CN115813546A - 一种激光出射装置及激光美容仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光出射装置及激光美容仪。激光出射装置包括：成像单元、图像处理单元和激光扫描单元；图像处理单元分别与成像单元和激光扫描单元连接；成像单元用于出射第一成像光束至目标区域，并接收经目标区域反射的第二成像光束；图像处理单元用于接收第二成像光束得到目标区域的图像信息，并生成对应目标区域的三维坐标信息；激光扫描单元用于接收三维坐标信息，并根据三维坐标信息出射激光光束至目标区域，完成对目标区域内待处理目标的处理。以提高对待测目标区域内待处理目标的精准处理，同时提升用户体验。

Description

一种激光出射装置及激光美容仪

技术领域

本发明涉及激光技术领域，尤其涉及一种激光出射装置及激光美容仪。

背景技术

随着激光技术逐渐应用到美容皮肤治疗领域，激光技术形成了一套较完整的理论体系和临床实践，成为美容皮肤科主要的治疗手段之一。目前市场上的皮秒和纳秒、微秒脉冲激光美容仪是靠激光脉冲的巨大能量来引起待处理目标受热膨胀，从而被击碎，或是大能量引起一定的光机械效应来击碎待处理目标，且大面积待处理区域的消熔，用户体验感较差，因此实现精准高效、提升用户体验感的激光美容仪急需开发。

发明内容

本发明提供了一种激光出射装置及激光美容仪，以提高对待测目标区域内待处理目标的精准处理，同时提升用户体验。

第一方面，本发明实施例提供了一种激光出射装置，包括：

成像单元、图像处理单元和激光扫描单元；

所述图像处理单元分别与所述成像单元和所述激光扫描单元连接；

所述成像单元用于出射第一成像光束至目标区域，并接收经所述目标区域反射的第二成像光束；

所述图像处理单元用于接收所述第二成像光束得到所述目标区域的图像信息，并生成对应所述目标区域的三维坐标信息；

所述激光扫描单元用于接收所述三维坐标信息，并根据所述三维坐标信息出射激光光束至所述目标区域，完成对所述目标区域内待处理目标的处理。

可选的，所述成像单元包括光源以及沿光路依次设置的成像透镜、二向色镜和显微物镜，

所述光源出射的所述第一成像光束依次经过所述成像单元、所述二向色镜、所述显微物镜后入射至所述目标区域，经所述目标区域内的待处理目标反射后依次经过所述显微物镜、所述二向色镜、所述成像透镜生成所述第二成像光束。

可选的，所述光源包括至少一个发光元件，所述发光元件的出光方向朝向所述成像透镜。

可选的，所述激光出射装置包括透镜移动马达，所述透镜移动马达与所述激光扫描单元连接，所述透镜移动马达包括第一透镜移动马达和第二透镜移动马达，所述第一透镜移动马达与所述成像透镜连接，所述第二透镜移动马达与所述显微物镜连接，所述第一透镜移动马达用于调节成像透镜的位置，所述第二透镜移动马达用于调节所述显微物镜的位置。

可选的，所述图像处理单元包括依次连接的图像接收子单元、图像分割子单元和三维坐标生成子单元；

所述图像接收子单元用于接收所述第二成像光束以获取所述目标区域的图像信息；

所述图像分割子单元用于以网格坐标的方式对所述图像信息进行分割形成多个子图像网格；

所述三维坐标生成子单元用于对每一所述子图像网格进行编码，并形成对应的三维坐标信息。

可选的，所述图像接收子单元包括电荷耦合元件，所述电荷耦合元件用于将接收到的所述第二成像光束转换为所述图像信息。

可选的，所述激光扫描单元包括用于出射激光光束的激光出射单元以及沿光路依次设置的二向色镜、空间光调制器和显微物镜；

所述二向色镜用于对所述激光光束进行反射；

所述空间光调制器用于接收经所述二向色镜反射的所述激光光束，并根据所述三维坐标信息调整所述激光光束的偏转方向；

所述显微物镜用于接收所述激光光束并调节所述激光光束的聚焦位置至所述目标区域，完成对所述目标区域内待处理目标的处理。

可选的，所述空间光调制器为硅基液晶空间光调制器。

可选的，所述激光出射单元出射的所述激光光束的波长范围在1.03μm～1.06μm。

第二方面，本发明实施例提供了一种激光美容仪，包括第一方面中任一项所述的激光出射装置。

本发明实施例的技术方案，通过提供了激光出射装置包括：成像单元、图像处理单元和激光扫描单元；图像处理单元分别与成像单元和激光扫描单元连接；成像单元用于出射第一成像光束至目标区域，并接收经目标区域反射的第二成像光束；图像处理单元用于接收第二成像光束得到目标区域的图像信息，并生成对应目标区域的三维坐标信息；激光扫描单元用于接收三维坐标信息，并根据三维坐标信息出射激光光束至目标区域，完成对目标区域内待处理目标的处理。以提高对待测目标区域内待处理目标的精准处理，同时提升用户体验。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种激光出射装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种激光出射装置的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种激光美容仪的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

图1为本发明实施例提供的一种激光出射装置的结构示意图，图2为本发明实施例提供的另一种激光出射装置的结构示意图，如图1和图2所示，激光出射装置100包括：成像单元101、图像处理单元102和激光扫描单元103；图像处理单元102分别与成像单元101和激光扫描单元103连接；成像单元101用于出射第一成像光束至目标区域104，并接收经目标区域104反射的第二成像光束；图像处理单元102用于接收第二成像光束得到目标区域104的图像信息，并生成对应目标区域104的三维坐标信息；激光扫描单元103用于接收三维坐标信息，并根据三维坐标信息出射激光光束20至目标区域104，完成对目标区域104内待处理目标1041的处理。

其中，通过成像单元101用于出射第一成像光束对目标区域104进行探测，进而经目标区域104反射的第二成像光束入射至图像处理单元102，由于成像单元101中包括多个透镜，可以对成像光束进行调节，进而保证入射图像处理单元102，进而经图像处理单元102的处理后得到的目标区域104的图像信息能够满足预设条件下的坐标定位精度，进行生成对应目标区域104的三维坐标信息，三维坐标信息可以包括目标区域104所在平面中的平面位置坐标以及深度坐标。图像处理单元102可以为中央处理器或单片机等具备信息处理、程序运行的元件，具体类型可以根据实际设计需求进行选择，本发明实施例不做具体限定。激光扫描单元103接收图像处理单元102输出的目标区域104的三维坐标信息后，由于目标区域104包括多个三维坐标信息，激光扫描单元103对应输出激光光束20至每一三维坐标信息对应的目标区域104内，进而对三维坐标信息对应的待处理目标1041进行处理，保证精确度。同时由于目标区域104可能处于移动状态，因此成像单元101和图像处理单元102可以实时采集目标区域104的图像信息并进行处理生成三维坐标信息，进而再控制激光扫描单元103出射激光光束20，进一步提高处理的精准度。成像单元101利用探测技术，图像处理单元102利用图像信息处理和定位算法，进而为激光扫描单元103提供三维坐标信息，成像单元101、图像处理单元102和激光扫描单元103全程配合工作，进而实现对目标区域104的待处理目标1041的实时定位，以保证处理精度。

本发明实施例通过激光出射装置中设置成像单元、图像处理单元和激光扫描单元；成像单元出射第一成像光束至目标区域，并接收经目标区域反射的第二成像光束，进行目标区域的光学图像信息进行获取；图像处理单元接收第二成像光束得到目标区域的数字图像信息，并生成对应目标区域的三维坐标信息；激光扫描单元接收三维坐标信息，并根据三维坐标信息出射激光光束至目标区域，完成对目标区域内待处理目标的处理。以提高对待测目标区域内待处理目标的精准处理，同时提升用户体验。

可选的，继续参考图1和图2，成像单元101包括光源105以及沿光路依次设置的成像透镜106、二向色镜107和显微物镜108，光源105出射的第一成像光束依次经过成像单元101、二向色镜107、显微物镜108后入射至目标区域104，经目标区域104内的待处理目标1041反射后依次经过显微物镜108、二向色镜107、成像透镜106生成第二成像光束。

其中，成像透镜106、二向色镜107、显微物镜108位于同一光轴11上依次排列，使得光源105出射的第一成像光束依次经过成像透镜106、二向色镜107、显微物镜108入射至目标区域104的待处理目标1041上，待处理目标1041对第一成像光束进行反射后显微物镜108、二向色镜107、成像透镜106生成第二成像光束入射至图像处理单元102，进而完成对目标区域104的光学图像信息采集。成像透镜106可以相当于显微目镜，此时显微物镜108和成像透镜106可以等效成显微镜系统，示例性的，成像透镜106的等效倍率为10倍，显微物镜108的等效倍率为40倍，数值孔径NA为0.65，此时可以形成等效400被显微镜系统，进而可以对采集到的目标区域104的图像进行放大，图像处理单元102位于该显微镜系统的像方表面上，使得对目标区域104放大400倍的放大像成像在图像处理单元102的成像面上，同时达到理论极限成像分辨率为0.92μm，预设的相邻三维坐标之间距离为10μm时，可以满足图像处理单元102的三维坐标定位精度，进而保证处理精度。

可选的，继续参考图2，光源105包括至少一个发光元件1051，发光元件1051的出光方向朝向成像透镜106。

其中，光源105用于出射第一成像光束，进而实现对目标区域104的图像信息的获取，光源105通常包括多个发光元件1051，且多个发光元件1051围绕图像处理单元102设置，同时发光元件1051的出光方向朝向成像透镜106，图2中示例性的光源包括两个发光元件进行展示，保证第一成像光束依次经过成像透镜106、二向色镜107、显微物镜108后到达目标区域104。示例性的，发光元件1051可以为出射980nm近红外波段光束且具备较高亮度的发光二极管(LED)，具体发光元件1051的类型选择，可以根据实际设计需求进行选择，本发明实施例不做具体限定。

可选的，继续参考图1和图2，激光出射装置100包括透镜移动马达109，透镜移动马达109与激光扫描单元103连接，透镜移动马达包括第一透镜移动马达1091和第二透镜移动马达1092，第一透镜移动马达1091与成像透镜106连接，第二透镜移动马达1092与显微物镜108连接，第一透镜移动马达1091用于调节成像透镜106的位置，第二透镜移动马达1092用于调节显微物镜108的位置。

其中，透镜移动马达包括第一透镜移动马达1091和第二透镜移动马达1092，第一透镜移动马达1091与成像透镜106连接，用于控制成像透镜106的移动，调整显微系统的像距，以使得第二成像光束能够到达图像处理单元102；第二透镜移动马达1092与显微物镜108连接，用于控制显微物镜108沿光轴11方向移动，在成像单元101成像阶段，调整显微系统的物距，可以保证第二成像光光束到达图像处理单元102，并在图像显示单元上形成清晰放大的像。示例性的，考虑到等效倍率为40倍、数值孔径NA为0.65的显微物镜108的景深约2μm，而激光光束20的焦点光斑达到待处理目标的去除深度约2～10μm，具体去除深度根据不同激光能量和不同组织成分而不同，随后图像处理单元102以5μm为步长驱动第二透镜移动马达1092推进显微物镜108朝向目标区域104的待测目标移动，即改变物距对深层待测目标成像；每个步长位置重复上述的成像和图像处理的方式，每采集一次图像信息经过分析处理后，即获得一个深度对应的目标区域104中某点精确坐标。图像处理单元102反复上述成像、图像处理形成三维坐标的过程，完成对目标区域104表面的全域三维定位，形成所有待处理目标1041的表面位置的三维坐标，进而保证激光光束20的焦点能够精准达到待处理目标1041，进而完成处理操作。

可选的，继续参考图1和图2，图像处理单元102包括依次连接的图像接收子单元1021、图像分割子单元1022和三维坐标生成子单元1023；图像接收子单元1021用于接收第二成像光束以获取目标区域104的图像信息；图像分割子单元1022用于以网格坐标的方式对图像信息进行分割形成多个子图像网格；三维坐标生成子单元1023用于对每一子图像网格进行编码，并形成对应的三维坐标信息。

其中，图像接收子单元1021接收第二成像光束，进而形成目标区域104的图像信息；图像分割子单元1022以网格坐标的方式对图像信息进行分割形成多个子图像网格，示例性的以间隔10μm的网格坐标进行图像划分形成子图像网格；三维坐标生成子单元1023用于对每一子图像网格进行编码，并形成对应的三维坐标信息，进而记录表下在二维平面下每个子图像网格的二维坐标，即X轴坐标和Y轴坐标，同时每次图像信息采集过程对显微物镜108的物距坐标进行记录，即为Z坐标，此时二维坐标与对应的物距坐标则构成了目标区域104中某一网格点的三维坐标信息。

可选的，继续参考图1，图像接收子单元1021包括电荷耦合元件，电荷耦合元件用于将接收到的第二成像光束转换为图像信息。

其中，电荷耦合元件(CCD)是一种半导体器件，能够将光学影像转换为数字信号，即将接收到呈光学信号的第二成像光束转换为呈数字信号的图像信息，形成目标区域104的清晰图像，以便于后续图像分割子单元和三维坐标生成子单元的工作，进而完成目标区域104中待处理目标1041的三维定位。

可选的，继续参考图1和图2，激光扫描单元103包括用于出射激光光束20的激光出射单元110以及沿光路依次设置的二向色镜107、空间光调制器111和显微物镜108；二向色镜107用于对激光光束20进行反射；空间光调制器111用于接收经二向色镜107反射的激光光束20，并根据三维坐标信息调整激光光束20的偏转方向；显微物镜108用于接收激光光束20并调节激光光束20的聚焦位置至目标区域104，完成对目标区域104内待处理目标1041的处理。

其中，当成像单元101和图像处理单元102完成目标区域104中各个待处理目标1041的三维坐标信息的确定后，图像处理单元102将三维坐标信息输出至激光扫描单元103中的空间光调制器111以及第二透镜移动马达1092，进而保证对激光光束20的控制，激光扫描单元103包括二向色镜107、空间光调制器111和显微物镜108，其中二向色镜107、显微物镜108复用为成像单元101中成像光束经过的二向色镜107和显微物镜108。二向色镜107与光轴11呈45°角，示例性的，当光源105出射的第一成像光束的波长为980nm，当激光出射单元110出射的激光光束20的波长为1080nm,此时二向色镜107接收第一成像光束的一侧镀有980nm增透膜，二向色镜107接收激光光束20的一侧镀有1030nm高反膜，实现对成像光与激光光束20的分离，也满足了成像光路和激光光路保持近似同光轴11。980nm的第一成像光束依次穿过成像透镜106、二向色镜107，并透过无调制状态的空间光调制器111，再穿过显微物镜108后照射到目标区域104。成像过程中，由于沿光轴11方向，空间光调制器位于二向色镜107与显微物镜109之间，第一成像光束会经过光之调制器111，但由于此时空间光调制器111处于未开启状态，空间光调制器111无调制信号，相当于普通玻璃，不会对成像光束的传播造成干扰。当激光扫描单元103工作时，空间光调制器111启动工作，接收三维坐标信息，让空间光调制器111逐次改变内部相位分布，实现激光光束20逐次按照每一子图像网格的X坐标和Y坐标，偏转入射到各个待处理目标1041，同时同步控制显微物镜108的调焦装置来调整激光光束20的聚焦点深度位置，使激光光束20聚焦到待处理目标1041所处方向的Z坐标点，实现激光光束20逐次精确聚焦到每个待处理目标1041上。当激光光束20能量足够强，达到光致电离阈值，就会在该待处理目标1041上产生光电离和光致机械爆破效应，完成一次对待处理目标1041的处理。在整体上完成了对目标区域104中所有待处理目标1041的一次操作后，待处理目标1041的深度发生变化，此时启动成像单元101和图像处理单元102的二次成像和三维坐标定位，再次对目标区域104中的待处理目标1041进行精确的三维坐标信息的获取，进而控制激光扫描单元103重复激光光束20的出射过程，将激光光束20出射至待处理目标1041，最终完成对目标区域104中待处理目标1041的逐点会聚销蚀，进而完成待处理目标1041的清除。

可选的，继续参考图1和图2，空间光调制器111为硅基液晶空间光调制器。

其中，硅基液晶空间光调制器利用光-光直接转换，效率高、能耗低、速度快、质量好。通常可以应用到光计算、模式识别、信息处理、显示等领域，具有广阔的应用前景。采用纯相位型的硅基液晶空间光调制器可以对激光扫描单元103出射的激光光束20实现动态在线高效调控，根据不同应用场景需求，快速实现不同特性的激光分束。本发明中利用硅基液晶空间光调制器对激光光束20的偏转功能，使得空间光调制器111根据三维坐标信息变换激光光束20的偏转角度，使得激光光束20可以以一定角度入射至显微物镜108，进而经显微物镜108聚焦至某一三维坐标信息对应的位置，以精确完成对目标区域104内待处理目标1041的处理，当激光光束20的能量足够，就会在该待处理目标1041上产生光电离和光致机械爆破效应，击碎该待处理目标1041，进而完成对目标区域104的待处理目标1041逐点会聚销蚀后，使得整个目标区域104被处理。

可选的，继续参考图1和图2，激光出射单元110出射的激光光束20的波长范围在1.03μm～1.06μm。

其中，激光出射单元110出射的激光光束20属于飞秒激光，波长范围在1.03μm～1.06μm，飞秒激光具有窄脉宽、高峰值功率的特点，且中低功率的飞秒激光无附带热损伤、无痛觉、功耗低、对靶材无波长选择性，适用于进行激光美容领域，保证使用效果的前提下，有效提高用户的使用体验。

图3为本发明实施例提供的一种激光美容仪的结构示意图，激光美容仪200包括上述实施例中任一项所述的激光出射装置100。

其中，激光美容仪至少还包括封装壳体，封装壳体包覆激光出射装置100并对其进行保护。

需要说明的是，由于本实施例提供的激光美容仪200包括如本发明实施例提供的任意所述的激光出射装置100，其具有激光出射装置100相同或相应的有益效果，此处不做赘述。

上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种激光出射装置，其特征在于，包括：

成像单元、图像处理单元和激光扫描单元；

所述图像处理单元分别与所述成像单元和所述激光扫描单元连接；

所述成像单元用于出射第一成像光束至目标区域，并接收经所述目标区域反射的第二成像光束；

所述图像处理单元用于接收所述第二成像光束得到所述目标区域的图像信息，并生成对应所述目标区域的三维坐标信息；

所述激光扫描单元用于接收所述三维坐标信息，并根据所述三维坐标信息出射激光光束至所述目标区域，完成对所述目标区域内待处理目标的处理。

2.根据权利要求1所述的激光出射装置，其特征在于，所述成像单元包括光源以及沿光路依次设置的成像透镜、二向色镜和显微物镜，

所述光源出射的所述第一成像光束依次经过所述成像单元、所述二向色镜、所述显微物镜后入射至所述目标区域，经所述目标区域内的待处理目标反射后依次经过所述显微物镜、所述二向色镜、所述成像透镜生成所述第二成像光束。

3.根据权利要求2所述的激光出射装置，其特征在于，所述光源包括至少一个发光元件，所述发光元件的出光方向朝向所述成像透镜。

4.根据权利要求2所述的激光出射装置，其特征在于，所述激光出射装置包括透镜移动马达，所述透镜移动马达与所述激光扫描单元连接，所述透镜移动马达包括第一透镜移动马达和第二透镜移动马达，所述第一透镜移动马达与所述成像透镜连接，所述第二透镜移动马达与所述显微物镜连接，所述第一透镜移动马达用于调节成像透镜的位置，所述第二透镜移动马达用于调节所述显微物镜的位置。

5.根据权利要求1所述的激光出射装置，其特征在于，所述图像处理单元包括依次连接的图像接收子单元、图像分割子单元和三维坐标生成子单元；

所述图像接收子单元用于接收所述第二成像光束以获取所述目标区域的图像信息；

所述图像分割子单元用于以网格坐标的方式对所述图像信息进行分割形成多个子图像网格；

所述三维坐标生成子单元用于对每一所述子图像网格进行编码，并形成对应的三维坐标信息。

6.根据权利要求5所述的激光出射装置，其特征在于，所述图像接收子单元包括电荷耦合元件，所述电荷耦合元件用于将接收到的所述第二成像光束转换为所述图像信息。

7.根据权利要求1所述的激光出射装置，其特征在于，所述激光扫描单元包括用于出射激光光束的激光出射单元以及沿光路依次设置的二向色镜、空间光调制器和显微物镜；

所述二向色镜用于对所述激光光束进行反射；

所述空间光调制器用于接收经所述二向色镜反射的所述激光光束，并根据所述三维坐标信息调整所述激光光束的偏转方向；

所述显微物镜用于接收所述激光光束并调节所述激光光束的聚焦位置至所述目标区域，完成对所述目标区域内待处理目标的处理。

8.根据权利要求7所述的激光出射装置，其特征在于，所述空间光调制器为硅基液晶空间光调制器。

9.根据权利要求7所述的激光出射装置，其特征在于，所述激光出射单元出射的所述激光光束的波长范围在1.03μm～1.06μm。

10.一种激光美容仪，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述的激光出射装置。

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