CN1946335A - 毛发检测设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种毛发检测设备(100)，其具有电磁辐射源(80)和成像传感器(74)，并具有辐射选择装置(83，48)。在该设备的使用过程中，该选择装置提高发射的接入到皮肤(8)、在皮肤中经由多次散射而均匀化且没有吸收，并到达该传感器(74)且提供皮肤图像的那部分辐射，与经由其它方式例如在皮肤表面反射到达传感器的那部分辐射之间比率。该辐射优选地具有大约700nm到1100nm之间的波长。辐射选择装置可以例如包括围绕源(80)和该传感器(74)和至少之一的分离的壁(83)、交叉的偏振器，等。借助于该选择，图像的对比度可得以提高，并可以更少的依赖于皮肤颜色和皮肤伪像，从而能使检测例如浅色皮肤上的白色毛发更容易。根据本发明的毛发检测设备用于毛发去除设备。

Description

毛发检测设备

技术领域

本发明涉及毛发检测设备，该设备包括电磁辐射源和用于确定由所述辐射辐照的那部分皮肤的图像的成像传感器，该成像传感器对所述电磁辐射的至少预定波长范围灵敏。

背景技术

从WO00/62700公开了开始段落中提及的那种毛发检测设备，其用于毛发去除设备，该毛发检测设备包括用于辐照皮肤一部分的辐照构件，图像传感器和用于处理图像从而检测毛发在该皮肤部分上的位置和/或方向的控制单元。

该公知的毛发检测设备的缺点在于，在某些情况下其很难检测毛发，特别是低对比度情况下，例如在浅色皮肤上的白色或着浅色毛发，或者在黑皮肤上深色的毛发。

发明内容

本发明的一个目的是提供开始段落中提及的那种毛发检测设备，其提供改进的毛发检测，尤其是在低对比度情况下。

根据本发明，所述目的由开始段落中提及的那种毛发检测设备实现，其特征在于所述预定波长范围包含在从700nm到2000nm的范围内，并且该毛发检测设备进一步包括辐射选择装置以增加经过所述皮肤以后由所述成像传感器接收的所述波长范围内的辐射强度与没有经过所述皮肤就由所述成像传感器接收的所述波长范围内的辐射强度的比率。

发明人认识到实际地接入皮肤并在离开皮肤前在皮肤中散射的辐射可能比其它部分的辐射，例如镜面反射的辐射，更适合于该目的。大约700nm到2000nm的波长范围包括容易接入皮肤的辐射，其很少被皮肤组织吸收，并将基本上被散射以对要被成像的皮肤部分产生准-均匀(homogeneous)辐照。所述准-均匀辐照使得该皮肤部分上的毛发产生阴影，该阴影在图像中可清楚地被辨认成毛发。该阴影的构成主要依赖于毛发的几何形状(geometry)和毛发与其周围环境，也就是空气或者皮肤组织的折射率差异。成像几乎不依赖于色素颜色和由此引起的吸收。因此该成像通常是不依赖于毛发颜色的。在该波长范围内由于皮肤色素、雀斑、葡萄酒色痣等引起的辐射吸收或者不希望的对比度也很少。

此外，伪像(artifact)或者其它妨碍成像的特征，例如那些由在皮肤上镜面反射辐射引入的，都通过提高在离开皮肤之前形成准-均匀的辐射和直接或者经由皮肤的(镜面)反射或经由任何其它使辐射不经过皮肤的路径到达成像传感器的辐射之间的比率来抑止。

原则上，从量子力学观点来看，尽管仅经过非常短的距离，即使是反射的或者散射的辐射也都进入皮肤。此外，即使是短波长的辐射也可以进入皮肤并被散射和再发射。然而，这将仅涉及很小一部分的辐射，对于更大的穿透深度和更短的波长来说极其的小。因此，优选地，辐射选择装置增加在传播经过表皮层之下的皮肤以后可由所述成像传感器接收的所述波长范围内的辐射强度与在没有传播经过所述表皮层之下的皮肤就可由所述成像传感器接收的所述波长范围内的辐射强度之间的比率。表皮层可以被认为是穿透深度的指示，其从所不希望的辐射中辨别所希望的辐射。尽管表皮层的厚度在身体上变化，并且人与人不同，仍可以说能够穿透经过表皮层并返回的辐射也将在本设备中有用。由于表皮包括皮肤的大部分色素，具有比上面提及的大约700nm更短波长的辐射大部分将被吸收。出于实用目的，在大量这种辐射被吸收前可能不足以散射成均匀辐射，特别是考虑到所处置的患者经受的不适甚至疼痛或者伤害。对于波长高于大约2000nm，特别是被皮肤组织中的水的吸收变得非常大。注意这种将辐射接入到皮肤的效果的短波长末端甚至也可以是可见的，因为例如人体皮肤被感知为对红光也略微透明。

总之，本发明是基于均匀辐射的使用，其允许更少依赖于由(毛发)色素吸收但更多依赖于毛发上与颜色无关的物理效应例如折射来成像。通过提供发射容易被皮肤均匀化的辐射的源，并通过增加均匀辐射相对于以其它方式到达传感器的辐射的相对量，图像的对比度可得以提高。

作为一些背景信息，扩散(diffuse)穿透深度D可以定义成：

$D^{-1}=\sqrt{3A\×(A+(1-g)\·s)}$

其中

A是吸收系数，

g是各向异性(anisotropy)，以及

s是散射系数。

扩散深度表示的是辐射可能穿透皮肤组织所经过距离。至少大约1mm的距离，并且优选地是至少5mm，给出由在皮肤中散射引起的均匀化的有用结果，同时吸收仍然足够低以允许由皮肤充分再发射至少所示的波长范围的辐射。

减弱的(reduced)散射(1-g)·s作为两种散射机制(Mie和瑞利(Rayleigh))波长的函数，并且散射的总量是在感兴趣的波长范围缓慢减小的函数，其值在10到20cm^-1之间。

作为波长函数的吸收系数当从可见区的短波长端到长波长端时对于皮肤组织和黑素体(代表黑色素)、血液和表皮都迅速减小。在大约800到1100之间出现最小值，且在大约1500到1850nm之间是第二、局部最小值。结合散射和吸收的效果，可以看出具有在大约700nm到1100nm，最优选的是在800nm附近的波长的辐射可以用于本发明的设备，因为在这些值处，吸收非常小。

这里需要注意的是该设备的工作与皮肤相关，因为没有皮肤就不能形成图像。无论何时根据本发明的设备的特征涉及图像、涉及形成该图像的辐射等，该设备应当处于操作位置。例如，当该设备相对于要被辐照的皮肤部分处于操作位置时，辐射选择装置增加在传播经过表皮层之下的皮肤以后可由所述成像传感器接收的所述波长范围内的辐射强度与在没有传播经过所述表皮层之下的皮肤就可由所述成像传感器接收的所述波长范围内的辐射强度之间的比率。

有利地，辐射检测装置能够增加在其传播经过所述表皮层之下的皮肤至少1mm，优选地是5mm以后可由所述成像传感器接收的所述波长范围内的辐射强度与在其没有传播经过所述表皮层之下的皮肤就可由所述成像传感器接收的所述波长范围内的辐射强度之间的比率。在皮肤中传播过这样的长度，在一方面辐射在皮肤中散射但是几乎不被皮肤吸收，且由此提供所希望的准-均匀照明，和另一方面不希望的辐射或者在皮肤中吸收并由此不能成功传播该距离或者根本不会进入皮肤之间产生有利的区别。后者的例子是直接也就是在直线光学路径上照射传感器的辐射，镜面反射的辐射和由皮肤表面或者皮肤表面上毛发散射的辐射。不希望的辐射其自身可能对其它设备和方法有用，但是对于本毛发检测设备来说所述不希望的辐射在图像的对比度上没有决定性的效果。

优选地，在该设备的操作位置，辐射选择装置能够将没有传播经过所述表皮层之下的所述皮肤就由所述成像传感器接收的所述波长范围内的辐射强度减小到基本为零。强度的数字“零”应当相对于希望的辐射也就是准-均匀辐射的强度来看待。为了防止伪像或者图像上的由所述不希望的伪像形成的任何其它不想要的干扰，希望的辐射也就是传播经过了表皮层以下皮肤，或者优选的经过至少1mm，更优选地是经过至少5mm的辐射，与如上所述的不希望的辐射之间的比率应当尽可能的高，特别是达到仅是理论上可达到的无穷值。显然该强度的值和比率是当该设备在操作中时检测，因为否则该强度可以通过关闭源或者设备而仅为零，在这种情况下也不可能确定比率。

有利地，所述预定波长范围包括在从800nm到1100nm的范围或者从1500nm到1850nm的范围内。具有这些范围内波长的辐射在根据本发明的设备中特别有用，因为这些波长在低的吸收和充分强以确保最终从皮肤逃脱的辐射的良好的均匀性的散射之间具有有利的比率。对于这些波长表皮以下皮肤层的吸收充分低，主要是因为当离开可见范围并进入近红外波长范围时血红蛋白的吸收非常迅速的降低，并且因为黑色素在表皮以下特别少。此外，作为皮肤主要组成的水在那些波长的吸收也很低，吸收在大约1200nm到1500nm之间出现峰值，并且在通过大约1500nm到大约1850nm之间的局部最小值后，到达很快失去大部分它们实际意义的值。

有利地，所述源包括带有频带边缘在大约700nm到约1500nm之间的滤波器的白炽灯，或者红外激光器，或者红外LED。注意该滤波器可以是带通滤波器或者高通滤波器，只要该滤波器在感兴趣的波长范围内传送更强。尽管不排斥其它辐射源，上述源提供的好处在于，在希望的波长范围内可以对它们进行选择以在很大程度或者几乎唯一地发射辐射，从而排除由于对在所希望的波长范围以外存留的辐射的吸收而引起的对要处置的皮肤加热。

特别是，很多激光器和激光二极管和LED能够在所希望的波长范围内发射(近)单色辐射。所希望的波长范围的大部分，特别是从大约750nm到大约2000nm处于光谱的近红外范围。因此近红外激光器/激光二极管/LED是优选的。这些辐射源其它优点是它们可以是紧凑的，功率强并且是高强度的源，此外还具有很高的效率和长寿命。

可选择的，可以使用白炽灯，更优选的是卤素白炽灯。这是一种非常简单和便宜的辐射源，其发射主要在所希望的波长范围内。通过将白炽灯与吸收所希望的波长范围以外辐射的任选的适当滤波器结合，皮肤对多余辐射吸收引起的可能的不舒适或者甚至疼痛能得以避免。优选地，这种滤波器是频带边缘接近或者在所希望的范围的短波边缘的起始处，也就是大约700到1000nm之间的高通滤波器或者带通滤波器。

在优选实施方式中，成像传感器包括CCD照相机或者CMOS传感器。这种成像传感器提供通用的和成熟的技术，并且相对便宜，基本紧凑并对于成像来说灵敏。由于很多这种CCD对所希望的波长范围的至少一部分，也就是直到1000nm充分灵敏，即使例如用于光学照相机等的标准光学CCD也可以用于本设备。可选择地并且有利地，优选地当对于优选波长范围以外的辐射的灵敏度特别是对可见光学辐射的灵敏度降低时，可以使用具有提高的近红外灵敏度的CCD等。其好处在于它降低了由成像传感器形成的图像上的所述辐射的不希望的干扰的可能性。

在本设备有利的实施方式中，成像传感器包括频带边缘在大约700到1500nm之间的滤波器。同样，该滤波器可以是更多传送比频带边缘长的波长的带通滤波器或者高通滤波器。这种成像传感器对仍能到达该传感器的不希望的波长范围内的辐射，例如散射光线或者周围光线，较不敏感。因此可得到的对比度更高。频带边缘的精确位置依赖于该边缘的陡度。例如，非常陡的频带边缘可以围绕大约700nm中心定位，同时仍提供宽的有用波长范围，而相对平坦的频带边缘优选的是关于更长的波长中心定位，因为否则太多不希望的辐射将能通过该滤波器。

在本设备的特定实施方式中，成像传感器具有作为波长函数的灵敏度，其在所述预定波长范围内具有最大值。优化传感器灵敏度是提高图像可达到的对比度的可选择或者附加方式。在希望的波长范围内优化或者甚至最大化该灵敏度的各种方式已经被本领域普通技术人员所公知，例如适当选择辐射灵敏材料。同样，相对减少对该所希望的波长范围以外的辐射的灵敏度确保这种辐射的干扰减小。

有利地，该源能发射线性偏振辐射或者包括包含第一线性偏振器的第一辐射选择装置，并且成像传感器包括包含第二线性偏振器的第二辐射选择装置。第一线性偏振器或者由能发射线性偏振辐射的源发射的辐射具有第一偏振方向，且第二线性偏振器优选地具有基本垂直于该第一方向的第二偏振方向。这样，能够防止不想要的辐射到达该成像传感器，或者至少提高所希望的和不希望的辐射之间的比率。由源发射的辐射经过该第一线性偏振，并获得第一偏振方向。如果偏振的辐射或者直线传送到该成像传感器，或者由皮肤或一些其它物体镜面反射，偏振基本上不发生改变，并将由此被成像传感器前的第二线性偏振器阻止。相反地，接入过皮肤并被散射多次的辐射失去其偏振，并将由该第二偏振器部分地传送。注意也可以使用其它类型的互补偏振器。

在另一个实施方式中，辐射选择装置包括围绕成像传感器和源至少之一的环形壁，该壁对所述预定波长范围基本上不透明。这是提高所希望的和不希望的辐射之间比率并由此提高图像对比度的可选择或者附加的措施。这里，在发射的辐射的光路中辐射源和成像传感器之间存在物理障碍。当该设备处于操作位置时，该物理障碍将与皮肤合作以完全阻挡不希望的辐射。这样接入皮肤的所希望的辐射可以经过该壁下的皮肤并到达传感器，而不希望的辐射将由不透明的壁阻挡，不论其是被反射的或者是直射辐射等。注意原则上具有围绕该源或者成像传感器的环形壁不是必须的，因为它们之间任何不透明的壁都能起到相同作用。然而，那么就可能有杂散光进入该传感器。

该环形壁不需要具有很大尺寸。实际上是与设备的操作位置中的皮肤合作的所述壁的边缘在阻挡辐射。因此，也可能在围绕该源和/或该成像传感器的外壳中仅提供辐射窗口。这将在下面阐明。

在根据本发明的毛发检测设备的特定实施方式中，辐射选择装置包括围绕该源的基本上不透明的源外壳，该源外壳有用于发射辐射的源窗口，该源窗口可密封地放置在皮肤上。

可选择地或者附加地，该辐射选择装置包括围绕该成像传感器的基本上不透明的传感器外壳，该传感器外壳有用于接收辐射的传感器窗口，该传感器窗口可密封地放置在要被辐照的皮肤部分上。

这里，词语“密封地”应当以光学辐射被阻挡的观点解释。获得气密密封或者其它类型的密封与否完全不相关。此外，术语“基本上”应当作为“尽可能”解释，并且至少达到90％。注意量子力学上在大多情况下这里仍有很少的传送。然而出于实用目的，其完全不相关，并且很容易阻挡99％以上不希望的辐射。

有利的是给毛发检测设备提供光阑(diaphragm)优选的是可调光阑。这提供阻挡来自环境的杂散辐射的可能性，以及调整图像景深的可能性，其可能对评估图像有用。

同样有利的是给该成像传感器提供具有至少为该传感器窗口直径一半大的焦距的光学系统，优选的是焦距至少与所述传感器窗口的直径一样大。一般来说，通过选择焦距和大的传感器窗口直径之间的比率，能够阻挡否则将减小图像对比度的杂散辐射。同样的，选择更大的焦距能增加景深。

在优选的实施方式中，源和图像传感器容纳在基本不透明的公共外壳中，该外壳有至少一个用于传送辐射的窗口。这种窗口优选地可密封放置在要被辐照或者成像的皮肤部分上。存在这种公共外壳有效地防止了杂散辐射干扰成像。实际上，很多上面提及的提高希望的辐射与不希望的辐射之间比率的措施与这种公共外壳结合会具有更大效果。例如，在存在的这种不透明公共外壳中，提供如一个优选实施方式中那样相交叉的两个偏振器，足以阻挡大部分不希望的辐射，而缺少这种公共外壳，成像就可能受杂散辐射之苦。然而注意那种情况下的解决方案可以是在黑暗中进行成像。在那种情况下，执行成像的房间的壁可以被看成公共外壳。这里还需要注意的是该源和该成像传感器可以是分开的或者可分开的部件，这在制造和升级中提供好处，但是它们也可以是集成的。

在优选的实施方式中，所述公共外壳具有用于发射辐射的源窗口和分开的用于接收辐射的传感器窗口，其中源窗口和传感器窗口中的至少一个可密封地放置在皮肤上。该实施方式提供的好处在于辐射可以经由第一窗口也就是源窗口接入皮肤，而用于成像传感器的辐射可以经由第二窗口也就是传感器窗口离开皮肤，第二窗口距离开第一窗口一定的距离。这有利于选择实际上传播经过皮肤的辐射，而其它辐射将至少部分地被该外壳或者皮肤表面阻挡。注意这特别是在源窗口和传感器窗口都可密封地放置在皮肤上的情况下，例如，当它们都在公共外壳的一侧。然而，即使对于源窗口和传感器窗口中仅有一个密封地放置在皮肤上的情况，对比度也可能提高。

这里需要注意的是不必要对传感器和源提供分开的窗口，一个窗口可能足够。举例来说，当源发射偏振辐射，而成像传感器仅对交叉-偏振的辐射敏感，例如由于存在适当的偏振器，当辐射接入到窗口以下皮肤部分并在该皮肤部分的组织中散射和从其中再发射时，由于镜面反射的其它辐射被有效地阻止，一个窗口可能足够了。

在本发明的上下文中，窗口是壁上的开口或者类似物，该开口可选择地由覆盖板覆盖，该覆盖板对辐射透明。

有利地，所述源窗口和所述传感器窗口之间的距离至少是0.1mm，更优选的是至少1mm，而更加优选的是至少5mm。这种距离不仅确保辐射通过在皮肤组织中多次散射将基本上均匀，还确保可能出现的不希望的辐射被皮肤或者中间不透明的壁、外壳或者设备的其它辐射阻挡部分吸收。

根据本发明的毛发检测设备的特定实施方式包括多个围绕所述传感器窗口布置的所述源。提供这种多个源给传感器窗口提供更均匀的强度分布。由于强度将作为到源或者源窗口的距离的函数下降，提供单个源将给出不均匀的强度分布。这当然也可以通过在任选提供的成像处理单元等中使用合适的校正程序校正。此外，依据使用的辐射在皮肤中的平均散射长度和窗口的尺寸，强度的下降可以基本上很小。然而，多个源提供更好的均匀性和更多设计灵活性。优选的是这些源关于传感器窗口彼此相对的放置，并且优选的是以规则的方式。可选择地，可以使用单个的源，而具有多个以多个源窗口形式的出口位置。此外，可以用光纤或者类似物将辐射接入皮肤。在某种意义上，光纤可以看作是用于源外壳的非常长的覆盖板。

这里需要注意的是，上述实施方式中描述的多个源也可以用于所有其它实施方式，即使该实施方式涉及“源”或者“该源”。除此以外，对于源窗口(那些源窗口)和那些外壳也一样。

根据本发明的毛发检测设备对很多情况提供具有提高对比度的图像，例如毛发和皮肤是大约相同的可见颜色，例如白色皮肤上的白色毛发。当用人眼评定皮肤时可以用该提高的对比度。于是可以采取任何希望的措施，例如通过机械装置去除毛发等。优选地，毛发检测设备进一步包括图像处理单元以从所述图像中确定毛发的位置和/或方向。这提供关于皮肤上毛发的位置和/或方向的数据或信号。这些数据或者该信号可以由该设备或者其它任何用于执行任何希望的后处理的仪器使用，就像数毛发一样简单，或者例如剃须或者去除皮肤的毛。

本发明进一步涉及包括根据本发明毛发检测设备的毛发去除设备。该毛发去除设备可以根据操作者获得的可视信息操作。然而优选的，该毛发去除设备耦合到图像处理单元，从而该毛发去除设备由图像处理单元或者由来自图像处理单元的输入馈送的控制单元操作。当毛发去除设备包括可由所述图像处理设备控制的可调激光束源时这特别有用，例如激光源和可由耦合到图像处理设备的控制单元控制的激光束操纵器。

有用的操作方法应当由此是用根据本发明的毛发检测设备确定毛发的位置，由激光束操纵器装置调整激光束，从而其指向该毛发或者其根部，并提供充分的激光能量以烧掉该毛发或者其根部，从而可以去除该毛发。

附图说明

现在将根据附图详细描述根据本发明的毛发检测设备和毛发去除设备的实施方式，其中：

图1以图形示出根据本发明的毛发检测设备的第一实施方式；

图2是根据本发明的毛发检测设备的第二实施方式的图解横截面；

图3是根据本发明的毛发检测设备的第三实施方式的图解横截面；

图4a、4b和4c以图形示出根据本发明的毛发检测设备三个可选择实施方式的仰视图；以及

图5以图形示出根据本发明的毛发去除设备的横截面。

具体实施方式

图1以图形示出根据本发明的毛发检测设备1的第一实施方式。这里，2是辐射源，发射辐射束3。第一偏振器由4表示。三条射线5、6、7被示出经过偏振器4。附图标记8表示具有表面9的皮肤。第二偏振器由10表示。附图标记11表示光学系统，12是CCD成像传感器，以及13表示控制单元。附图标记14表示毛发，具有皮下部分15。可选的壳体或者外壳由16表示。

在毛发检测设备1中，源2发射辐射束3。辐射3优选地包括从700nm到大约2000nm波长范围内的辐射，更优选地在大约700nm到1100nm之间，最优选地是大约800nm。

第一偏振器4放置在束3中。来自束3的辐射在经过第一偏振器4之后将具有偏振方向。第一射线5通过表面9进入皮肤8，并在通过表面9离开皮肤8之前在皮肤中散射许多次并向第二偏振器10传播。第二偏振器10具有垂直于第一偏振器4偏振方向的偏振方向。因此，经过第一偏振器4并被镜面反射的辐射将被第二偏振器10阻挡。这由被镜面反射离开表面9的第二射线6和由毛发14反射的第三射线7示出。射线6和7都被第二偏振器10阻挡，而第一射线5通过第二偏振器10，因为在皮肤9内多次散射以后其偏振方向已经丧失。在通过第二偏振器10以后，第一射线5将经过光学系统11，这里表示为简单透镜。注意光学系统11可以包括多个透镜元件。最后，第一射线5将在耦合到控制单元13的CCD成像传感器12中检测。控制单元13处理被CCD成像传感器12检测的图像。控制单元13可以进一步包括，或者耦合到，例如计算机、屏幕或者其它处理设备(未示出)。

注意在上面的实施例中，如果辐射源2发射偏振辐射，如激光器二极管那样，第一偏振器4可以省却。

传播通过皮肤的第一射线5和可比数量的射线提供基本上均匀的照明，其将在CCD成像传感器12上形成毛发14和该毛发皮下部分15的一部分的图像，如上面解释的那样。

壳体16以虚线示出以表示它是可选的。原则上，毛发检测设备1可以用于没有或者仅有很低的干扰光线强度的情况下。这可以通过在黑暗中或者在CCD不灵敏的周围光线中将设备1当作整体使用来实现。后者可以通过合适的滤波或者通过选择合适照明，例如钠蒸汽灯或者其它单色照明实现。另一个可能是用壳体16围绕毛发检测设备1以从周围光线中基本上或者完全屏蔽设备1。这种壳体16可以是分离的部分。可选择地，毛发检测设备1可以建在壳体16中。操作中，该壳体将放置到身体部分上而其开口侧面对皮肤。该壳体可以有任何合适的形状，如，方形、圆柱形等。

图2以图形示出根据本发明的毛发检测设备1’的第二实施方式。这里，相似的部分以相同的附图标记表示。

设备1’包括壳体16，该壳体具有2个具有壁17的凹槽18。在凹槽18中容纳辐射源20。源20发射辐射射线5，其在操作中进入皮肤8并在其中散射。在离开皮肤8之后，射线5向着成像传感器12传播经过成像光学器件11，其耦合到控制单元13。所有提及的部分都容纳在具有开口侧的外壳16中，该开口侧在毛发检测设备操作中面对皮肤8。

本实施方式的优点是只有实际上进入皮肤也就是通过表皮的辐射将被用于成像过程。因此，原则上，可以使用任何发出有用范围辐射的光源。当然，在优选波长范围具有相对高发射且在更容易被皮肤吸收的其它波长范围内具有相对低发射的光源是优选的。这不仅确保毛发检测设备具有高效率，还有助于减少皮肤中任何热或者疼痛的感觉。有用的辐射源20是红外LED和红外激光二极管。

凹槽18可以作为具有壁17的腔室提供，其他方式可以是壳体16中的空腔，或者例如作为设备1’的其它实心(solid)部分中的凹槽提供。注意相关标准(relevant criterion)是由源20发射的辐射基本上不能直接到达成像传感器12，也就直线地或者由皮肤8表面散射。

外壳16可以具有开口侧，在操作中面向皮肤8。可选择地，该外壳可以包括一个或者多个窗口(没有示出)。至少一个窗口将向着成像传感器12传送入射辐射，而至少一个可选窗口将传送由源20发射的辐射。通过提供这种窗口，可以获得完全封闭的结构。这提供了防止尘图、水等进入的保护。

成像传感器12可以是任何适当的、公知的成像传感器。实施例包括CCD矩阵传感器或者CMOS光学传感器，等。成像传感器12当然应该对使用的辐射敏感。由于在很多情况中使用近红外辐射，在该波长范围内的灵敏度应该是充分的或者优选地优化的。标准CCD传感器对适当的图像捕获来说是基本上灵敏的。然而，可利用经过优化以在红外范围提供提高的灵敏度的CCD元件。对各种其它类型的光学传感器也一样。如果同时对于在成像过程中没用的其它辐射的灵敏度降低，就实现进一步提高的对比度。这种其它辐射的例子是可见光，特别是相当短的波长。

控制单元13可以再包括任何用于收集和评估来自成像传感器12信号的设备，以获得图像和/或驱动或控制任何其它仪器。在很多情况中，控制单元可以包括电子电路，例如编程的或者可编程的芯片或计算机。

图3以图形示出根据本发明的毛发检测设备的第三实施方式。这里，30表示辐射31的源。所述辐射31的射线32进入皮肤8并在其中散射。再次发射的辐射将向着成像传感器33传播，其可以连接到控制单元34。

所述辐射包括在由不透明壁35围绕并具有开口37的腔室36中。在皮肤8上有毛发14。

根据本发明的毛发检测设备的该实施方式的特征是，只有传播经过皮肤8的辐射可以到达成像传感器33。因此其不必需包括由源30发射的辐射31。实际上，在本实施例中任何能加到有用辐射的周围光线都可以是有利的。对源30省略任何类型的外壳可以对改善冷却可能性有利。

源30还可以是至少部分在所希望的波长范围内发射的任何类型的辐射源。除了已经提及的红外LED和红外激光二极管，也不排除例如(卤素)白炽灯的其它源。

相似的，成像传感器33可以是任何公知类型。注意在该情况中没有示出分离的光学系统。其可以是例如成像传感器33自己包括这种光学部分。其可以例如是在成像传感器33的辐射灵敏部分之前可能使用显微透镜。在其它情况中，适当的光学系统可以添加到成像传感器33。

辐射可以通过开口37到达成像传感器33，该开口可以由辐射能通过的覆盖扳覆盖。这种覆盖扳不仅可以对保护成像传感器33防尘、防伤害等有用，也可以获得清晰的图像平面，其还保持在恒定距离。覆盖板的存在还可以有助于将毛发14压到皮肤8的表面上。在那种情况下，可以准许更浅的景深，而皮肤图像的质量不会受到不利的影响。这在使用扩散照明时特别有用。

附图4a、4b和4c以图形示出根据本发明的毛发检测设备的三个可选实施方式的仰视图。在图4a中，40表示成像传感器。可选择的，40可以表示将包括向着成像传感器传播的辐射的腔室，或者可选择的，用于使辐射向着成像传感器通过的窗口。在这种情况下，示出4个辐射源41，尽管不用说该数值可以是1个以上的任何希望的数值。

将辐射源41靠近成像传感器40定位是有利的。这将确保辐射在皮肤内传播相对短的距离。吸收由此可以最小，并且通常，可以达到相对高强度的再发射并由此达到有用的辐射。

在附图4b中示出大体上环形的光学传感器40’，在这种情况下，其由6个辐射源41’围绕。通过提供由大量辐射源41’围绕的环形传感器(或窗口等)，可以获得成像过程中使用的更均匀强度分布的辐射。使用大量辐射源41另外的好处是，接入到皮肤的辐射局部强度可以比当使用较少辐射源41’，例如仅有一个辐射源时更低。这不仅能降低受处置的患者可能感觉到的疼痛或者其它感觉，还可以允许使用低功率的辐射源。

注意，原则上，成像传感器40’或者覆盖板等的形状可以根据需要选择，每种形状具有可能的优点。例如，图4b中示出的环形形状提供通常更均匀的强度分布。图4a示出的方形形状的好处在于，相对容易覆盖具有比成像传感器40表面区域更大的表面区域的皮肤部分。这种皮肤部分可以通过在该皮肤部分邻接位置定位成像传感器40或者覆盖板等进行处置或成像。这是可能的并且没有重叠，对于例如环形或者椭圆形的情况就不是这样。

图4c以图形示出根据本发明的毛发检测设备的第三实施方式的仰视图。这里，40”是成像传感器，由光源41”围绕。

注意在这种情况中，该光源代替大量离散光源是空间连续的光源。这对强度分布提供更好的均匀性。这种连续光源41”可以通过例如磷光的或者荧光照明、气体放电照明等获得。可选择的方式可以是通过使用大量非常小的光源或者用纤维光学器件分配来自一个或者多个离散光源的辐射等提供准-连续照明。

提供以脉冲发射的用于成像的频闪辐射源代替时间连续的辐射源是有利的。这提供了在没有模糊影响(smearing effect)下确定图像的优点。换句话说，图像的清晰度(definition)可以增加。这在例如剃须设备的情况中很有用，因为这种设备通常在皮肤表面上移动，同时要确定各个毛发的静止图像。

图5以图形示出根据本发明的毛发去除设备的横截面。

在设备100中，48是外壳。50表示发射激光束51的激光源。附图标记54表示可调的激光束操纵器，包括借助于第一致动器58可围绕第一轴60旋转的第一反射镜56。其还包括借助于第二致动器64可围绕第二轴66旋转的第二反射镜62。可调的激光束操纵器54向着目标位置或者皮肤8上外壳48中的第一窗口53中的点52反射激光束51。

附图标记68是具有镜面70的选择性的反射镜。附图标记72是透镜而74是成像传感器。

附图标记76是控制单元，其连接到第一和第二致动器58、64，并且连接到激光源50和成像传感器74。附图标记80表示具有壁83的腔室82中的辐射源，并且通过第二窗口84发射辐射。发射的辐射包括在皮肤8中消失的第一射线86，和能够到达并穿过第一窗口53的第二射线88。所有这种射线88将通常形成束90以对毛发14和可能的发根15成像。

根据本发明的毛发去除设备100包括根据本发明的毛发检测设备。该毛发检测设备可以被认为包括辐射源80，适当的窗口84和53，光学系统68、70、72，成像传感器74和控制单元76。通常，可以选择地使用根据本发明的任何毛发检测设备。在本实施方式中描述的毛发检测设备将在下面进一步阐明。

毛发移除设备100可以例如是脱毛设备、剃须刀等。借助于设备100，皮肤8上的毛发14可以被去除。如果要去除毛发14，光束51的点52必须近似位于皮肤8上毛发14与皮肤8表面相交的位置，或者在其下有毛发14的根部15的位置。激光束51包括具有被毛发14充分吸收而优选地基本不被皮肤8的组织吸收的波长的单色光。结果是主要是毛发14的根部15被激光束51强烈地加热，从而或者根部15受到损害和/或死亡，或者毛发14被切穿或受到其它影响，并可以机械地去除。在白皮肤具有黑色毛发的情况下，毛发14和皮肤8组织之间的良好光学选择性通过大约650nm和1200nm之间的波长实现。这种波长的光可以被黑色素，一种在黑色毛发中出现在高浓度处而在白色皮肤中只出现在低浓度处的色素充分吸收。注意相信即使在较浅色的毛发中也具有充分数量的黑色素。具有这种波长的光也被水、被血红蛋白，一种血液中的红色素，和被角蛋白仅适度地吸收。对于光剃须刀的情况，也就是用于烧蚀毛发的设备，选择波长短于650nm可以作为一种选择，因为原则上这种光不需要剌入皮肤。优点在于对在实际的去除毛发的光和用于成像的光或辐射之间有更好的选择性。

此外，有效操作毛发去除设备100需要激光束51的充分的脉冲持续时间和能量密度。本领域普通技术人员将毫无困难的为相关参数选择需要的值，如在WO00/62700中描述的那样。这里将不再进一步详细讨论。注意，然而，在使用毛发剃须刀的情况中，需要的能量密度更低。其优点在于损伤到皮肤其它部分的风险更小。

另一个要点是，尽管激光源50作为操作的辐射源示出，其也可以是另一种合适的源，例如在需要的波长范围发射充分高能量和充分高浓度的辐射的任何源。实施例是(卤素)白炽灯、(短弧)气体放电灯、LED等。此外，对于毛发去除甚至不需要用辐射作为操作媒介(agent)。也可以使用其它公知设备或者技术，例如电针脱毛。相关标准应该是所使用的技术是局部可操作的，也就是在单根毛发的水平。终归，在这种情况下，重要的是能够指引操作媒介(光、针等)到达特定毛发，在这种情况下根据本发明的毛发检测设备将有用。下面，说明书的剩余部分将集中在激光脱毛，尽管上述技术作为一种可能性被明确地包括。

借助于激光束操纵器54激光束51可以精确地定位在目标位置或者点52，同时可以借助于如构建到设备100中的根据本发明的毛发检测设备获得被处置的皮肤8部分的图像。

示出的可调的激光束操纵器54包括两个反射镜56和62。两个反射镜都相对于放置在皮肤8上的窗口53成大约45°角放置。第一反射镜56借助于第一致动器58关于在第一反射镜56的平面内延伸且平行于第一窗口53的第一轴21通过限定角倾斜。所述致动器可以是任何合适的类型，并且因此仅以图形示出。第二反射镜62可以围绕与第一轴69正交的轴66倾斜。用于倾斜第二反射镜62的第二致动器64也仅以图表表示。总之(In combination)，第一和第二反射镜56、62能够引导激光束51经过要处置的皮肤8部分，例如与第一窗口53相对应。注意第一窗口53可以由覆盖板覆盖，该覆盖板对于激光束和对于由辐射源80发射的辐射来说是透明的。相似的，第二窗口84可以由覆盖板覆盖，该覆盖板对于由辐射源80发射的辐射来说是透明的，也就是对至少用于成像的辐射部分来说是透明的。

在示出的实施方式中，光源80和第一窗口53之间的距离比较大。这仅是为了清楚的缘故。实际上，优选地将光源80和第一窗口53之间的距离最小化，从而获得尽可能高的强度。

第一致动器58和第二致动器64操作地连接到控制单元76。控制单元76控制第一和第二反射镜56、62的动作，以在需要的位置布置点52。所述位置可以借助于根据本发明的毛发检测设备确定。这将马上阐明。

辐射源80发射辐射，至少辐射的一部分接入皮肤8并且在散射至少一次以后到达第一窗口53。所述辐射可以离开皮肤8并由此形成或多或少的均匀辐射源。由于毛发折射所述辐射，特别是在接近其边缘的地方，所述均匀辐射源形成毛发14的图像。由于辐射的一部分在这些边缘被折射出去，这些边缘在图像上以阴影显示。带有这种信息的辐射作为束90向着第三反射镜68传播，并被镜面70反射。反射束经过透镜72并投影到成像传感器74上。例如CCD传感器的成像传感器74形成在第一窗口53的皮肤该部分的图像。所示图像或者其信息馈送到控制单元76。所述控制单元76可以包括例如计算机程序的装置，以评估由成像传感器74确定的图像。任何公知的在图像中识别毛发的装置，例如LabView应用软件或者相似设备或者程序，都可以用于在图像中检测毛发。注意，由于进入皮肤的“端”显示逐渐模糊的对比度，而另一端显示突然的和明显的对比度，毛发的两个可见端都可以被识别。这是由于皮肤对于辐射充分透明，从而仅散射模糊图像，其随着深度而增加。

可以看到激光束51经过第三反射镜68，而经过皮肤8的辐射束90由镜面70反射。该差异并不绝对，其中激光束51的一部分也可以由第三反射镜68反射，而束90的一部分可以由反射镜68传送。这可以例如通过配备作为带通反射镜的反射镜68实现，其在很窄的激光束51波长范围内传送并反射至少一部分束90。另外，通常半-透明的反射镜也同样足够。此外，也可能将激光束51的激光波长选择成通过皮肤传送的辐射的波长范围之外或者接近其频带边缘。例如，通过皮肤传送的辐射具有800nm到1200nm之间的波长，然而采用具有700nm左右波长的激光束。因此如果第三反射镜68具有700到800nm的频带边缘就足够了。可选择的，第三反射镜68可以移动，从而其在激光源50激活的时候从激光束的路径上移开。另一个可选方式可以是使用可切换的反射镜，通常其能反射激光束和束90中的辐射，但是当激光源50工作时该反射镜不工作。再一个可选择的方式可以是使用偏振分束器，例如，布置成激光束通过该分束器，而束90的辐射(至少部分地)被反射。

用于发射波长范围在700nm和更长波长，特别是800nm和1200nm之间以及大约1500到1850nm之间的辐射的有用辐射源80是红外LED和/或红外激光或者激光二极管。

激光源50还连接到控制单元76并受其控制。控制单元76可以例如控制激光源50，从而后者仅当毛发已经过检测且可调激光束操纵器54已经设置成使点52位于去除该检测的毛发的正确位置时被激活。通过这种方式皮肤上的辐射负载得以最小。

可调激光束操纵器54的可选择实施方式可以是能围绕两个相互垂直的轴枢转的单个反射镜。可选择的，激光束51可以通过可倾斜的透明板或者块传送。当以非直角入射，束被移位到平行方向，并且这种移位可以通过倾斜该板来影响。本领域普通技术人员可以想到很多其它可选择的方式且不再进一步阐明。

当使用时，毛发去除设备100将放置在要被处置例如要被脱毛的皮肤部分上。为此，外壳48放置在皮肤上以使第一窗口53覆盖在要被处置的皮肤部分上。借助于手柄92可以更方便的控制设备100。

最后要注意本发明涉及毛发检测设备，以及使用所述毛发检测设备的毛发去除设备，其中接入到皮肤的辐射作为提高对比度以检测毛发的装置。本发明的特征在于使用通过表皮以下皮肤组织传播特定距离的辐射，其与使用在例如皮肤或者毛发表面反射的辐射的公知方式相反。

Claims (18)

1.毛发检测设备(1；1’；100)，包括电磁辐射(3)源(2；20；30；41；41’；41”；80)和用于确定由所述辐射辐照的皮肤(8)部分的图像的成像传感器(12；33；74)，该成像传感器对所述电磁辐射的至少预定波长范围灵敏，其特征在于，所述预定波长范围包括在从700nm到2000nm的范围内，并且该毛发检测设备进一步包括辐射选择装置(4，10，16；17；35；48，70，83)以增加在传播经过所述皮肤以后能由所述成像传感器接收的所述波长范围内的辐射强度与没有传播经过所述皮肤就能被所述成像传感器接收的所述波长范围内的辐射强度之间的比率。

2.根据权利要求1所述的毛发检测设备，其特征在于，该辐射选择装置(4，10，16；17；35；48，70，83)能够增加在传播经过所述皮肤(8)至少1mm，并且优选地是至少5mm以后能由所述成像传感器(12；33；74)接收的所述波长范围内的辐射强度与没有传播经过所述皮肤就能被所述成像传感器接收的所述波长范围内的辐射强度之间的比率。

3.根据权利要求1所述的毛发检测设备，其特征在于，在该设备的操作位置，该辐射选择装置(4，10，16；17；35；48，70，83)能够将没有传播经过所述皮肤(8)就能被所述成像传感器(12；33；74)接收的所述波长范围内的辐射强度减小到基本为零。

4.根据权利要求1所述的毛发检测设备，其特征在于，所述预定波长范围包括在从800nm到1100nm的范围或者1500nm到1850nm的范围内。

5.根据权利要求1所述的毛发检测设备，其特征在于，所述源(2；20；30；41；41’；41”；80)包括带有频带边缘在700到1500nm之间的滤波器的白炽灯、红外激光器、或者红外LED。

6.根据权利要求1所述的毛发检测设备，其特征在于，成像传感器(12；33；74)包括CCD照相机或者CMOS传感器。

7.根据权利要求1所述的毛发检测设备，其特征在于，成像传感器(12；33；74)包括具有频带边缘在700到1500nm之间的滤波器。

8.根据权利要求1所述的毛发检测设备，其特征在于，成像传感器(12；33；74)有作为波长的函数的灵敏度，该灵敏度在所述预定波长范围内具有最大值。

9.根据权利要求1所述的毛发检测设备，其特征在于，该源(2；20；30；41；41’；41”；80)能发射线性偏振辐射或者包括包含第一线性偏振器(4)的第一辐射选择装置，其中该成像传感器(12；33；74)包括包含第二线性偏振器(10)的第二辐射选择装置。

10.根据权利要求1所述的毛发检测设备，其特征在于，该辐射选择装置包括围绕成像传感器(12；33；74)和源(2；20；30；41；41’；41”；80)至少之一的环形壁(16，17；35；48，83)，该壁对所述预定波长范围基本上不透明。

11.根据权利要求1所述的毛发检测设备，其特征在于，该辐射选择装置包括围绕该源的基本上不透明的源外壳(17；83)，该源外壳具有用于发射辐射的源窗口(84)，该源窗口可密封地放置在皮肤(8)上。

12.根据权利要求1所述的毛发检测设备，其特征在于，该辐射选择装置包括围绕该成像传感器(33)的基本上不透明的传感器外壳(35)，该传感器外壳具有用于接收辐射的传感器窗口(37)，该传感器窗口可密封地放置在要被辐照的皮肤(8)部分上。

13.根据权利要求1所述的毛发检测设备，其特征在于，该源(2；20；30；41；41’；41”；80)和该成像传感器(12；33；74)容纳在有至少一个用于传送辐射的窗口(53，84)的基本不透明的公共外壳(16；48)中。

14.根据权利要求13所述的毛发检测设备，其特征在于，所述公共外壳(48)有用于发射辐射的源窗口(84)和分开的用于接收辐射的传感器窗口(53)，其中该源窗口和该传感器窗口中的至少一个可密封地放置在皮肤(8)上。

15.根据权利要求14所述的毛发检测设备，其特征在于，所述源窗口(84)和所述传感器窗口(53)之间的距离至少是0.1mm。

16.根据权利要求13所述的毛发检测设备，其特征在于，该设备包括围绕所述源窗口(53)布置的多个所述源(41，41’)。

17.根据权利要求1所述的毛发检测设备，其特征在于，该设备进一步包括用于从所述图像中确定毛发(14)位置和/或方向的图像处理单元(34；76)。

18.一种毛发去除设备，包括根据前述权利要求中一个所述的毛发检测设备。

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