毛发相同或更低的折射率。优选地，光学波导4在切割面14处的折射率与毛发相同，因为这提供从光学波导4到毛发的最佳光耦合。
因此，在一些实施例中，光学波导4至少在切割面14处的折射率等于或小于1.56。更优选地，光学波导4至少在切割面14处的折射率等于或小于1.55。甚至更优选地，光学波导4至少在切割面14处的折射率等于或小于1.54，因为该折射率小于图3中标识的折射率。
在一些实施例中，光学波导4在切割面14处的折射率的下限可以是1.48、1.51、1.53或1.54。
光学波导4的折射率的值的选择范围可以由前面段落中提出的折射率上限和折射率下限的任意组合形成。
光学波导/光纤4可以由任意合适材料或材料组合制成。例如，光学波导/光纤可以由二氧化硅、氟化物玻璃、磷酸盐玻璃、硫属化合物玻璃和/或冕牌玻璃(如BK7)组成。
图4示出光学波导4的示例性实施例。光学波导4用于毛发切割设备2中或与毛发切割设备2一起使用，例如，如图1和2所示。在图4中，示出光学波导4的侧面(即向下看光学波导4的光轴)，并且没有示出光学波导4的其他支撑元件。
在图4中，光学波导4具有芯16。在所示实施例中，光学波导4不包括围绕芯16的任何包层。然而，应当理解的是，在一些实施例中，光学波导4可以包括围绕芯16的包层，不过优选地，沿切割面14不存在包层(并且实际上，在一些实施例中，切割面14可以对应于光学波导4中没有包层的那些部分)。
光学波导4示出为接触毛发18，并且靠近但不接触皮肤20。在使用中旨在接触毛发的芯16/光学波导4的部分侧壁形成切割面14。如上所述，芯16的折射率与毛发的折射率相同或更低。
芯16可以具有均匀折射率(即整个芯16的折射率相同)，或者可以是渐变折射率光纤，这意味着折射率随着与光轴的距离增加而减小。
图5的流程图示出根据第一实施例操作毛发切割设备2以切割对象身体上的毛发(例如，头部、面部、颈部、躯干、手臂或腿部的毛发)的方法。在第一步，步骤101中，测量毛发切割设备2的运动速度。如上所述，使用运动传感器9测量运动速度，或直接使用运动传感器9测量(例如，在运动传感器9是光学运动传感器的情况下)运动速度，或通过处理运动传感器9的输出间接测量(例如，在加速计的情况下)运动速度。
控制单元8接收来自运动传感器9的运动速度指示，并基于测量速度控制由光源6产生的光的功率(步骤103)。如上所述，测量速度是垂直于光学波导4的切割面14的方向上的速度。
步骤103可以包括控制单元8将测量速度与一个或多个阈值进行比较并相应地控制所产生的光的功率。例如，当速度低于阈值时，可以将功率设定为第一功率，并且当速度高于阈值时，可以将功率设定为第二功率(第一功率低于第二功率)。替代地，控制单元8可以基于测量速度线性地或非线性地调节所产生的光的功率。例如，控制单元8可以将测量速度输入到用于确定待使用功率水平的数学函数中。替代地，控制单元8可以维护或存储将速度映射至功率水平的查找表。
一般地，控制单元8控制所产生的光的功率，从而使所产生的光的功率随着运动速度的增加而增加。因此，例如，在第一运动速度下，控制单元8控制光源6以产生具有第一功率的光，并且在第二运动速度(高于第一运动速度)下，控制单元8控制光源6以产生具有第二功率(高于第一功率)的光。
在光源6产生连续光的情况下，控制单元8可以通过改变功率(例如，增加或减少功率)来改变功率。在光源6以脉冲操作模式进行操作并产生光脉冲的情况下，控制单元8可以通过改变峰值功率水平(例如，通过增加或减小峰值功率)和/或通过改变光脉冲的占空比(例如，通过增加或减少光开启的时间分数)来控制光源6以改变功率。
优选地，以相对较高频率(例如，10kHz)重复步骤101和103，以确保所产生的光的功率快速适应速度的任何变化。应当理解的是，步骤103执行的频率将小于运动传感器9的采样频率(其中采样频率是运动传感器9测量运动的频率)。
如上所述，控制单元8可以基于测量速度来线性地或非线性地调节所产生的光的功率。在一些实施例中，可以根据需要线性地调节功率，以将特定量的功率施加至毛发以切割毛发，并且将其转换为作为速度的函数的所施加激光功率的线性增加。
在进一步实施例中，功率可以基于作为速度的函数的所施加激光功率的线性增加，并且还可以基于非线性系数，这是因为在运动速度较高的情况下毛发中的热扩散减少。这种热扩散减少使得切割过程更加高效，因此，较高速度下所需的功率与速度不线性相关，并且实际上，较高速度下的功率可能小于线性情况下的预期功率。下面将更详细地讨论这种非线性实施例。
影响毛发的激光部分地透射、部分地散射、部分地反射并且部分地被吸收。对于激光加热/切割过程，感兴趣的是由毛发吸收的部分激光，因为其会加热毛发并引起熔化。
一般地，与特定波长的入射激光相关的吸收长度将与毛发厚度不同。在强吸收的情况下，各种效果限制了切割过程发生的速度。这些效果将在下文中讨论。
在激光照射期间，照射表面的温度迅速升高至熔点。一旦达到熔点，温度或多或少地保持固定，同时能量被吸收以克服熔化的潜热。假设熔化的潜热远高于热容量，熔融材料和固体材料的界面以初始速度vm向内运动，vm由下式给出：
vm＝I0/(ρQm) (1)
其中Qm是熔化的潜热(焦耳/kg)，I0是入射激光强度，ρ是毛发密度。
当熔化毛发时，光学波导4将机械地切穿毛发。因此，其目标在于将光学波导4前方的毛发材料以足够快的方式加热至熔点之上但低于蒸发点，从而与用户施加的冲程(运动)速度相匹配，如通过运动传感器9测量的那样。
与特征热扩散时间相比，假设切割进行缓慢。热扩散时间常数意味着较大的质量ρV(其中V是体积)和较大的热容量cp将导致温度变化较慢，而较大的表面积As和较好的传热h将导致温度变化较快。切割区域中产生的能量沿斑点区域外的毛发轴线(即远离毛发与光学波导4的接触点)扩散，但实际上不对该过程做出贡献。因此，切割过程的效率低于最初的假设效率。
在通过光学波导4的机械结构去除第一熔融切片之后，光可以更深地穿透至毛发中并加热下一切片。在新产生的切割刃(即与光学波导4接触的边缘)上，温度恰好低于熔点。应当通过光学波导4施加足够的能量，以将熔化前方以匹配或超过用户所施加冲程速度的速度向前推动，同时保持低于蒸发阈值。这导致施加激光功率的以下控制函数：
光功率＝A+B*vX (2)
其中v是测量速度或速率，A和B是常数，并且X表示光功率随速度所需要的增加。A表示低速切割毛发所需的最小功率。由于切割效率随着速度的增加而增加，X<1，例如为0.6或0.7。如果v是以厘米每秒(cm/s)为单位，并且光功率以毫瓦(mW)为单位，那么A的示例值是150，并且B的示例值是300。这些常数的其他值可以从本文所述的设备2的实验中导出。
图6的流程图示出根据第二实施例操作毛发切割设备2以切割对象身体上的毛发(例如，头部、面部、颈部、躯干、手臂或腿部的毛发)的方法。在第一步，步骤111中，接收关于身体上的待切割毛发的区域的指示。如上所述，该指示可以基于用户的输入从用户界面10提供给控制单元8。该指示可以是特定区域(例如，面部、头部、腿部等)，或关于待刮剃毛发的身体部位的毛发厚度的密度和/或厚度的指示。
控制单元8接收来自用户界面10的关于身体上的待切割毛发的区域的指示，并基于指示区域控制由光源6产生的光的功率(步骤113)。
步骤113可以包括：当区域是低毛发密度(例如，密度低于密度阈值)和/或低毛发平均厚度(例如，平均厚度低于厚度阈值)区域(诸如手臂、腿部、躯干等)时，控制单元8将功率设定为第一功率，并且当区域是高毛发密度(例如，密度高于密度阈值)和/或高毛发平均厚度(例如，平均厚度高于厚度阈值)区域(诸如头部、面部等)时，控制单元8将功率设定为第二功率(高于第一功率)。应当理解的是，在一些实施例中，可以以更精细的粒度水平(例如，基于特定密度或平均毛发厚度)调节功率。
在一些实例中，低密度毛发可以认为是毛发密度低于每平方厘米20根毛发(20根毛发/cm2)，并且高密度毛发可以认为是毛发密度大于40根毛发/cm2。因此，密度阈值可以设定为其中间值，例如，30根毛发/cm2。在一些实例中，低平均毛发厚度可以是直径小于150微米(μm)，并且高平均毛发厚度可以是直径大于300μm。因此，毛发厚度阈值可以设定为其中间值，例如，225μm。应当理解的是，面部毛发可以不具有圆形横截面，例如，可以是椭圆形或三角形横截面，因此，应当相应地理解上述直径。
在一些实施例中，控制单元8基于所接收关于身体上的待切割毛发的区域的指示对功率或默认功率施加偏移。例如，当区域是低毛发密度或低平均毛发厚度区域(例如，腿部)时，控制单元8可以向所产生的光的功率施加第一偏移，并且当区域是高毛发密度和/或高平均毛发厚度区域(例如，头部或面部)时，控制单元8向功率施加第二偏移(第二偏移对功率的增加量大于第一偏移)。如上所述，应当理解的是，在一些实施例中，可以以更精细的粒度水平(例如，可以存在分别针对特定密度或平均毛发厚度的偏移)施加偏移。在一个实例中，对于低毛发密度区域，偏移可以是200mW，并且对于高毛发密度区域，偏移可以是400mW。换句话说，高毛发密度区域中光的功率可以比低毛发密度区域高200mW。当然，应当理解的是，偏移的具体值取决于毛发切割设备2的配置。
在进一步实施例中，代替施加偏移，可以将关于待切割毛发(或具有特定毛发特征)的身体区域的指示输入数学函数中，或用作当前光学功率的倍增系数。
应当理解的是，在一些实施例中，控制单元8可以接收关于身体上的待切割毛发的区域和毛发切割设备2的运动速度的指示。在这种情况下，控制单元8可以基于身体上的待切割毛发的区域和运动速度控制所产生的光的功率。由于身体上的待切割毛发的区域的变化比运动速度慢得多(或者在特定刮剃操作期间可能根本不变化)，如上文所述，控制单元8可以基于运动速度来确定功率(例如，使用在等式(2)中定义的函数)，并对应于身体上的待切割毛发的区域的类型将偏移或倍增系数施加至根据速度确定的功率。
在结合图5和图6描述的任意一个实施例中(或者基于运动速度和身体上的待切割毛发的区域调节功率的实施例中)，控制单元8可以进一步基于待切割毛发的颜色来控制功率。如上所述，毛发的颜色影响毛发吸收的光量(或吸收速度)(例如，浅色毛发往往比深色毛发吸收的光少)。毛发的颜色可以由用户通过用户界面10指示，并且该指示可以用于控制或调节所产生的光的功率。
在一些实施例中，控制单元8基于所接收到的关于毛发颜色的指示，将偏移(或者进一步偏移，如果已经基于身体上的待切割毛发的区域施加偏移)施加至功率或默认功率。例如，当毛发为深色(例如，棕色或黑色)时，控制单元8可以向所产生的光的功率施加第一偏移，并且当毛发为浅色(例如，金色或白色)时，控制单元8向功率施加第二偏移(第二偏移对功率的增加大于第一偏移)。应当理解的是，在一些实施例中，可以以更精细的粒度水平(例如，偏移值可以更密切地取决于特定毛发颜色)施加偏移。在进一步实施例中，代替施加偏移，可以将关于毛发颜色的指示输入数学函数中，或用作通过上述第一和第二实施例导出的光学功率的倍增系数。
因此，提供一种改进毛发切割设备，其在保持毛发切割效果的同时避免毛发蒸发。
在实践所要求保护的发明的过程中，通过学习附图、公开内容及所附权利要求，本领域技术人员对于所公开实施例的变型是可以理解并实现的。在权利要求中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，不定冠词“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其他单元可以满足权利要求中所述的多项功能。某些措施被记载在互不相同的从属权利要求中的事实不指示这些措施的组合不能被用于获得优势。
权利要求中的任意附图标记不应理解为限制其范围。

Claims (15)

1.一种毛发切割设备，用于切割对象的身体上的毛发，所述毛发切割设备包括：
光源，用于产生一个或多个特定波长的光，所述一个或多个特定波长与毛发中或毛发上的一个或多个发色团所吸收的波长相对应；
切割元件，包括光学波导，所述光学波导在第一端被耦合至所述光源以接收光，其中所述光学波导的侧壁的一部分形成用于接触毛发的切割面；以及
控制单元，被耦合至所述光源，其中所述控制单元被配置为接收与所述身体上的待切割毛发的区域和/或所述毛发切割设备的运动的速度相关的输入，并且基于所接收的输入来控制由所述光源产生的光的功率。
2.根据权利要求1所述的毛发切割设备，其中所述控制单元被配置为随着所述运动的速度增加而提高所产生的光的所述功率，并且随着所述运动的速度的减小而降低所产生的光的所述功率。
3.根据权利要求1或2所述的毛发切割设备，其中所述控制单元被配置为：在所述运动的速度低于阈值的情况下将由所述光源产生的所述光的所述功率设定为第一功率水平，并且在所述运动的速度高于阈值的情况下将由所述光源产生的所述光的所述功率设定为第二功率水平，其中所述第一功率水平低于所述第二功率水平。
4.根据权利要求1或2所述的毛发切割设备，其中所述控制单元被配置为将由所述光源产生的所述光的所述功率确定为所述运动的速度的线性函数或非线性函数。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的毛发切割设备，其中与所述身体上的待切割毛发的区域相关的所述输入包括关于所述身体的部位的指示，并且其中所述控制单元被配置为：在所述身体的区域为手臂、腿或躯干的情况下将由所述光源产生的所述光的所述功率设定为第一功率水平，并且在所述身体的区域为头部或面部的情况下将由所述光源产生的所述光的所述功率设定为第二功率水平，其中所述第一功率水平低于所述第二功率水平。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的毛发切割设备，其中与所述身体上的待切割毛发的区域相关的所述输入包括关于待切割毛发的毛发密度和/或平均厚度的指示，并且其中所述控制单元被配置为：在所述毛发密度低于密度阈值和/或所述平均厚度低于厚度阈值的情况下将由所述光源产生的所述光的所述功率设定为第一功率水平，并且在所述毛发密度高于密度阈值和/或所述平均厚度高于厚度阈值的情况下将由所述光源产生的所述光的所述功率设定为第二功率水平，其中所述第一功率水平低于所述第二功率水平。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的毛发切割设备，其中所述控制单元被配置为：基于所接收的与所述身体上的待切割毛发的区域相关的输入而向由所述光源产生的所述光的所述功率施加偏差。
8.一种操作毛发切割设备的方法，用以切割对象的身体上的毛发，所述毛发切割设备包括切割单元，所述切割单元包括光学波导，
其中所述光学波导的侧壁的一部分形成用于接触毛发的切割面，所述方法包括：
接收与所述身体上的待切割毛发的区域和/或所述毛发切割设备的运动的速度相关的输入；以及
基于所接收的输入来控制由被耦合至所述光学波导的光源所产生的光的功率。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述控制光的功率的步骤包括随着所述运动的速度的增加而提高所产生的光的所述功率，并且随着所述运动的速度的减小而降低所产生的光的所述功率。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其中所述控制光的功率的步骤包括：在所述运动的速度低于阈值的情况下将由所述光源产生的所述光的所述功率设定为第一功率水平，并且在所述运动的速度高于阈值的情况下将由所述光源产生的所述光的所述功率设定为第二功率水平，其中所述第一功率水平低于所述第二功率水平。
11.根据权利要求8或9所述的方法，其中所述控制光的功率的步骤包括将由所述光源产生的所述光的所述功率确定为所述运动的速度的线性函数或非线性函数。
12.根据权利要求8-11中任一项所述的方法，其中与所述身体上的待切割毛发的区域相关的所述输入包括关于身体部位的指示，并且所述控制光的功率的步骤包括：在所述身体区域为手臂、腿或躯干的情况下将由所述光源产生的所述光的所述功率设定为第一功率水平，并且在所述身体区域为头部或面部的情况下将由所述光源产生的所述光的所述功率设定为第二功率水平，其中所述第一功率水平低于所述第二功率水平。
13.根据权利要求8-11中任一项所述的方法，其中与所述身体上的待切割毛发的区域相关的所述输入包括关于待切割毛发的毛发密度和/或平均厚度的指示，并且所述控制光的功率的步骤包括：在所述毛发密度低于密度阈值和/或所述平均厚度低于厚度阈值的情况下将由所述光源产生的所述光的所述功率设定为第一功率水平，并且在所述毛发密度高于密度阈值和/或所述平均厚度高于厚度阈值的情况下将由所述光源产生的所述光的所述功率设定为第二功率水平，其中所述第一功率水平低于所述第二功率水平。
14.根据权利要求8-13中任一项所述的方法，其中所述控制光的功率的步骤包括：基于所接收的与待切割毛发的所述身体的区域相关的输入而向由所述光源产生的所述光的所述功率施加偏差。
15.一种计算机程序产品，其包括储存有计算机可读代码的计算机可读介质，所述计算机可读代码配置为使得当由适当计算机、处理器或控制单元执行时，导致所述计算机、处理器或控制单元执行根据权利要求8-14中任一项所述的方法。
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