CN109788989A - 毛发切削设备和操作毛发切削设备的方法 - Google Patents

毛发切削设备和操作毛发切削设备的方法 Download PDF

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Abstract

提供一种用于切削对象的身体上的毛发的毛发切削设备，该毛发切削设备包括用于产生一个或多个特定波长下的光的源，所述一个或多个特定波长对应于由毛发中的一个或多个发色团吸收的波长；切削元件，包括光波导，其在第一端处耦合至所述源以接收光，其中光波导的侧壁的一部分形成用于接触毛发的切削面；传感器，用于测量作用在切削元件上的力；以及控制单元，耦接至所述源和传感器，其中控制单元被配置成基于测量到的力来控制由所述源产生的光的功率，其中所述光的功率在测量到的力低于第一阈值时被控制到非零的第一水平，并且在测量到的力高于第二阈值时被控制到非零的第二水平，其中非零的第一水平小于非零的第二水平，并且第一阈值等于或小于第二阈值。

Description

毛发切削设备和操作毛发切削设备的方法
技术领域
本发明涉及一种用于切削对象身体上的毛发(如刮剃)的毛发切削设备，并且特别地涉及使用热量来切削或刮剃毛发的毛发切削设备以及操作毛发切削设备的方法。
背景技术
用于切削或刮剃对象身上的毛发的刮剃设备通常使用一个或多个刀片，随着刀片在对象的皮肤上移动其切削毛发。刀片可以是设备、例如湿式剃刀内的固定刀片，然而在其他类型的设备、例如电动刮剃刀中，一个或多个刀片元件可以是动作的(例如转动的或振动的)，从而产生切削动作。
然而，WO2014/143670中已经提出了一种利用激光的刮剃设备的替代类型。特别地，提供一种激光源，激光源配置成产生激光，该激光的波长选择成以预定发色团为目标从而有效地切削毛干。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，并且当切削区域与毛发接触时从切削区域并朝向毛发发射光。
为了获得良好的刮剃效果，刮剃设备的切削元件(即，WO 2014/143670中的设备类型中的光学纤维)需要非常靠近皮肤，并且激光需要具有足够的功率用于通过熔化来切削毛发。激光需要能够完全切削毛发以避免刮剃设备将毛发牵扯出囊，这会引起疼痛或不舒适(类似于使用具有钝刀片的常规刀片式刮剃设备来刮剃干毛发的情形)。
另外的考虑因素是当毛发被加热时，气味产生。这种气味会令人不愉快，并且气味的量在毛发完全蒸发时是最多的。
这些考虑因素也应用于使用线或其他类型的元件的刮剃设备，线或其他类型的元件响应于施加的电流被加热并且加热毛发以实现切削动作。
因此，存在对改进的毛发切削设备的需求，这种改进的毛发切削设备提供优良的毛发切削效果并且使切削期间产生的气味的量最小化。
发明内容
根据第一方面，提供一种用于切削对象的身体上的毛发的毛发切削设备，该毛发切削设备包括用于产生一个或多个特定波长下的光的源，所述一个或多个特定波长对应于由毛发中的一个或多个发色团吸收的波长；切削元件，包括光波导，其在第一端处耦合至所述源以接收光，其中光波导的侧壁的一部分形成用于接触毛发的切削面；传感器，用于测量作用在切削元件上的力；以及控制单元，耦接至所述源和传感器，其中控制单元被配置成基于测量到的力来控制由所述源产生的光的功率，其中所述光的功率在测量到的力低于第一阈值时被控制到非零的第一水平，并且在测量到的力高于第二阈值时被控制到非零的第二水平，其中非零的第一水平小于非零的第二水平，并且第一阈值等于或小于第二阈值。
在一些实施例中，第一阈值和第二阈值具有相同的值。在另一实施例中，第一阈值和第二阈值具有不同的值。在后一实施例中，控制单元被进一步配置成在测量到的力大于第一阈值并且小于第二阈值时控制光的功率达到非零的中间功率水平，其中非零的中间功率水平大于第一功率水平并且小于第二功率水平。
在一些实施例中，控制单元被配置成在测量到的力小于第三阈值时使光源停止产生光、或控制光源产生功率水平低于第一功率水平的光，其中第三阈值小于第一阈值。
在一些实施例中，传感器用于测量作用在光波导上的沿着水平方向的力，水平方向与毛发切削设备用于切削毛发时的移动方向平行，并且其中控制单元被配置成控制光源产生的光的功率达到非零的第一功率水平，如果在所述水平方向上测量到的力在第三阈值之上。
在一些实施例中，传感器用于测量作用在光波导上的沿着竖直方向的力，竖直方向垂直于毛发切削设备用于切削毛发时的移动方向并且垂直于光波导的光轴，并且其中控制单元被配置成控制光源产生的光的功率达到非零的第二功率水平，如果在所述竖直方向上测量到的力在第二阈值之上。
在一些实施例中，第一功率水平是当光从光波导耦合到毛发中时诱发毛发的熔化的功率水平。
根据第二方面，提供一种用于操作毛发切削设备以切削对象身体上的毛发的方法，所述毛发切削设备包括切削元件，其包括光波导，其中光波导的侧壁的一部分形成用于接触毛发的切削面；所述方法包括测量作用在光波导上的力；以及基于测量到的力来控制由耦接至所述光波导的光源产生的光的功率，其中所述光的功率在测量到的力低于第一阈值时被控制到非零的第一水平，并且在测量到的力高于第二阈值时被控制到非零的第二水平，其中非零的第一水平小于非零的第二水平，并且第一阈值等于或小于第二阈值。
在一些实施例中，第一阈值和第二阈值具有相同的值。在另一实施例中，第一阈值和第二阈值具有不同的值。在后一实施例中，控制光源产生的光的功率的步骤还包括在测量到的力大于第一阈值并且小于第二阈值时控制光的功率达到非零的中间功率水平，其中非零的中间功率水平大于第一功率水平并且小于第二功率水平。
在一些实施例中，控制光源产生的光的功率的步骤还包括在测量到的力小于第三阈值时使光源停止产生光、或控制光源产生功率水平低于第一功率水平的光，其中第三阈值小于第一阈值。
在一些实施例中，控制光源产生的光的功率的步骤还包括测量作用在光波导上的沿着水平方向的力，水平方向与毛发切削设备用于切削毛发时的移动方向平行；并且其中控制光源产生的光的功率的步骤还包括控制光源产生的光的功率达到非零的第一功率水平，如果在所述水平方向上测量到的力在第三阈值之上。
在一些实施例中，控制光源产生的光的功率的步骤还包括测量作用在光波导上的沿着竖直方向的力，竖直方向垂直于毛发切削设备用于切削毛发时的移动方向并且垂直于光波导的光轴；并且其中控制光源产生的光的功率的步骤还包括控制光源产生的光的功率达到非零的第二功率水平，如果在所述竖直方向上测量到的力在第二阈值之上。
在一些实施例中，第一功率水平是当光从光波导耦合到毛发中时诱发毛发的熔化的功率水平。
根据第三方面，提供一种计算机程序产品，包括具有在其中实施的计算机可读代码的计算机可读介质，计算机可读代码配置成使得当由适合的计算机、处理器或控制单元执行时，引起所述计算机、处理器或控制单元执行如前所述的方法中的任一者。
根据第四方面，提供一种用于切削对象的身体上的毛发的毛发切削设备，该毛发切削设备包括用于产生电流的电源；加热元件，耦接至电源以接收电流并且配置成响应于接收电流而被加热；传感器，用于测量作用在家人元件上的力；以及控制单元，耦接至所述电源和传感器，其中控制单元被配置成基于测量到的力来控制由所述电源产生的电流的水平，其中电源产生的电流的水平在测量到的力低于第一阈值时被控制到非零的第一电流水平，并且在测量到的力高于第二阈值时被控制到非零的第二电流水平，其中非零的第一电流水平小于非零的第二电流水平，并且第一阈值等于或小于第二阈值。
在一些实施例中，第一阈值和第二阈值具有相同的值。在另一实施例中，第一阈值和第二阈值具有不同的值。在后一实施例中，控制单元被进一步配置成在测量到的力大于第一阈值并且小于第二阈值时控制电流的水平达到非零的中间功率水平，其中非零的中间功率水平大于第一电流水平并且小于第二电流水平。
在一些实施例中，控制单元被配置成在测量到的力小于第三阈值时使电源停止产生电流、或控制电源产生电流水平低于第一电流水平的电流，其中第三阈值小于第一阈值。
在一些实施例中，传感器用于测量作用在加热元件上的沿着水平方向的力，水平方向与毛发切削设备用于切削毛发时的移动方向平行，并且其中控制单元被配置成控制电源产生的电流的水平达到非零的第一电流水平，如果在所述水平方向上测量到的力在第三阈值之上。
在一些实施例中，传感器用于测量作用在加热元件上的沿着竖直方向的力，竖直方向垂直于毛发切削设备用于切削毛发时的移动方向并且垂直于加热元件的轴线，并且其中控制单元被配置成控制电源产生的电流的水平达到非零的第二电流水平，如果在所述竖直方向上测量到的力在第二阈值之上。
在一些实施例中，第一电流水平是将加热元件加热至当加热元件与毛发接触时诱发毛发熔化的温度的电流水平。
根据第五方面，提供一种用于操作毛发切削设备以切削对象身体上的毛发的方法，所述毛发切削设备包括加热元件，其配置成响应于接收电流而被加热，所述方法包括测量作用在加热元件上的力；以及基于测量到的力来控制由耦接至所述加热元件的电源产生的电流的水平，其中所述电流的水平在测量到的力低于第一阈值时被控制到非零的第一电流水平，并且在测量到的力高于第二阈值时被控制到非零的第二电流水平，其中非零的第一电流水平小于非零的第二电流水平，并且第一阈值等于或小于第二阈值。
在一些实施例中，第一阈值和第二阈值具有相同的值。在另一实施例中，第一阈值和第二阈值具有不同的值。在后一实施例中，控制电源产生的电流的水平的步骤还包括在测量到的力大于第一阈值并且小于第二阈值时控制电流的水平达到非零的中间电流水平，其中非零的中间电流水平大于第一电流水平并且小于第二电流水平。
在一些实施例中，控制电源产生的电流水平的步骤还包括在测量到的力小于第三阈值时使电源停止产生电流、或控制电源产生电流水平低于第一电流水平的电流，其中第三阈值小于第一阈值。
在一些实施例中，控电源产生的电流水平的步骤还包括测量作用在加热元件上的沿着水平方向的力，水平方向与毛发切削设备用于切削毛发时的移动方向平行；并且其中控制电源产生的电流水平的步骤还包括控制电源产生的电流的水平达到非零的第一电流水平，如果在所述水平方向上测量到的力在第三阈值之上。
在一些实施例中，控制电流产生的电流的水平的步骤还包括测量作用在加热元件上的沿着竖直方向的力，竖直方向垂直于毛发切削设备用于切削毛发时的移动方向并且垂直于加热元件的轴线；并且其中控制电源产生的电流的水平的步骤还包括控制电流产生的电流的水平达到非零的第二电流水平，如果在所述竖直方向上测量到的力在第二阈值之上。
在一些实施例中，第一电流水平是将加热元件加热至当加热元件与毛发接触时诱发毛发熔化的温度的电流水平。
根据第六方面，提供一种计算机程序产品，包括计算机可读介质，具有在其中实施的计算机可读代码，计算机可读代码配置成使得当由适合的计算机、处理器或控制单元执行时，引起所述计算机、处理器或控制单元执行如前所述的方法中的任一者。
附图说明
为了更好地理解本发明，并且为了更清楚地表明如何实现本发明，现在仅通过示例方式参考附图，在附图中：
图1是根据本发明实施例的毛发切削设备的框图；
图2是示出根据本发明实施例的示例性毛发切削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是光纤切削元件的示意图；
图5是图解操作根据第一实施例的毛发切削设备的方法的流程图；
图6是图解根据本公开实施例的基于测量到的力控制产生的光的功率的图表；
图7是根据本公开第二实施例的毛发切削设备的框图；以及
图8是图解操作根据第二实施例的毛发切削设备的方法的流程图。
具体实施方式
本发明提供切削效力的改进并且使切削期间产生的气味的量最小化，所述切削由(例如WO2014/143670中所述的)基于激光的刮剃设备以及利用加热线或其他加热切削元件来切削毛发的刮剃设备实现。特别地，本公开确保了激光的功率(或者用于加热切削元件的电流)受控于作用在切削元件上的力。
作用在切削元件上的力能够提供对毛发是否正在被切削元件切削或者牵扯的指示，并且激光的功率或者电流的水平能够被控制以获得要求的切削效力，同时使气味的量最小化。例如，如果测量到的力指示毛发与切削元件接触但是未被牵扯，则激光的功率或者电流的水平能被控制到相对低的水平，从而诱发毛发熔化。与此不同，如果测量到的力指示毛发正在被切削元件牵扯(与毛发和切削元件接触时被有效切削的情形相比，这个力要大得多)，则激光的功率或者电流的水平能被控制到相对高的水平，从而更快速地加热毛发并且因此提高针对对象的毛发切削的舒适性，然而这种更快的切削潜在地以增加由切削动作引起的气味为代价，因为毛发将被加热至更高的温度。在一些实施例中，通过测量到的力指示切削元件未与毛发接触，则激光或电流可以被关闭或被控制到非常低的水平，从而保存功率(这在毛发切削设备由电池供电的情形中是特别有益的)。在没有根据本公开的控制的情形下，则必须将功率设定至高水平，以避免毛发牵扯并且保持切削效力，但是这种功率水平将会产生比功率水平被控制到最恰当水平的情形中产生的气味更多的气味。
应当理解的是，本发明适用于刮剃设备(例如，剃须刀或电动剃须刀)，以及用于切削毛发的任意其它类型的设备(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是根据本发明第一实施例的毛发切削设备2的框图。在该第一实施例中，激光用于切削毛发。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削设备2。毛发切削设备2用于切削(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它部位(腿部、胸部等)的毛发。
毛发切削设备2包括切削元件4，当毛发切削设备2在对象的皮肤上移动时，切削元件4能够切削毛发。在这些实施例中，切削元件4是光波导4或者包括光波导4，其布置在毛发切削设备2上，从而使光波导4的光轴(即光通常沿其传播穿过光波导4的线)大体垂直于毛发切削设备2的移动方向，从而使毛发随着毛发切削设备2在对象的皮肤上移动，接触光波导4的侧壁(对应于光波导4的长边的侧壁)。在一些实施例中，光波导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它类型的光波导，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)。
在毛发切削设备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光学耦合至光波导4的第一端7，从而使由光源6产生的激光耦合至光波导4中(并且具体地，耦合至光波导4的一端，使得激光传播通过光波导4)。由光源6产生的光的功率(光学功率)能够根据本公开的实施例被控制。特别地，光的功率至少能够被控制在第一功率水平与(更高的)第二功率水平之间(两种功率水平皆非零)。功率水平的变化可以受到绝对功率水平的变化的影响，和/或受到光脉冲的占空比的变化(例如通过增加或减少光接通的时间比例)的影响。如下文更详细描述的，在一些实施例中，光的功率能够基于测量到的力从第一功率水平被连续地控制或(例如以步进式)被半连续地控制到第二功率水平。
光源6配置成产生一个或多个特定波长的激光，该激光可以用于切削或烧穿毛发。特别地，每个波长对应于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它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削设备2的切削动作。
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)-至00nm和2500nm至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可以配置成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。这可以改善光波导4的切削动作，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波导4，以在设备2中提供多个切削元件。
毛发切削设备2还包括控制单元8，其控制毛发切削设备2的操作，并且尤其连接至光源6以控制由光源6产生的光的功率(例如通过输出适当的控制信号至光源6)。在一些实施例中，控制单元8也可以例如响应于来自毛发切削设备2的用户的输入和/或响应于测量到的力来控制光源6的激活和停用。控制单元8可以包括配置或编程为控制毛发切削设备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还可以包括储存数据和计算机可读代码的存储器或存储器模块或者与之关联，其配置成由控制单元8执行以引起控制单元8和毛发切削设备2根据本公开描述的实施例运行。
根据本公开的实施例，毛发切削设备2还包括传感器10，其随着毛发切削设备2在皮肤上移动而测量作用在切削元件(光波导)4上的力。测量到的力可以由于接触而在光波导4与毛发或者光波导4可移动成与之接触的任意其他对象(诸如皮肤)之间。所述力代表由毛发或其他对象施加在光波导4上的力。传感器10向控制单元8提供代表测量到的力的输出信号。控制单元8能够分析测量到的力以确定光波导4是否正在有效地切削毛发，或者光波导4是否正在牵扯毛发。
传感器10能够以多种不同方式被设置在毛发切削设备2中。在一些实施方式中，传感器10被设置成使得其测量光波导4中的张力或者张力的变化(例如，沿着光波导4的光轴的力)。因为毛发接触光波导，所以毛发将在光波导4上施加力并且这将引起光波导4中的张力的增大。
在替代实施方式中，传感器10可以被设置在毛发切削设备2中，从而测量作用在光波导4上的力，和/或测量作用在光波导4上的力的变化，其由于在垂直于光波导4的轴线并且平行于毛发切削设备2横跨皮肤的运动方向的方向上与毛发或另外的对象接触而产生。
在替代实施方式中，传感器10可以被设置在毛发切削设备2中，从而以不垂直于光波导4的轴线或者平行于光波导4的轴线的角度测量作用在光波导4上的力或力的变化(即，以一些中间角度测量力)。
传感器10可以是能够用于测量作用在切削元件4上或作用在切削元件4中的力的任意类型的传感器。例如，传感器10可以是应变仪、压电传感器、基于光纤布拉格光栅的传感器。
传感器10可以被设置在毛发切削设备2中，使得其直接测量作用在光波导4上的力(例如，传感器10与光波导4接触，例如在传感器测量光波导4中的张力或应力的情形中位于光波导4的端部，或者位于光波导4与毛发切削设备2的壳体的一部分之间)。替代地，传感器10可以被设置在毛发切削设备2中，使得其间接测量作用在光波导4上的力，即，传感器借由毛发切削设备2的连接至光波导4的壳体或机构的另一部分来测量力。在毛发切削设备2具有能够使光波导4相对于毛发切削设备2的手柄移动并且因此跟随皮肤轮廓的机构的情形中，传感器10可以被设置在这类机构的铰链或其他灵活的部件中或附近。
在一些实施例中，测量由毛发在水平方向(指示为力的分量Fx)上施加在光波导4上的力以及由毛发在竖直方向(指示为力的分量Fy)上施加在光波导4上的力会是有益的。当毛发切削设备2用于切削毛发时，水平方向是平行于毛发切削设备的移动方向的方向。竖直方向垂直于毛发切削设备2用于切削毛发时毛发切削设备2的移动方向，并且垂直于切削元件的轴线(例如，垂直于光波导4的光轴)。力Fx典型地与接触力(即，毛发与光波导4之间的接触力)和在有效毛发切削过程中经受的切削力关联，而力Fy典型地与(理想状态下应当避免的)由毛发的牵扯引起的力关联。在一些实施例中，可以提供单个的传感器10用于测量水平力和竖直力两者，而在其他实施例中，可以提供多个传感器10来分别测量水平分量和竖直分量。(将在下文中详细描述的)图2中示出了(分别与水平力分量Fx和竖直力分量Fy关联的)水平方向和竖直方向。
将理解图1仅示出图解和描述本公开所需的毛发切削设备2的构件，并且在毛发切削设备2的实际实施方式中还将包括其他构件。例如，毛发切削设备2将包括功率源(诸如一个或多个电池)，或用于与电力网相连的连接器。
如上所述，图2示出手持湿剃刀形式的毛发切削设备2。图2示出剃刀2的侧视图和仰视图。剃刀2包括用于对象(或设备2的其它用户)握持的手柄11，以及包括切削元件4(光波导/光纤)的头部12。传感器10未在图2中示出。如图所示，光波导4沿头部的边缘布置，并且部分光波导4形成(或对应于)切削面14。切削面14是光波导4的一部分，当毛发切削设备2在对象的皮肤上移动时，切削面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所示的毛发切削设备2中的位置并非限制性的。同样可以理解的是，图2中所示的实施例仅仅是一个实例，并且光波导4、光源6和控制单元8可以代替常规刀片而被结合于或用于任意类型的毛发切削设备2中，这类毛发切削设备通常包括用于物理切削或切断毛发的刀片(无论刀片为了实现切削动作是固定的还是被致动的)。
包括如本文所述的光波导切削元件4的任意类型的毛发切削设备2。
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.&Criminology746(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和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波导4的折射率，光波导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波导4的物体与光波导4接触，则全内反射“受挫”，并且光可以从光波导4耦合至物体中。因此，为了使光从光波导4耦合至毛发中(以提供根据本发明的切削动作)，光波导4必须具有位于与毛发与光波导4的接触点处的毛发相同或更低的折射率。因此，光波导4必须至少在光波导4的切削面14部分具有与毛发相同或更低的折射率。优选地，光波导4在切削面14处的折射率与毛发相同，因为这提供从光波导4到毛发的最佳光耦合。即使光波导4的折射率高于对象的折射率，由于切削面中的高数值孔径，光仍然能够从光波导4耦合至与光波导4的切削面14接触的对象(如毛发)中。
因此，在一些实施例中，光波导4至少在切削面14处的折射率等于或小于1.56。更优选地，光波导4至少在切削面14处的折射率等于或小于1.55。甚至更优选地，光波导4至少在切削面14处的折射率等于或小于1.54，因为该折射率小于图3中识别的折射率。
在一些实施例中，光波导4在切削面14处的折射率的下限可以是1.48、1.51、1.53或1.54。
光波导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。
光波导/光纤4可以由任意合适材料或材料组合制成。例如，光波导/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)、和/或晶体(如蓝宝石、钇铝石榴石(YAG))。
图4图解了光波导4的示例性实施例。光波导4用在毛发切削设备2中或与之一起使用，如在图1和图2中所示的。图4示出光波导4位于一侧(即，从光波导4的光轴往下看)，并且没有示出用于光波导4的其他支承元件。
在图4中，光波导4具有芯16。在所示实施例中，光波导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，光波导4可以包括围绕芯16的包层，不过优选地，沿切削面14不存在包层(并且实际上，在一些实施例中，切削面14可以对应于光波导4中没有包层的那些部分)。
示出光波导4与毛发18接触，并且靠近皮肤20但并不与皮肤接触。芯16/光波导4的在使用中旨在接触毛发的部分侧壁形成切削面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的流程图示出了操作根据本公开第一实施例的毛发切削设备2切削对象身体上的毛发(例如，头部、面部、颈部、躯干、手臂或腿部的毛发)的方法。在第一步骤101中，测量作用在光波导4上的力。力可以由传感器10测量。如前文所述，在光波导4与毛发接触时测量到的力能够指示光波导4是否正在有效切削毛发，或者光波导4是否正在牵扯毛发。
在下一步骤103中，基于所测量到的力来控制光源6产生的光的功率。步骤103可以由控制光源6的控制单元8来执行。
步骤103可以包括：控制光的功率达到第一功率水平，其在测量到的力指示毛发与光波导4接触的情形下光从光波导4出来并且耦接到毛发中时诱发毛发熔化；以及在测量到的力指示毛发正在被光波导4牵扯或者甚至被拔除(即牵扯出来)的情形下，控制光的功率达到(更高的)第二功率水平。因此，如果测量到的力指示毛发正在被光波导4牵扯，则生成的光的功率水平就增大从而更快地加热毛发(并且因此更快地切削毛发)。当然，将理解这种更高的功率水平可能引起毛发蒸发干燥并且因此产生更大的气味，然而这对于正在经受由光波导4牵扯毛发的对象而言是优选的。
实践中，为了保持切削效力并且同时使加热毛发所产生的气味最小化，步骤103包括：如果测量到的力低于第一阈值，则控制单元8控制产生的光的功率达到第一功率水平；以及，如果测量到的力高于第二阈值，则控制产生的光的功率达到第二功率水平。第一功率水平和第二功率水平都是非零的(即，没有功率水平对应于被关闭的或停用的光源6)，第二功率水平高于第一功率水平，并且第一阈值的值等于或小于第二阈值的值。
第一阈值的值和第二阈值的值被设定成：将和正在同光波导4接触(但是未被有效切削)的毛发相符的力与和正在被光波导4牵扯的毛发相符的力区分开。当毛发正在被牵扯时光波导4上的力大于毛发正在被有效切削时光波导4上的力。在一些情形中，约0.1牛顿(N)的力可以指示毛发正在与光波导4接触、但是未被有效切屑，并且约0.5N的力可以指示毛发正在被光波导4牵扯。
图6(a)中的图表图解了步骤103的第一实施方式。图6(a)示出针对光波导4上的测量到的力F产生的光的功率P。在这个实施方式中，(由T1指示的)第一阈值和(由T2指示的)第二阈值具有相同的值(即，T1＝T2＝T)，并且因此当测量到的力小于阈值T(即，F＜T1＝T)时，功率P被设定至第一功率水平。在一些实施例中，T的值在0.1N和0.5N之间(即，0.1N≤T≤0.5N)。随着光波导4被拉动横跨皮肤并且与毛发接触，第一功率水平P1足以将毛发加热至熔化点，但是不会高到将毛发加热至蒸发干燥点(由此使产生的气味最小化)。在一些实施例中，第一功率水平是将毛发加热至熔化点所需的最小功率水平(或者至少最小功率水平)。将毛发加热至熔化点所需的最小功率水平取决于光波导的直径和/或制造光波导的材料。(对于具有特定的直径和材料的光波导4而言)用于第一功率水平的示例性的值是150毫瓦(mW)。
然而，如果测量到的力大于能够指示毛发正在被光波导4牵扯的阈值T(即，F＞T1＝T)，则功率P被设定至(大于第一功率水平P1的)第二功率水平P2。第二功率水平P2是将更快地加热毛发的功率水平，并且因此更快地切削毛发，借此减少光波导4对毛发的牵扯。在一些实施例中，第二功率水平P2对应于针对生成的光的最大可能的功率水平或最大允许的功率水平，然而如果需要则低于这些最大值的功率水平也可以被使用。(对于具有特定的直径和材料的光波导4而言)用于第二功率水平的示例性的值是500mW。
图6(b)示出了步骤103的替代实施方式，其中第一阈值和第二阈值具有不同的值。与图6(a)相同，图6(b)中的图表示出针对光波导4上的测量到的力F产生的光的功率P。在这个实施方式中，(由T1指示的)第一阈值和(由T2指示的)第二阈值具有不同的值(即，T1≠T2)，并且第一阈值小于第二阈值(即，T1≤T2)。在一些示例中，第一阈值可以具有0.1N或约0.1N的值，第二阈值可以具有0.5N或约0.5N的值(但将理解其他值也可以被使用)。当测量到的力小于第一阈值T1时(即，F＜T1)，功率P被设定至第一功率水平P1(与图6(a)中示出的实施方式相似)。因此，随着光波导4被拉动横跨皮肤并且与毛发接触，第一功率水平P1足以将毛发加热至熔化点，但是不会高到将毛发加热至蒸发干燥点(由此使产生的气味最小化)。用于第一功率水平的示例性的值是150mW(但如前所述的，这个值取决于光波导4的特性)。在一些实施例中，在一些实施例中，第一功率水平是将毛发加热至熔化点所需的最小功率水平(或者至少最小功率水平)。
如果测量到的力大于第二阈值T2(即，F＞T2)，则功率P被设定至第二功率水平P2。与图6(a)相同，第二功率水平P2是更快地加热毛发的功率水平，并且因此更快地切削毛发，借此减少光波导4对毛发的牵扯。用于第二功率水平的示例性的值是500mW(但如前所述的，这个值取决于光波导4的特性)。在一些实施例中，第二功率水平P2对应于针对生成的光的最大可能的功率水平或最大允许的功率水平(或低于这些最大值中的任一者的一些功率水平)。
因为第一阈值和第二阈值是不同的值，所以在这个实施方式中存在中间区域，其中光波导4上的力在第一阈值与第二阈值之间(即，T1＜F＜T2)。光波导4上的力可以取决于在任意给定时间下接触光波导4的毛发的数量，和/或光波导4切削通过毛发的速率，并且因此可能的是，在毛发的较密集区域(即，每单位皮肤面积较多毛发)，光波导4上的力可能增加超过第一阈值，而不会使毛发被牵扯(或者至少不会令对象注意到任何明显的毛发牵扯)。然而，在这个区域中，切削效力可能略微或显著地降低(例如取决于毛发的密集程度)，所以在这个实施方式中，产生的光的功率被设定成在中间区域中高于第一功率水平(但是低于第二功率水平)，其中特定的功率水平取决于测量到的力。因此，光源6产生的光的功率可以基于测量到的力被设定至一个或多个(非零的)中间功率水平。如图6(b)所示，功率水平可以(如直线40所示的)线性增加，可以(如阶梯线42所示的)阶梯式增加，或者可以(如曲线44所示的)非线性增加。在一些实施例中，当测量到的力在中间区域中时，控制单元8可以将测量到的力输入到确定要使用的功率水平的数学函数中。替代地，控制单元8可以保持或储存将测量到的力映射到功率水平的查询表。将理解的是，可以通过将测量到的力与具有在第一阈值和第二阈值之间的一定数量的附加阈值进行比较来执行阶梯式42增加。
在一些实施例中，如果测量到的力指示光波导4未与毛发接触，则光源6可以被控制成停止产生光。这能帮助保存功率，并且对由电池供电的毛发切削设备2而言是特别有益的。这在图6(c)中示出，其对应于图6(a)中所示的实施例，其中应用了附加的阈值T3。因此，如果测量到的力低于阈值T3(其小于第一阈值T1)，则产生的光的功率可以被设定为零(即，光被关闭)。或者替代地，光源6可以被设置为低功率或功率节省模式，其中产生的光的功率不足以熔化毛发。当第一阈值时0.1N或约0.1N时，第三阈值T3的示例性值是0.05N。将理解第三阈值T3也可以被应用于图6(b)中示出的实施例。
如前所述，在光源6产生连续光的情形下，控制单元8可以通过改变功率(例如增大或减小功率)来改变功率水平。在光源6在脉冲操作模式下操作并且产生光的脉冲的情形中，控制单元8可以控制光源6以通过改变光脉冲的峰值功率水平(例如通过增大或减小峰值功率)和/或通过改变光脉冲的占空比(例如通过增加或减少光打开的时间的比例)来改变功率水平。
优选地，步骤101和步骤103在相对高的频率(例如10kHz)下重复，从而确保产生的光的功率快速地适配测量到的力的任意变化。将理解步骤103在其下执行的频率将小于传感器10的采样频率(其中，采样频率是传感器10在其下测量力的频率)。
如前所述，在一些实施例中，传感器10能够单独地测量作用在光波导4上的力的水平分量和竖直分量。水平分量是对在有效毛发切削期间经受的与毛发的接触力和切削力的指示(这个分量由图2中的箭头Fx指示)。竖直分量典型地与光波导4对毛发的牵扯关联，并且应当被避免(这个分量由图2中的箭头Fy指示)。在这个实施例中，水平分量可以与阈值(例如上文描述的第三阈值)进行比较，从而确定是以诱发毛发熔化的功率水平(例如上文描述的第一功率水平)操作，还是停止产生光(或者产生功率在熔化毛发所需的功率之下的光)。竖直分量可以与阈值(例如上文描述的第一阈值或第二阈值)进行比较，从而确定光波导4是否正在牵扯而非切削毛发，并且如果竖直分量在所述阈值之上，则产生的光的功率可以被设定在第二功率水平以更迅速地切削毛发。因此，作为示例，在水平力达到水平分量阈值之前，光功率可以被设定成能量节省水平(例如零)，并且在水平力达到水平分量阈值之后，光功率可以被设定成第一功率水平，从而以最小化的蒸发和气味来切削毛发，并且在竖直分量超过竖直分量阈值以后，光功率可以被设定至第二功率水平，从而更迅速地切削毛发并且使牵扯力最小化。
如前所述的，本公开也可以应用于利用加热线或其他加热元件切削毛发的毛发切削设备。图7是根据本公开第二实施例的毛发切削设备52的框图。与第一实施例相同，毛发切削设备52用于切削(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，对象的面部上的毛发)，或者对象的头部或身体的其他部分(腿部、胸部等)上的毛发。
毛发切削设备52包括能够随着毛发切削设备52在对象的皮肤上移动使得毛发被切削的切削元件54。在这些实施例中，切削元件54是长形的加热元件或者包括长形的加热元件(诸如线或细丝)，其设置在毛发切削设备52上使得加热元件54的轴线大致垂直于毛发切削设备52移动的方向，从而使得随着毛发切削设备横跨对象的皮肤移动，毛发接触加热元件54的侧壁。
电源56设置在毛发切削设备52中用于产生电流。电源56耦接至加热元件54，使得由电源56产生的电流被耦接至加热元件54中。流过加热元件54的电流引起加热元件54被加热，这个热量被传递至与加热元件54接触的任意毛发，从而使得毛发熔化(只要足够的热量被传递)。由电源56产生的电流可根据本公开实施例控制。特别地，电流可以被控制在第一电流水平和(较高的)第二电流水平之间(两个电流水平都非零)。在一些实施例中，基于测量到的力，电流可以从第一电流水平连续地或半连续地(例如以步进式)控制到第二电流水平。
毛发切削设备52还可以包括控制单元58，其控制毛发切削设备52的操作，并且特别地连接至电源56以控制由电源56产生的电流。在一些实施例中，控制单元58也能控制电源56的激活和停用，例如响应于来自毛发切削设备52的用户的输入和/或响应于测量到的力。控制单元58可以被实施并且被用于响应于测量到的力来控制由电源56输出的电流，这与图1实施例中的控制单元8响应于测量到的力来控制由光源6产生的光的功率的方式相似，并且因此前文所述的控制单元的细节及其操作同样适用于图7的控制单元58。
毛发切削设备52还包括传感器60，测量随着毛发切削设备52在皮肤上移动而作用在切削元件(加热元件)54上的力。可以与图1实施例中的传感器10相似的方式来实施和使用传感器60，并且因此前文所述的传感器10的细节同样适用于图7的传感器60(包括其中接触力的水平分量和竖直分量被单独测量的实施例)。
将理解，图7仅示出图解和描述本公开所需的毛发切削设备52的构件，并且在实际实施中，毛发切削设备52将包括图中未示出的其他构件。例如，毛发切削设备52将包括电源，诸如一个或多个电池，或者用于与电网交接的连接器。
图8是流程图，图解了操作根据第二实施例的毛发切削设备52切削对象身体上的毛发(例如头部、面部、颈部、躯干、手臂或腿部上的毛发)的方法。在第一步骤201中，测量作用在加热元件54上的力。力可以由传感器60测量。当加热元件54与毛发接触时，测量到的力是对加热元件是否正在有效切削毛发或是否正在牵扯毛发的指示。
接下来，在步骤203，基于测量到的力来控制由电源56产生的电流。步骤203可以由控制单元58执行，从而控制电源56。
步骤203可以包括：如果测量到的力指示毛发与加热元件54接触，则控制电流达到第一电流水平，第一电流水平引起加热元件54加热至在毛发与加热元件54接触时诱发毛发熔化的温度；以及在测量到的力指示毛发正在被加热元件54牵扯或甚至被拔出(即牵扯出皮肤)时，则控制电流至(较高的)第二电流水平。因此，如果测量到的力指示毛发正在被加热元件54牵扯，则电流水平增加从而增加加热元件54的温度，并且因此更迅速地加热毛发(并且因此更迅速地切削毛发)。当然，将理解这个更高的电流水平可能引起毛发蒸发，并且因此产生更大气味，但这对于经受加热元件54牵扯毛发的对象而言是优选的。
与前文所述的第一实施例相同，实践中，为了保持切削效果，同时使因毛发的加热而产生的气味最小化，步骤203可以包括控制单元58，其在测量到的力小于第一阈值时控制电流至第一电流水平，并且在测量到的力高于第二阈值时控制电流至第二电流水平。第一电流水平和第二电流水平是非零的(即，没有电流水平对应于关闭或停用的电源56)，第二电流水平高于第一电流水平，并且第一阈值的值等于或小于第二阈值的值。
第一阈值的值和第二阈值的值被设定成：将和正在与加热元件54接触(但是正被有效切削的)毛发相符的力与和正在被加热元件54牵扯的毛发相符的力区分开。当毛发正被牵扯时加热元件54上的力大于毛发正在被有效切削时加热元件54上的力。在一些情形中，约0.1N的力可以是对正在与加热元件接触并且正被其有效切削时的毛发的指示，而0.5N以上的力可以是对正在被加热元件54牵扯的毛发的指示。
将理解的是，图6的表中示出的用于基于测量到的力控制光的功率水平的步骤103的实施可以适用于基于测量到的力控制电流水平的步骤203的实施。
因此，提供了一种改进的毛发切削设备，其保持毛发切削有效性并且同时避免了毛发的蒸发。
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”一词不排除其它元件或步骤，不定冠词“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其它单元可以满足权利要求中所述的多项功能。某些措施被记载在相互不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)

1.一种毛发切削设备，用于切削对象的身体上的毛发，所述毛发切削设备包括：
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对应于由毛发中或毛发上的一个或多个发色团吸收的波长；
切削元件，包括在第一端处耦合至所述源以接收光的光波导，其中所述光波导的侧壁的一部分形成用于接触毛发的切削面；
传感器，用于测量作用在所述切削元件上的力；以及
控制单元，耦合至所述源和所述传感器，其中所述控制单元被配置成基于测量到的力控制由所述源产生的光的功率，并且其中如果所述测量到的力低于第一阈值，则所述光的功率被控制达到非零的第一水平，并且如果所述测量到的力高于第二阈值，则所述光的功率被控制达到非零的第二水平，其中所述非零的第一水平小于所述非零的第二水平，并且所述第一阈值等于或小于所述第二阈值。
2.一种毛发切削设备，用于切削对象的身体上的毛发，所述毛发切削设备包括：
源，用于产生电流；
切削元件，包括加热元件，所述加热元件耦合至所述源以接收所述电流，并且被配置成响应于接收所述电流而被加热；
传感器，用于测量作用在所述切削元件上的力；以及
控制单元，耦合至所述源和所述传感器，其中所述控制单元被配置成基于测量到的力控制由所述源产生的电流的水平，并且其中如果所述测量到的力低于第一阈值，则由所述源产生的电流的水平被控制达到非零的第一水平，并且如果所述测量到的力高于第二阈值，则由所述源产生的电流的水平被控制达到非零的第二水平，其中所述非零的第一水平小于所述非零的第二水平，并且所述第一阈值等于或小于所述第二阈值。
3.根据权利要求1或2所述的毛发切削设备，其中所述第一阈值和所述第二阈值具有相同的值。
4.根据权利要求1或2所述的毛发切削设备，其中所述第一阈值和所述第二阈值具有不同的值。
5.根据权利要求4所述的毛发切削设备，其中所述控制单元还被配置成：如果所述测量到的力大于所述第一阈值并且小于所述第二阈值，则控制由所述源产生的所述水平达到非零的中间水平，其中所述非零的中间水平大于所述第一水平并且小于所述第二水平。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的毛发切削设备，其中所述控制单元被配置成：如果所述测量到的力小于第三阈值，则使所述源停止产生、或者控制所述源产生低于所述第一水平的水平，其中所述第三阈值小于所述第一阈值。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的毛发切削设备，其中所述传感器用于测量作用在所述切削元件上的水平方向的力，所述水平方向平行于当所述毛发切削设备用于切削毛发时所述毛发切削设备的移动方向，并且其中所述控制单元被配置成：如果在所述水平方向上的所述测量到的力大于所述第三阈值，则控制由所述源产生的所述水平达到所述非零的第一水平。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的毛发切削设备，其中所述传感器用于测量作用在所述切削元件上的竖直方向的力，所述竖直方向垂直于当所述毛发切削设备用于切削毛发时所述毛发切削设备的移动方向、并且垂直于所述切削元件的轴线，并且其中所述控制单元被配置成：如果在所述竖直方向上的所述测量到的力大于所述第二阈值，则控制由所述源产生的所述水平达到所述非零的第二水平。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的毛发切削设备，其中所述第一水平是诱发毛发的熔化的水平。
10.一种用于操作毛发切削设备以切削对象的身体上的毛发的方法，所述毛发切削设备包括切削元件，所述切削元件包括光波导，所述光波导的侧壁的一部分形成用于接触毛发的切削面，所述方法包括：
测量作用在所述切削元件上的力；以及
基于测量到的力控制由耦合至所述光波导的源产生的光的功率，其中如果所述测量到的力低于第一阈值，则所述光的功率被控制达到非零的第一水平，并且如果所述测量到的力高于第二阈值，则所述光的功率被控制达到非零的第二水平，其中所述非零的第一水平低于所述非零的第二水平，并且所述第一阈值等于或小于所述第二阈值。
11.一种用于操作毛发切削设备以切削对象的身体上的毛发的方法，所述毛发切削设备包括切削元件，所述切削元件包括加热元件，所述加热元件被配置成响应于接收电流而被加热，所述方法包括：
测量作用在所述切削元件上的力；以及
基于测量到的力控制由耦合至所述加热元件的源产生的电流的水平，其中如果所述测量到的力低于第一阈值，则所述电流的水平被控制达到非零的第一水平，并且如果所述测量到的力高于第二阈值，则所述电流的水平被控制达到非零的第二水平，其中所述非零的第一水平低于所述非零的第二水平，并且所述第一阈值等于或小于所述第二阈值。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其中所述第一阈值和所述第二阈值具有相同的值。
13.根据权利要求10或11所述的方法，其中所述第一阈值和所述第二阈值具有不同的值。
14.根据权利要求10-12中任一项所述的方法，其中所述第一功率水平是在所述光从所述光波导耦合到所述毛发中时诱发毛发的熔化的功率水平。
15.一种计算机程序产品，包括计算机可读介质，所述计算机可读介质具有被包含在其中的计算机可读代码，所述计算机可读代码被配置成使得由适当的计算机、处理器或控制单元执行时，使所述计算机、处理器或控制单元执行根据权利要求10-14中任一项所述的方法。
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