CN109788987A - 用于毛发切割设备的切割组件 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于毛发切割设备中的切割组件。所述切割组件包括具有第一端和第二端的切割元件，所述切割元件包括用于接收来自至少一个光源的光的光波导。所述切割组件包括第一导光元件以及第二导光元件，第一导光元件被配置为将来自所述至少一个光源的光引导至所述切割元件的所述第一端中；第二导光元件被配置为将来自所述至少一个光源的光引导至所述切割元件的所述第二端中。所述导光元件中的每个导光元件包括渐缩过渡段，在所述渐缩过渡段中，所述导光元件的直径从第一直径减小到第二直径。本发明还公开了一种包括切割组件的毛发切割设备。

Description

用于毛发切割设备的切割组件

技术领域

本发明涉及一种与毛发切割设备一起使用的切割组件，该毛发切割设备用于切割(例如剃刮)对象身体上的毛发，并且具体地涉及具有渐缩部分的切割组件。本发明还涉及包括这种切割组件的毛发切割设备。

背景技术

用于切割或者剃刮对象身体上的毛发的剃刮设备通常利用一个或者多个刀片，在设备移过对象的皮肤时，该一个或者多个刀片对毛发进行切割。刀片在设备内(例如在湿式剃刀中)可以是静止的，然而在其他类型的设备(例如电动剃刮器)中，可以使一个或者多个刀片致动(例如旋转或者振动)，以产生切割动作。

然而，已经在WO 2014/143670中提出了一种利用激光的备选类型的剃刮设备。具体地，提供了激光源，被配置为产生波长被选择用于将预定生色团作为目标，以有效地切割毛干的激光。光纤被定位在设备的剃刮部分上，该设备被定位为接收来自近端处的激光源的激光，将激光从近端朝远端传导并且在切割区域与毛发接触时将光发射到光纤的切割区域外并且朝毛发发射。

发明内容

为了切割或者熔化毛发，需要通过切割设备的切割元件来传递足够的光能。当光传播通过切割元件时，光的强度可能减小，从而降低远离光到切割元件中的进入点的切割元件的效率。

因此，需要具有切割元件的切割组件，该切割元件具有增加的活动区域并且/或者在其长度内具有一致的效率。

根据第一方面，提供了一种用于毛发切割设备的切割组件，该切割组件包括：切割元件，具有第一端和第二端，该切割元件包括用于接收来自至少一个光源的光的光波导；第一导光元件，被配置为将来自至少一个光源的光引导至切割元件的第一端中；以及第二导光元件，被配置为将来自至少一个光源的光引导至切割元件的第二端中。导光元件中的每个导光元件包括渐缩过渡段，在该渐缩过渡段中，导光元件的直径从第一直径减小到第二直径。通过将光引导至切割元件的两端中，传播通过切割元件的光的强度在两端处都很高。因此，与光被引导至其单个端中的切割元件相比较，本发明的切割组件的切割元件提供了更大的活动切割区域，并且因此提供了更有效的毛发切割设备。

在一些实施例中，切割组件还可以包括分光器，用于将来自至少一个光源的光分成两条路径(即，光线路径)：沿第一导光元件从分光器到切割元件的第一端的第一路径和沿第二导光元件从分光器到切割元件的第二端的第二路径。分光器可以包括50-50耦合器。通过将分光器并入切割组件或者毛发切割设备，可以使用单个光源来实现期望的效果(即，光从两端进入切割元件)。

第一导光元件可以被配置为将来自第一光源的光引导至切割元件的第一端。第二导光元件可以被配置为将来自第二光源的光引导至切割元件的第二端。通过使用多个光源，不同波长的光可以被引导至切割元件中。

根据一些实施例，第一导光元件和/或第二导光元件可以包括光波导的一部分。第一导光元件、第二导光元件和切割元件中的至少一个包括光纤。这种布置可以由单个光波导，诸如单条光纤构造。

根据第二方面，提供了一种毛发切割设备，用于切割对象身体上的毛发，该毛发切割设备包括：至少一个光源，用于生成一个或者多个特定波长的激光，该一个或者多个特定波长与被毛发中的一个或者多个生色团吸收的波长相对应；以及切割组件，被耦合至至少一个光源。切割组件包括：切割元件，具有第一端和第二端，该切割元件包括用于接收来自至少一个光源的光的光波导；第一导光元件，被配置为将来自至少一个光源的光引导至切割元件的第一端中；以及第二导光元件，被配置为将来自至少一个光源的光引导至切割元件的第二端中。导光元件中的每个导光元件都包括渐缩过渡段，在该渐缩过渡段中，导光元件的直径从第一直径减小到第二直径。

在一些实施例中，毛发切割设备或者切割组件还可以包括分光器，用于将来自至少一个光源的光分成两条路径：沿第一导光元件从分光器到切割元件的第一端的第一路径和沿第二导光元件从分光器到切割元件的第二端的第二路径。分光器包括50-50耦合器。

在一些实施例中，至少一个光源可以包括单个光源。在其他实施例中，至少一个光源可以包括第一光源和第二光源。来自第一光源的光可以沿第一导光元件被引导至切割元件的第一端，并且来自第二光源的光可以沿第二导光元件被引导至切割元件的第二端。

根据一些实施例，毛发切割设备的第一导光元件和/或第二导光元件可以包括光波导的一部分。第一导光元件、第二导光元件和切割元件中的至少一个包括光纤。

通过以下描述，其他有利特征将变得清楚。

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施本发明，现在仅通过实例的方式参考附图，在该附图中：

图1是根据本发明实施例的毛发切割设备的框图；

图2是示出了根据本发明实施例的示例性毛发切割设备的不同视图的一对示意图；

图3是图示了毛发的折射率的图表；

图4是根据本发明实施例的毛发切割设备的一部分的图示；以及

图5是根据本发明的备选实施例的毛发切割设备的一部分的图示。

具体实施方式

如上所述，本发明对例如WO 2014/143670中所描述的基于激光的剃刮设备的切割能力和效率提供了改进。具体地，人们已经认识到，切割效率可以通过在光波导的切割元件中引入渐缩部分(即，直径减小的部分)而得到改进。通过改进在切割元件之上的光强度的一致性，切割元件具有用于切割毛发的较大活动区域，从而产生更快速且高效的毛发切割体验。因此，减少了用户在其皮肤的相同区域上重复使用剃刮设备的需求，同时减少了皮肤疼痛或者不适的风险。

应当认识到，本发明适用于剃刮设备(例如剃刀或者电动剃刮器)以及用于切割毛发的任何其他类型的设备(例如毛发修剪器)，即使这些设备没有必要旨在提供‘干净剃刮’(即去除皮肤某个水平的毛发)。

如下面所讨论的，在一些示例中，切割元件可以包括光波导，诸如光纤。通过光纤传播的光可以从光纤分离并耦合到周围介质中，形成倏逝场。当毛发与光纤接触或者被放置为非常接近光纤时，毛发可以与光纤周围的倏逝场相互作用并且从而使得光从光纤发射到毛发。相互作用可以发起毛发的切割和熔化。为了确保有效的切割，毛发与光纤周围的光场的相互作用应该确保足够的出光率。已经发现，在光纤中设置渐缩部分(即直径减小的部分)会改进切割元件效率。使用渐缩，被引导的光束的数值孔径(NA)增加，并且渐缩比可以被选定为接近或者等于光纤所支持的最大NA，这有效地最大化倏逝场的范围以及其与毛发内的倏逝场的相互作用深度。

发明者意识到，使用渐缩部分来增加光纤中的光束的NA可能会提供穿透深度，否则该穿透深度也只能通过使用更强大的激光源来实现。通过允许不太强大的激光源用于毛发切割设备不仅改进了毛发切割设备的能量效率，而且有助于毛发切割设备的整体安全。

发明者意识到，增加通过光纤的光束的NA的进一步的效果本质上增加了触摸光纤的对象(诸如被放置为与光纤接触的毛发)上的入射强度。与通过同一光纤在较低NA的情况下行进的光粒子相比较，在较高NA的情况下行进的光线与每个单元长度的光纤的边缘发生更多的相互作用。作为示例，假设与光导的厚度相比较毛发是较大的对象，应当注意，单一的光线有一定的机会与毛发发生相互作用，借此，因为以较高速度撞击光纤表面，对于高NA光，与毛发发生相互作用的可能性更高，这有效地增加了相互作用的可能性(换句话说，有效地增加了毛发的吸收截面)。

图1是根据本发明实施例的毛发切割设备2的框图。图2示出了根据本发明的示例性实施例呈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(例如剃刮)对象身体上的毛发。对象可以是人或者动物。毛发可以是面部毛发(即对象面部上的毛发)或者对象的头或者其身体的其他部分(腿、胸等)上的毛发。

参照图1，毛发切割设备2包括至少一个光源4，诸如激光源，用于生成与被毛发中的一个或者多个生色团所吸收的波长相对应的一个或者多个特定波长的光。如下面所讨论的，至少一个光源4可以包括单个光源或者多个光源。由至少一个光源4发出的光被耦合到第一导光元件6和第二导光元件8中，该第一导光元件6和该第二导光元件8将光引导朝向切割元件10。当毛发切割设备2在对象的皮肤之上移动时，切割元件10使毛发能够被切割。切割元件10是光波导10，该光波导10被布置在毛发切割设备2上，使得光波导10的光轴(即，光通常传播通过光导10的线路)大体上垂直于毛发切割设备2移动的方向，以便在毛发切割设备2移动跨越对象的皮肤时，使毛发接触光波导10的侧壁(与光波导10的长边缘相对应的侧壁)。在一些实施例中，光波导10是光纤，尽管本领域技术人员意识到，可以根据本发明使用其他类型的光波导，诸如平板波导、条形波导或者光子晶体波导。光纤包括芯，并且在一些实施例中还包括覆层，该覆层可以或者可以不完全包围芯(例如芯的部分可以被暴露)。

由至少一个光源4产生的光(其在一些实施例中可以是激光)被耦合到光波导10中(并且具体地是被耦合到光波导10的两端中，使得激光从两端传播通过光波导10)。

至少一个光源4被配置为生成一个或者多个特定波长的激光，该激光可以被用来切割或者烧穿毛发。具体地，每个波长都与由在毛发中发现的生色团吸收的光的波长相对应。众所周知，生色团是分子中为分子提供颜色的部分。因此，激光将被生色团吸收并且被转换为热量，该热量会熔化或者烧毁毛发或者破坏毛发的分子中的键，并且就是这种熔化或者烧毁提供了毛发切割设备2的切割动作。

能够被由至少一个光源4生成的激光作为目标的合适的生色团包括但不限于黑色素、角蛋白和水。能够使用的合适波长的激光包括但不限于选自范围380nm(纳米)到50nm以及2500nm到3500nm的波长。本领域的技术人员应当意识到，在本文中并未提供由这些生色团吸收的光的波长、和至少一个光源4为了这个目的而应该生成的特定波长的光、以及另外的细节。

在一些实施例中，至少一个光源4可以被配置为生成多个波长的激光(同时或者顺序地)，其中每个波长都被选择为以不同类型的生色团为目标。这可以改进光波导4的切割动作，因为毛发中的多种类型的分子可以使用激光来燃烧。在包括多个光源4的实施例中，每个光源都可以生成相应波长的激光，并且每个光源都可以被耦合至单个光波导10或者相应光波导，以在设备2中提供多个切割元件10。

在一些实施例中，毛发切割设备2还包括控制单元12，该控制单元12控制毛发切割设备2的操作，并且具体地被连接到至少一个光源4以控制至少一个光源4的激活和去激活(并且在一些实施例中，控制由至少一个光源4生成的光的波长和/或强度)。控制单元12可以响应于来自毛发切割设备2的用户的输入激活和去激活至少一个光源4。控制单元12可以包括一个或者多个处理器、处理单元、多核处理器或者被配置或者编程为控制毛发切割设备2的模块。

光波导10(即，切割元件)以及第一导光元件6和第二导光元件8可以被认为形成了切割组件14的组件，在一些实施例中，这些组件可以从毛发切割设备2拆卸并且可以被装入单独的单元或者外壳中。

如上所述，图2示出了手持湿式剃刀形式的毛发切割设备2。图2示出了剃刀2的侧视图和底视图。剃刀2包括供对象(或者设备2的其他用户)握住的手柄16和包括切割元件10(光波导/光纤)的头部分18。如图所示，光波导10沿头部分的边缘被设置，并且光波导10的一部分形成切割面20(或者与切割面20相对应)。切割面20是光波导10的部分，该部分的目的是在毛发切割设备2移动跨越对象的皮肤时与毛发接触。来自至少一个光源4的光经由第一导光元件6被指向或者引导至光波导10的第一端中，并且经由第二导光元件8被指向或者引导至光波导10的第二端中。至少一个光源4和控制单元12分别被示出为被并入头部分18和手柄16中，但是应当理解，图2所示的毛发切割设备2中的这些部件的位置并不是限制的。同样，应当理解，图2所示的实施例仅仅是示例，而且本发明可以被并入任何类型的毛发切割设备2或者在任何类型的毛发切割设备2中使用，这种类型的毛发切割设备2包括本文所描述的光波导切割元件10。如上所述，光波导10、第一导光元件6和第二导光元件8可以形成切割组件14的部分，该切割组件14本身可以形成头部分18的部分，或者可以被可拆卸地连接至头部分18。

图3中的图表图示了毛发的折射率，这可以在M.D.Greenwell、A.Willner、PaulL.Kirk所著的论文：Human Hair Studies:III.Refractive Index of Crown Hair,31Am.Inst.Crim.L.&Criminology746(1940-1941)中被发现。曲线1是复合线，曲线2是表示高加索人的折射率的线，并且曲线3是表示非高加索人的折射率。因此，能够看到，毛发的折射率在(大约)1.545与1.555之间，尽管个体之间有差异。例如，上面的论文也承认，毛发的折射率可能取决于对象的性别，例如，雌性毛发的折射率大体上高于雄性毛发的折射率。

众所周知，第一导光元件6和第二导光元件8以及切割元件10一起充当通过全内反射的出现而从一个或者多个光源4耦合的光的波导，因为空气的折射率低于光波导的折射率。然而，如果折射率高于光波导的对象与切割元件10接触，则全内反射‘被阻挠’并且光可以从光波导耦合到对象中。因此，为了使光能从切割元件10的光波导的部分被耦合到毛发中(以提供根据本发明的切割动作)，光波导在毛发接触切割元件10处必须具有与毛发相同的或者比毛发更低的折射率。因此，光波导至少在切割元件的切割面20部分处必须具有与毛发相同的或者比毛发更低的折射率。优选地，光波导在切割面20处的折射率与毛发的折射率相同，因为这样提供了从光波导到毛发的更好的光耦合。

因此，在一些实施例中，光波导10至少在切割面20处的折射率等于或者低于1.56。更优选地，光波导10至少在切割面20处的折射率等于或者低于1.55。甚至更优选地，光波导10至少在切割面20处的折射率等于或者低于1.54，因为这一折射率低于在图3中被标识的折射率。

在一些实施例中，光波导10在切割面20处的折射率的下限可以是1.48、1.51、1.53或者1.54。

光波导10的折射率从一些值的范围中选择，该范围可以由在前面的段落中陈述的折射率上限和折射率下限的任何组合构成。

光波导/光纤10可以由任何合适的材料或者材料的组合制成。例如，光波导/光纤可以由二氧化硅、氟化物玻璃、硫属化合物玻璃、冕牌玻璃(诸如BK7)和/或晶体(诸如蓝宝石或者钇铝石榴石(YAG))组成或者包括它们。

如上所述，将渐缩部分包括在光波导中增加了传播通过光波导的光的数值孔径，并且因此改进了切割元件切割毛发的能力。然而，已经认识到，从光波导10的第一近端传播的光在其沿波导传播至波导的第二远端时强度减小。在某些情况下，光强度可以减少到这样的程度：切割元件10在波导的远端处切割毛发的能力减小。因此，已经认识到，在光波导的两端并且沿光波导的长度增加光波导10的远端处的光强度(使得光强度足以开始切割或者熔化毛发)可以改进切割元件10的有效切割区域，并且因此改进切割元件和毛发切割设备2的有效性。

图4示出了根据本发明实施例构造的毛发切割设备2。图4示出了切割组件14，该切割组件14包括切割元件10、第一导光元件6和第二导光元件8。第一导光元件6包括渐缩过渡段或者部分22，该渐缩过渡段或者部分22使光波导的直径从第一直径减小到第二直径。虚线指示渐缩过渡段22被定位在第一导光元件6与切割元件10之间的位置。第二导光元件8还包括渐缩过渡段24，该渐缩过渡段24使光波导的直径从第一直径减小到第二直径。虚线再次指示渐缩过渡段24被定位在第二导光元件8与切割元件10之间的位置。在一些实施例中，渐缩过渡段22、24具有相同的渐缩比，使得光波导的直径在两个段中的变化相同。类似地，在一些实施例中，导光元件6的第一直径(即，在渐缩过渡段22的光源侧的光波导的直径)与导光元件8的直径(即，在渐缩过渡段24的光源侧的光波导的直径)相同，而在其他实施例中，导光元件6和8的直径可以不同。

因此，一般而言，切割组件14包括具有第一端和第二端的切割元件10，该切割元件包括用于接收来自至少一个光源4的光的光波导。切割组件14还包括第一导光元件6以及第二导光元件8，第一导光元件6被配置为将来自至少一个光源4的光引导至切割元件10的第一端中；第二导光元件8被配置为将来自至少一个光源4的光引导至切割元件10的第二端中。导光元件6、8中的每个导光元件包括渐缩过渡段22、24，在该渐缩过渡段22、24中，导光元件6、8的直径从第一直径减小到第二直径。

在图4所示的实施例中，毛发切割设备2包括单个光源4，该单个光源4被配置为生成一个或者多个特定波长的光，例如激光。在一些实施例中，切割组件14还可以包括分光器26，用于将来自至少一个光源4的光分成两条路径：沿第一导光元件6从分光器26到切割元件10的第一端的第一路径和沿第二导光元件8从分光器26到切割元件10的第二端的第二路径。然而，在图4的实施例中，单个光源4生成被分光器26分开的光，在其他实施例中，两个或者两个以上的光源可以提供要被分开的光并且将其传递至切割元件10。

分光器可以是适合于将来自光源的光或者光束分成两条或者两条以上的路径的任何已知类型的分光器。在一些实施例中，分光器包括50-50耦合器，该50-50耦合器将入射光均匀地分成两条路径。在其他实施例中，可以使用具有不同分光比的耦合器或者分光器。在一些实施例中，分光器26形成切割组件14的部分(即，具有切割元件10以及第一导光元件6和第二导光元件8)。在其他实施例中，分光器可以被定位在毛发切割设备2中的其他地方，使得其不会形成切割组件14的部分。

来自单个光源4的光沿第一导光元件6和第二导光元件8被分别传递至切割元件10的第一端和第二端。以这种方式，传播到切割元件10的第一端中的光强度与传播到切割元件10的第二端中的光强度相同。可以选择切割元件10的长度，使得光在到达切割元件的中心区域(即，在第一端与第二端之间的中间区域)时的光强度的减小是可以忽略的，或者这样的减小足够小而不能对设备2的切割能力/有效性产生明显的影响。

图5示出了根据本发明的备选实施例构造的毛发切割设备2的一部分。图5中的实施例的切割组件14与图4所示的切割组件相同。然而，在图5中，分光器26和单个光源4被第一光源4a和第二光源4b代替。换句话说，至少一个光源4包括第一光源4a和第二光源4b。第一导光元件6被配置为将来自第一光源4a的光引导至切割元件10的第一端，并且第二导光元件8被配置为将来自第二光源4b的光引导至切割元件10的第二端。第一光源4a和第二光源4b可以被配置为生成具有相同波长的光或者具有两个或者两个以上的不同波长的光。在一些实施例中，一个或者多个分光器(诸如分光器26)可以被并入具有多个光源4a、4b的布置中，使得具有不同波长的光可以被传递至切割元件10的两端。

在本文所描述的实施例中的任何实施例中，第一导光元件6和/或第二导光元件8可以包括光波导(例如光纤)的一部分。换句话说，第一导光元件6和第二导光元件8以及切割元件10全部都可以形成同一光波导的部分。第一导光元件6、第二导光元件8和切割元件10中的至少一个可以包括光纤。可以使用公知的形成光波导的渐缩过渡段的方法，诸如对光波导进行加热和拉伸，以形成具有所需比率和长度的渐缩过渡段。

通过对附图、公开内容以及所附权利要求的研究，本领域技术人员在实施所要求保护的发明的同时可理解和实现所公开的实施例的变型。在权利要求中，词语“包括”不排除其他要素或者步骤，并且不定冠词“一”或者“一个”不排除复数形式。单个处理器或者其他单元可履行权利要求中记载的若干项目的功能。在相互不同的从属权利要求中记载特定措施这个事实并不说明这些措施的组合不能够被有利地使用。

权利要求书中的任何附图标记不应该被视为限制了范围。

Claims (13)

1.一种用于毛发切割设备的切割组件，所述切割组件包括：

切割元件，具有第一端和第二端，所述切割元件包括用于接收来自至少一个光源的光的光波导；

第一导光元件，被配置为将来自所述至少一个光源的光引导至所述切割元件的所述第一端中；以及

第二导光元件，被配置为将来自所述至少一个光源的光引导至所述切割元件的所述第二端中；

其中所述导光元件中的每个导光元件包括渐缩过渡段，在所述渐缩过渡段中，所述导光元件的直径从第一直径减小到第二直径。

2.根据权利要求1所述的切割组件，还包括：

分光器，用于将来自所述至少一个光源的光分成两条路径：沿所述第一导光元件从所述分光器到所述切割元件的所述第一端的第一路径、和沿所述第二导光元件从所述分光器到所述切割元件的所述第二端的第二路径。

3.根据权利要求2所述的切割组件，其中所述分光器包括50-50耦合器。

4.根据权利要求1所述的切割组件，其中所述第一导光元件被配置为将来自第一光源的光引导至所述切割元件的所述第一端，并且其中所述第二导光元件被配置为将来自第二光源的光引导至所述切割元件的所述第二端。

5.根据前述权利要求中任一项所述的切割组件，其中所述第一导光元件和/或所述第二导光元件包括所述光波导的一部分。

6.根据前述权利要求中任一项所述的切割组件，其中所述第一导光元件、所述第二导光元件和所述切割元件中的至少一个包括光纤。

7.一种毛发切割设备，用于切割对象身体上的毛发，所述毛发切割设备包括：

至少一个光源，用于生成一个或者多个特定波长的激光，所述一个或者多个特定波长与被毛发中的一个或者多个生色团吸收的波长相对应；以及

切割组件，被耦合至所述至少一个光源，所述切割组件包括：

切割元件，具有第一端和第二端，所述切割元件包括用于接收来自所述至少一个光源的光的光波导；

第一导光元件，被配置为将来自所述至少一个光源的光引导至所述切割元件的所述第一端中；以及

第二导光元件，被配置为将来自所述至少一个光源的光引导至所述切割元件的所述第二端中；

其中所述导光元件中的每个导光元件包括渐缩过渡段，在所述渐缩过渡段中，所述导光元件的直径从第一直径减小到第二直径。

8.根据权利要求7所述的毛发切割设备，其中所述切割组件还包括：

分光器，用于将来自所述至少一个光源的光分成两条路径：沿所述第一导光元件从所述分光器到所述切割元件的所述第一端的第一路径、和沿所述第二导光元件从所述分光器到所述切割元件的所述第二端的第二路径。

9.根据权利要求8所述的毛发切割设备，其中所述分光器包括50-50耦合器。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的毛发切割设备，其中所述至少一个光源包括单个光源。

11.根据权利要求7所述的毛发切割设备，其中所述至少一个光源包括第一光源和第二光源；

其中来自所述第一光源的光沿所述第一导光元件被引导至所述切割元件的所述第一端；并且

其中来自所述第二光源的光沿所述第二导光元件被引导至所述切割元件的所述第二端。

12.根据权利要求7至11中任一项所述的毛发切割设备，其中所述第一导光元件和/或所述第二导光元件包括所述光波导的一部分。

13.根据权利要求7至12中任一项所述的毛发切割设备，其中所述第一导光元件、所述第二导光元件和所述切割元件中的至少一个包括光纤。