CN219831431U - 光学组件和皮肤处理设备 - Google Patents

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Abstract

本公开的各实施例光学组件和皮肤处理设备。光学组件包括光源、第一棱镜以及第一引导元件和第二引导元件，第一引导元件和第二引导元件具有彼此面对设置的封闭反射面。第一棱镜包括第一表面、与第一表面倾斜的第二表面以及邻接第一表面和第二表面的第三表面。第一引导元件被布置为引导从光源透射的光通过第一棱镜的第一表面。第二引导元件还设置成通过第一棱镜的第二表面接收从第一棱镜的第三表面反射的光，并输出接收到的光以照射皮肤。第一棱镜的第一表面和第二表面分别通过折射率界面与第一引导元件和第二引导元件分离并且用作全内反射面。利用本公开的实施例有利地增加入射在目标上的光通量的量。

Description

光学组件和皮肤处理设备
技术领域
本实用新型涉及一种用于皮肤处理设备中的光学组件，优选地，一种光脱毛设备，更优选地，一种强烈的基于脉冲光的设备。本实用新型还涉及包括光学组件的设备以及在设备中使用该组件的方法。
背景技术
脉冲光可以用于执行毛发或皮肤处理，诸如美容毛发移除。使用诸如灯、灯泡、发光二极管或激光器之类的源来产生光脉冲。其穿透皮肤并且被吸收，例如在毛发的根部中。因此，毛发根部的温度升高。如果温度的升高足够高，则抑制毛发的生长。该方法被称为选择性光热解。
诸如强脉冲光(IPL)设备、照片脱毛设备、皮肤再生设备、光疗设备或疼痛缓解设备的基于光的处理设备通常使用非相干光用于皮肤或毛发处理。例如，IPL技术使用来自例如卤素(例如Xe)的光、相对低的通量(高达6.0 5J/cm2)的闪光灯(与专业设备相比，用于永久光外延、使用超过t10J/cm2的荧光)和相对高的光束发散(例如与激光相比)。
EP 3281598 A1公开了一种用于毛发或皮肤组织的激光诱导光击穿(laserinduced optical breakdown)的激光皮肤处理设备。射束扫描系统使用实现到射束的横向移位的旋转棱镜来扫描射束。光束扫描系统的输出侧处的聚焦系统将入射光束聚焦到组织中的焦斑中。
实用新型内容
本公开的目的是提供光学组件和皮肤处理设备，以至少部分地解决现有技术中存在的上述问题。
本公开的一方面提供了一种光学组件(1)，用于皮肤处理设备，所述光学组件包括：光源(10)；第一棱镜(11)，包括第一表面(111)、与所述第一表面(111)倾斜的第二表面(112)以及邻接所述第一表面(111)和所述第二表面(112)的第三表面(113)；第一引导元件(12)，包括面向彼此设置的封闭反射面(121a、121b)，并且布置成引导从所述光源(10)透射的光穿过所述第一棱镜的所述第一表面(111)；以及第二引导元件(13)，包括封闭反射面(131a、131b)，所述封闭反射面(131a、131b)彼此面对地设置，并且被布置成通过所述第一棱镜(11)的所述第二表面(112)接收从所述第一棱镜的所述第三表面(113)反射的所述光，并输出所接收的所述光以照射所述皮肤(3)，其中所述第一棱镜(11)的所述第一表面(111)和所述第二表面(112)分别通过折射率界面与所述第一引导元件(12) 和所述第二引导元件(13)分离，并且用作全内反射面。
根据一个或多个实施例，其中所述第一棱镜(11)的所述第三表面(113)或所述第二引导元件13的所述反射面131a至少部分地涂覆有反射涂层(R)。
根据一个或多个实施例，其中所述第一引导元件(12)的折射率 n1和/或所述第二引导元件(13)的折射率n2小于所述第一棱镜(11) 的折射率np。
根据一个或多个实施例，其中所述第一光引导元件(12)的所述反射面(121a、121b)和/或所述第二光引导元件(13)的所述反射面 (131a、131b)被设置成与空气接触。
根据一个或多个实施例，其中所述第一引导元件(12)的光出射面(122b)和/或所述第二引导元件(13)的光入射面(132a)分别由间隙(G)与所述第一棱镜(11)的所述第一表面(111)和所述第一棱镜(11)的所述第二表面(112)分离，其中所述间隙相同或不同。
根据一个或多个实施例，其中所述间隙(G)还包括电介质材料 (15)，所述电介质材料(15)具有比所述第一棱镜(11)的折射率更低的折射率。
根据一个或多个实施例，其中所述间隙(G)还包括金属、玻璃或陶瓷颗粒(14)。
根据一个或多个实施例，光学组件还包括第二棱镜(18)，所述第二棱镜(18)具有彼此倾斜的第一表面(181)和第二表面(182) 以及邻接所述第一表面(181)和所述第二表面(182)的第三表面 (183)，其中，所述第二棱镜(18)的所述第三表面(183)可移除地附接或熔合到所述第一棱镜(11)的所述第三表面(113)的一部分或所述第二引导元件13的所述表面131a，并且使得所述第二棱镜 (18)的所述第一表面(181)实质上平行于所述第一棱镜(11)的所述第二表面(112)或所述第二引导元件(13)的所述表面(131b) 设置，和/或其中所述第二棱镜的所述第二表面(182)具有反射涂层 (R)。
根据一个或多个实施例，其中所述第二棱镜的所述第三表面 (183)还包括可变形层(AD)，和/或其中所述第二棱镜的所述第二表面(182)被连接到可移动致动器(A)。
根据一个或多个实施例，光学组件还包括用于通过所述第二棱镜 (18)的所述第一表面(181)使所述目标(3)成像的成像元件(C)。
根据一个或多个实施例，光学组件还包括滤光器(16)和/或绝缘窗口(17)。
根据一个或多个实施例，光学组件还包括与所述第一棱镜(11) 热接触的冷却构件(19)。
本公开的另一方面提供了一种皮肤处理设备(2)，包括根据前述一个或多个实施例所述的光学组件(1)。
根据一个或多个实施例，所述第二引导元件(13)被设置在所述设备(2)的可移除附件(21)中。
利用本公开的实施例有利地增加入射在目标上的光通量的量。
附图说明
图1示出了其中没有折射率变化的基于棱镜的波导。
图2a和2b示出了根据本实用新型的示例性实施例的光学组件1。
图3a-图3d示出了根据本实用新型第二示例性实施例的光学组件 1。
图4a-图4e示出了根据本实用新型第三示例性实施例的光学组件 1。
图5a-图5e示出了根据本实用新型第四示例性实施例的光学组件 1。
图6示出了根据本实用新型的第五示例性实施例的包括光学组件 1的器件2。
图7示出了根据本实用新型第六示例性实施例的光学组件1。
图8a和图8b示出了根据本实用新型的示例性实施例的光学组件 1。
图9示出了根据本实用新型的示例性实施例的方法。
图10示出了根据本实用新型的示例性实施例的包括光学组件1 的设备2。
具体实施方式
提供本说明书中例示的主题以帮助全面理解参照附图公开的本实用新型的各种示例性实施例。
因此，本领域技术人员将认识到，可以在不脱离所要求保护的实用新型的范围的情况下做出本文所描述的示例性实施例的各种改变和修改。特别地，可以实现本实用新型的各个方面的具体特征的组合。通过添加关于本实用新型的另一个方面或实施例描述的特征，可以进一步有利地增强本实用新型的方面或实施例。
此外，与任何特定设备相关联的功能可以是集中式的或分布式的，无论是本地还是远程。计算机程序可以被存储/分布在合适的介质上，诸如与其他硬件一起或作为其他硬件的一部分提供的光学存储介质或固态介质，但也可以以其他形式分布，诸如经由互联网或其他有线或无线电信系统。以下阐述可能是有利：术语“包括”和“包含”以及其衍生物，意味着包括但不限于。另外，由不定冠词“一(a)”或“一个(an)”对元素的引用不排除存在多于一个元素的可能性，而非降低上下文清楚地要求存在元素中的一个和仅一个。不定冠词“一”因此通常意味着“至少一个”。
表述“A、B和C的至少一种”表示“A、B和/或C”，并且如果例如只有B存在就足够了。权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制范围。
在本文中，表面被定义为指各种光学部件的面。本领域技术人员将相同的含义赋予这些术语。
由照明源(一个或多个)发射的用于处理目的的光被称为“处理光”。基于光的处理设备可以包括用于发射未被用作处理光的光的光源。
尽管该方法可能旨在进行美容处理，但本文不排除使用该设备进行药物处理。此外，尽管该方法可以在家中执行，但不言而喻，该方法也可以实际上在工业环境中被利用，例如，在商业美容院中。
本文中使用的术语“用户”还可以用于指使用该设备的人，并且不一定是其皮肤被处理的目标。
术语“引导元件”涵盖具有能够引导光的足够尺寸(长度、宽度或高度彼此相等或不同)的任何元件。这些元件可以是细长的，并且具有诸如矩形、正方形、三角形(例如，棱柱)、梯形、平面、弯曲或平面和弯曲(例如，平凹)等的混合的形状。引导元件12和13可以还包括完全或部分结合的表面(面)。
图2a和图2b示出了根据本实用新型的示例性实施例的光学设备 1的顶部横截面图。所述布置能够被定位在皮肤或毛发处理设备(例如，IPL设备)内。
光学安排器1包括光源10，光源10可以产生用于照射和处理目标3的光。光源10可以产生任何合适或所需波长(或波长范围)和/ 或强度的光脉冲。例如，光源10可以产生可见光、红外(IR)光和/ 或紫外(UV)光。在一个实施例中，装置包括多个光源10。每个光源10可以包括任何合适类型的光源，诸如一个或多个发光二极管 (LED)、(氙)闪光灯、一个或多个激光器(例如，激光二极管、 VCSEL)等。光源10可以在约2.5毫秒(ms)的持续时间内提供具有530-1200纳米(nm)范围内的光谱内容的光脉冲，因为这些波长加热毛发中的黑色素和毛发根旁路，这将毛囊置于休息阶段，从而防止毛发再生。这些波长进一步实现了在毛发与周围真皮之间的吸收的对比，并且确保光被后者最低限度地吸收。在一个实施例中，光源10是宽带光源，其发射在宽光谱的波长或频率的光。
光学装置还包括棱镜(第一棱镜11)，其被布置为接收从光源 10发射的光。第一棱镜11包括第一表面111、与第一表面111倾斜的第二表面112和邻接第一表面111和第二表面112的第三表面113。棱镜的几何形状(例如，棱镜包括比附图中所例示的表面更多的表面)是本领域技术人员所熟知的。在实施例中，第一表面111和第二表面 112可以是直角棱镜的两个正交表面，优选地，直角棱镜，以及第三表面113，倾斜表面(斜边)，其连接正交的第一表面111和第二表面112。这种棱镜配置导致光路弯曲90度，即第一表面111与第二表面112之间的角度。其他棱镜配置导致与它们相应的第一表面111和第二表面112之间的角度相对应的光弯曲角度。第一棱镜11可以由具有合适折射率np的材料制成。
引导元件12和13在图2a和2b中被进一步示为光学组件1的一部分。
例如，引导元件12可以包括表面121a、121b、122a和122b，其中表面121a和121b在第一引导元件12的相对侧上彼此面对，例如在穿过光源10、第一引导元件12和第一棱镜11的轴线L的相对侧上。表面122a和122b在引导元件12的另外两个相对侧上彼此面对并且垂直于所述轴线延伸。表面121a和121b进一步结合(闭合)表面。因此，表面122a和122b沿着相反方向包围引导元件12。表面 121a、121b、122a和122b可以被视为本文的第一引导元件12的顶面、底面和两个侧表面。
第一引导元件12设置在光源与第一棱镜11之间，使得从光源10 发射的光被引导通过第一棱镜11的第一表面111。空气可以作为光源 10与第一引导元件12之间的介质存在，使得从光源10发射的光行进通过空气(折射率n＝1)到第一引导元件12。相对的面向侧表面/面 122a和122b分别作为针对从光源10发射的光的光进入和光出射面。分离第一引导元件12的顶表面121a和侧表面122b的边缘123a可以定位成与分离第一棱镜11的第一表面111和第三表面113的边缘 114a齐平(flush)。分离第一导向元件12的底表面121b和侧表面122b的边缘123b可以被定位成与分离第一棱镜11的第一表面111 和第二表面112的边缘114b齐平。
类似地，边界131a和131b在第二引导元件13的相对侧上彼此面对，例如在穿过第二引导元件13和第一棱镜11的轴线L'的相对侧上。因此，表面131a和131b从相反方向包围引导元件13。第二引导元件13经布置以通过第一棱镜11的第二表面112接收从第一棱镜的第三表面113反射的光并输出其用于照明且借此处理目标3(身体部位，例如皮肤或用户的毛发)。入射在结合表面131a和131b上的光被朝向处理孔口的表面反射。取决于第一引导元件12和第二引导元件13的尺寸，可以在121a、121b和131a、131b处发生多个反射。这样的反射在本文中没有被排除。
在图2a/2b的实施例中，垂直于“轴L”延伸的相对的面对表面 132a和132b分别用作从第一棱镜11的第三表面113反射的光的光进入和光出射面。表面131a、131b、132a和132b可以被认为是本文的第二引导元件13的侧表面、顶面和底面。在一个实施例中，例如如附图7中所示，表面131a和131b可以在倾斜处简单地彼此面对，即不彼此平行。在这种情况下，表面131a可以平分轴线L'并且邻接于平行于轴线L'的表面131b。表面132a可以连接表面131a和131b，使得第二引导元件13采用棱镜的形状。因此，引导元件13包括表面 132b不是必须的。这里，表面131b用作图7所示的光出射面。
分离第二引导元件13的侧表面131a和顶表面132a的边缘133a 可以被定位成与分离第一棱镜11的第一表面111和第二表面112的边缘114b齐平。分离第二引导元件13的侧表面131b和顶表面132a 的边缘133b可以被定位成与分离第一棱镜11的第二表面112和第三表面113的边缘114c齐平。
由于引导元件12的顶表面121a和底表面121b以及引导元件13 的侧表面131a1和131b的结果，从光源10发射的并且从第一棱镜11 的第三表面113反射的光都被限制在相应的引导元件的内部，从而由于光束发散而降低了损耗。这进而增加了入射在目标3上的光通量的量。引导元件12和13的结合表面(例如，由金属、玻璃制成)进一步反射，使得任何发散的处理光被结合的表面反射，并且(重新)朝向第一棱镜11的第一表面111或朝向处理孔径被引导到目标3，进一步增加入射在目标3上的光通量的量。
包括第一棱镜11(例如，实体棱镜)、第一引导元件12和第二引导元件13的多元件(因此包括多个折射界面)光学组件在第一棱镜11的表面111和112处产生折射率变化/差异。为了说明的目的，在图2a中示出了灯10a、10b、10c和10d。从光源10透射的每个光射线在穿过第一棱镜11的第二表面112(其中其再次折射)朝向目标 3之前穿过第一表面111(在该处折射)进入第一棱镜11并且被第三表面113反射。光线10a还可以经由在第二表面112处的反射而间接地入射在第三表面113上。在下面描述的实施例中，该反射可以由第二表面112处的TIR产生。在第三表面113处的反射之后，光线10d 可以经由在第一表面111处的反射间接地到达第二表面112。在下面描述的实施例中，该反射可以由第一表面111处的TIR产生。因为进入第一棱镜11的第一表面111的光线被第三表面113反射并且经由第二表面112透射通过第一棱镜11，所以光学组件1中的光泄漏被减少。因此，朝向目标3的入射光的通量增加。由于处理光的光学路径，进一步保持空间和/或角度均匀性。
在一个实施例中，第一棱镜11的第三表面113还包括反射涂层R，使得入射在第三表面上的处理光在被表面反射的同时经受最小传输损耗。
第一引导元件12和第一棱镜11可以设置成接触(并且因此边缘 123a、114a和边缘123b、114b都是齐平的并且彼此接触)，如图3a- 图3d所示，或者设置为彼此分离，如图2a和图2b所示。类似地，第二引导元件13和第一棱镜11可以设置成接触(并且因此边缘133a、114b和边缘133b、144c都是齐平的并且彼此接触)，或者设置成彼此间隔开。
在一个实施例中，第一引导元件12的侧表面122a和122b以及第二引导元件13的顶表面132a和底表面132b可以进一步打开或关闭。
在开口侧表面/面122a和122b的情况下，第一引导元件12实质上是中空引导元件/波导，使得第一表面111被设置为与作为分离第一棱镜11和光源10的介质的空气(任何流体)接触。类似地，在打开的顶表面132a和底表面132b的情况下，第二引导元件13实质上是中空引导元件，使得第二表面112被设置成与作为分离第一棱镜和设备的处理孔口的介质的空气(流体)接触。如所示，处理光仍然可以被限制在第一引导元件12和第二引导元件13的结合表面之间。中空引导元件允许具有减轻重量的光学组件1，并且因此使得并入有光学组件1的设备2更轻。在实际实施方式中，这种中空引导元件可以是具有反射内表面的管道。这些表面通常包括金属层(例如，通过真空技术沉积在透明基板或金属箔上的层)。
或者，第一引导元件12和第二引导元件13可以是第一引导元件 12的封闭/结合侧表面/面122a、122b的中空元件，以及第二引导元件 13的结合的顶表面132a和底表面132b。在实施方式中，这种引导元件可以是具有反射面的封闭管。在这种情况下，例如，第一引导元件 12的侧表面122b和第二引导元件13的顶表面132a可以分别设置在距第一棱镜11的第一表面111和第二表面112的距离处。
在第一引导元件12的封闭/结合侧表面122a、122b以及第二引导元件13的结合的顶表面132a和底表面132b的情况下，第一引导元件12和第二引导元件13可以是具有适当折射率n1和n2的固体，其中n1与n2相同或不同。第一引导元件12以及第二引导元件13的折射率n1、n2和第一棱镜11的折射率np可以进一步选择成允许第一引导元件12、第二引导元件13和第一棱镜11内的光的全内反射(TIR)，以进一步最小化光学组件1中的传输损耗(光泄漏)。优选地，固体引导元件可以由具有足够高折射率的透明材料制成，以引导由光源10 产生的光束的角分布。
当在由例如具有一定折射率的固体(例如玻璃，n1＝1.5)制成的第一引导元件12中传播的光线10a(或10b-d)以大于临界角θc(相对于垂直于第一引导元件12的顶部121a或底部121b表面延伸的轴/ 法线测量)的角度撞击顶表面121a或底表面121b时发生TIR，顶表面121a或底表面121b用作具有较高折射率的固体与具有较低折射率 (n＝1)的空气之间的分界线(所述表面被设置成与空气接触)与。在这种情况下，光线在表面121a和121b处完全反射。由于TIR，第一引导元件12的反射面处的光透射损耗进一步减小。
当在由固体(例如玻璃，np＝1.5)制成的第一棱镜中传播的光线 10a以大于临界角θc(相对于垂直于第一棱镜的相应表面延伸的轴/ 法线测量的)的角度撞击表面111、112或113时，可以进一步发生 TIR，该表面111、112或113用作具有较高折射率的固体与具有较低折射率的介质(例如，空气、树脂、固体)之间的边界。在这种情况下，光线在表面111、112和113处被完全反射。
在一个实施例中，第一引导元件12的折射率n1可以小于第一棱镜11的折射率np，以满足上述TIR条件。
假设由第一棱镜11的第三表面113反射的光线10d入射在第一棱镜11的第一表面111上并且满足TIR条件，则该光线在第一表面 111处被全内反射，并且因此朝向处理孔口被反向耦合到棱镜。这减少了当光线在被第三表面113反射之后从第一棱镜11通过第一表面 111泄漏到第二引导元件12的情况。作为在第一表面111TIR的结果，这样的光被重定向到表面112，表面112根据这种光的入射角将光进一步透射或反射到表面113。此外，当朝向第一棱镜11引导时，光线 10a、10b、10c或10d在表面122b处不被全内反射。
因此，装置减少了光在朝向处理源10的方向上到第一引导元件的反向耦合，并且进而改善了处理光的均匀性并且增加了被引导到皮肤的光的量。
在另一实施例中，第二引导元件13的折射率n2可以小于第一棱镜11的折射率np。
假设源自第一棱镜11的第一表面111的光线10a入射在第一棱镜11的第二表面112上并且满足TIR条件，该光线(10a)在第二表面112处全内反射到第一棱镜11的第三表面113，该第三表面113 然后可以被第三表面113进一步反射。
在一个实施例中，第一棱镜11的第三表面113可以被设置成与空气接触，以允许在第三表面113处以一定入射角TIR。其可以进一步涂覆有反射涂层R(例如金属层)，其确保由灯具10生成的光束的角分布中的大多数射线被反射，而与在表面113满足TIR条件无关。在一个实施例中，反射涂层可以由折射率低于第一棱镜的材料制成。此外，当在由固体(例如玻璃，n1＝1.5)制成的第二引导元件13中传播的光线10a(或10b-10d)以大于临界角θc的角度(相对于垂直于第二引导元件13的侧表面的轴/法线测量)撞击侧表面131a或131b 时发生TIR，所述侧表面131a或131b用作具有较高折射率的固体与具有较低折射率(n＝1)的空气(所述表面被设置为与空气接触)的分界线。在这种情况下，光线在表面131a和131b处被完全反射。由于TIR，第二引导元件13的反射面处的光传输损耗进一步减小。在具有与第一固体棱镜11的第一表面111和第二表面112接触的空气的中空的第一引导元件12和/或第二引导元件13的情况下，隐含地实现TIR的折射率限制。
除了由光源10朝向目标直接发射的引导处理光之外，光学组件1 还引导从目标散射的光并且经由处理孔口径耦合回到设备中。光学组件1以与处理光类似的方式引导这种光通过第二引导元件13到达第一棱镜11并且进一步引导到第一引导元件12。
(抛物线)反射器22可以被布置在光源10的后面，以将这种光通过第一引导元件12、第一棱镜11和第二引导元件13反向重定向到目标3。反射器22的曲率半径足够大以收集反向散射光并将其反射到第一引导元件12上。反射器22进一步用于重新引导由光源1发射的在反向方向传播的光。
如附图2a和图2b所示，第一引导元件12和第一棱镜11可以通过预定间隙G分离。在这种情况下，第一引导元件12的光出射面122b 和第二引导元件13的光入射面132a分别由第一棱镜的第一表面111 和第二表面112的间隙G分离。这是在第一棱镜11的表面111和112处引入上述折射率变化的实施例。
假设TIR发生在第一引导元件12的表面121a和121b处，以及第二引导元件13的表面131a和131b处，并且光线在第一棱镜的第三表面113处被反射(通过TIR或反射涂层)，每个光线10a、10b、 10c、10d在第一引导元件12的侧表面122b、第一棱镜11的第一表面111和第二表面112以及第二引导元件的表面132a和132b处被折射。光线10a、10b、10c和10d入射在第一棱镜11的第三表面上，并且在入射到其第二表面112或第一表面111上之前从第三表面反射，并且进入第二引导元件13，使得处理光为均匀的，并且光泄漏最小化。由于TIR发生在第一引导元件12的表面121a和121b、第一棱镜11的第三表面113和第二引导元件13的表面131a和131b上，所以在第一和第二引导元件12、13以及第一棱镜11两者处的光泄漏被最小化。
泄漏可发生间隙处，该间隙为分离第一引导元件12的光出射面 122b和第一棱镜11的第一表面111以及第二引导元件13的光入射面 132a和第一棱镜11的第二表面112的间隙。然而，通过减小间隙G 的尺寸(例如，尺寸<100微米，优选地50-100微米，更优选地5-30微米)，可以最小化该泄漏。
尽管根据图2a，第一引导元件12的光出射面122b和第一棱镜11的第一表面111之间的间隙G以及第二引导元件13的光入射面 132a和第一棱镜11的第二表面112被示出为相等，但是这些也可以是不同的。
在一个实施例中，间隙G还包括电介质材料15。电介质的实例是空气(n＝1)、树脂、油等。为了允许第一棱镜11的表面111和 112处的TIR，电介质材料具有比第一棱镜11的折射率低的折射率。在空气(n＝1)与第一固体棱镜11的第一表面111和第二表面112 接触(np>1)的情况下，隐含地实现针对TIR的折射率限制。在该实施方式中，第一引导元件12和第二引导元件13的折射率n1和n2可以小于、等于或大于第一棱镜11的折射率np。
当在与具有较低折射率的介质(空气、树脂)接合的第一棱镜11 的表面111和112处发生TIR时，在较不密集的介质中(例如，在间隙G中)与第一棱镜11的表面111和112相邻地产生渐逝波(场)。这在图4b中示出。渐逝波的强度从相应表面到间隙中指数性地衰减。为了防止渐逝波耦合到第一引导元件12和第二引导元件13，期望将间隙G的大小选择为足够大(例如，几微米)以允许在间隙G中衰减消散波。
在优选实施例中，间隙G被选择为1-100微米，优选为5-30微米以减少光泄漏，以及允许在间隙内衰减消散波。
间隙G还可以包括分散在其中的金属、玻璃和/或陶瓷颗粒。这在图2b中示出。这样的微小颗粒可以由诸如TiO2、Al2O3和AlN的材料构成，并且可以具有1到几十微米的尺寸。这种材料的颗粒是热耐热性的，并且机械强度又导致机械稳定的间隙。此外，它们不吸收相关波长范围内的光以用于光脱毛。因此，对透光率的影响以及因此头发或皮肤处理是可以忽略的。具有微小颗粒(例如＜0.01％)的第一棱镜11的第一表面111a和第二表面112的最小覆盖足以实现所述技术效果。
第一引导元件12和第二引导元件13可以通过诸如模制的方法、借助于具有类似于引导元件的折射率的(聚合物)树脂、或者通过使第一棱镜11的第一表面111和第二表面112与第一引导元件12表面 122b和第二引导元件13的表面133b接触来附接到第一棱镜11，从而确保第一引导元件12、第一棱镜11和第二引导元件13之间的贴合配合。第一棱镜11可以通过使用合适的连接件(例如借助于树脂) 将第三表面113附接到设备2的壳体的一部分或者机械地夹持第一棱镜11的顶部(平行于图2a或图2b的平面)表面115而保持在适当位置。
尽管图2a和图2b示出了具有固体的第一和第二引导元件12和 13的光学组件1，每个引导元件12和13通过间隙G与第一棱镜11 分离，如附图3a-图3d和图4a-图4e所示，根据本实用新型，光学组件1的布置的任何组合都是可能的。因此，以上讨论的与图2a和图 2b相关的实施例可以在任何所公开的实施例图3a-图3d和图4a-图4e 中被组合而没有限制。
图3a示出了光学组件1的示例性实施例，光学组件1包括固体的第一棱镜11和第一引导元件12和第二引导元件13，第一引导元件 12和第二引导元件13是中空波导，使得空气与第一棱镜11的第一表面111和第二表面112接触。
图3b是光学组件1的示例性实施例，其包括固体第一棱镜11、第一引导元件12和第二引导元件13，其中第一引导元件12是中空波导，使得空气与第一棱镜11的第一表面111接触，并且第二引导元件13是被设置成与第一棱镜11的第二表面112接触的固体表面 132a。第二引导元件13的折射率n2可以小于图3b中所示的第一棱镜 11的折射率np。
图3c是光学组件1的示例性实施例，其包括固体第一棱镜11、第一引导元件12和第二引导元件13，其中第二引导元件13是中空波导，使得空气与第一棱镜11的第二表面112接触，并且第一引导元件12是被设置成与第一棱镜11的第一表面111接触的固体表面 122b。第一引导元件12的折射率n1可以小于图3c中所示的第一棱镜 11的折射率np。
图3d是光学组件1的示例性实施例，其包括固体第一棱镜11、固体第一引导元件12和固体第二引导元件13，其中第一引导元件12 的表面122b被设置成与第一棱镜11的第一表面111接触，并且第二引导元件13的表面132a被设置成与第一棱镜11的第二表面112接触。第一引导元件12的折射率n1和第二引导元件13的折射率n2可以小于第一棱镜11的折射率np，如附图3d所示。
图4a是光学组件1的示例性实施例，其包括固体第一棱镜11、固体第一引导元件12和中空第二引导元件13，其中第一引导元件12 通过包括电介质15(空气、树脂等)的间隙G与第一棱镜11的第一表面111分离。第一棱镜11的第二表面112设置成与空气接触。第一引导元件12的折射率n1可小于、等于或大于第一棱镜11的折射率 np。在图4a中，折射率n1被示出为等于折射率np。
图4b是光学组件1的示例性实施例，其包括固体第一棱镜11、中空第一引导元件12和固体第二引导元件13，其中第二引导元件13 通过包括电介质15(空气、树脂等)的间隙G来与第一棱镜11的第二表面112分离。第一棱镜11的第一表面111被设置为与空气接触。第二引导元件13的折射率n2可以小于、等于或大于第一棱镜11的折射率np。在图4b中，折射率n2被示出为等于折射率np。
图4c是光学组件1的示例性实施例，其包括固体第一棱镜11、固体第一引导元件12和固体第二引导元件13，其中第一引导元件12 通过(聚合物)树脂15a来与第一棱镜11的第一表面111分离，并且第二引导元件13也通过(聚合物)树脂15b来与第一棱镜11的第二表面112分离。第一和第二引导元件12、13的折射率n1、n2可以分别小于、等于或大于第一棱镜11的折射率np。在图4c中，折射率 n1和n2被示出为等于折射率np。聚合物树脂15a、15b的折射率nr1、 nr2可以小于第一棱镜11的折射率np。此外，nr1可以与nr2相同或不同。
图4d是光学组件1的示例性实施例，其包括固体第一棱镜11、固体第一引导元件12和固体第二引导元件13，其中第一引导元件12 被设置成与第一棱镜11的第一表面111接触，并且第二引导元件13 通过树脂15b与第一棱镜11的第二表面112分离。第一引导元件12的折射率n1可以小于第一棱镜11的折射率np。树脂15b的折射率nr2可以小于第一棱镜11的折射率np。第二引导元件13的折射率n2可以小于、等于或大于第一棱镜11的折射率np。在图4d中，折射率 n2被示出为等于折射率np。
图4e是光学组件1的示例性实施例，其包括固体第一棱镜11、固体第一引导元件12和固体第二引导元件13，其中第一引导元件12 通过包括空气作为电介质的间隙G来与第一棱镜11的第一表面111 分离，并且第二引导元件13被设置成与第一棱镜11的第二表面112接触。第二引导元件13的折射率n2可以小于第一棱镜11的折射率 np。第一引导元件12的折射率n1可以小于第一棱镜11的折射率np或大于第一棱镜11的折射率np。在图4e中，折射率n1被示出为等于折射率np。假设光源10和第一引导元件之间的介质具有折射率n0，在第一棱镜11的第一表面111和第二表面112与固体接触的实施例中，可以相对于第一引导元件12的折射率n1和第二引导元件13的 n2来计算第一棱镜11的折射率np以满足光学组件1中的TIR条件，如下所示。
np 2≥n0 2+n1 2
np 2≥n0 2+n2 2
例如，在图2a的实施例中，假设从光源10发射的光通过空气行进到第一引导元件12，并且第一引导元件12和第二引导元件13由标准光学玻璃制成，n0＝1，n1＝n2＝1.5，使得棱镜材料的需求是np≥ 1.8。这样的折射率可以在玻璃中实现。
在第一棱镜11的第一表面111和第二表面112与空气接触的实施例中，上述等式中的第一引导元件12的折射率n1或第二引导元件 13的n2被替换为1，即
np 2≥n0 2+1
第一棱镜11的顶表面115和底表面(未示出)通常被设置成与空气不接触或例如通过金属夹具机械地夹持，金属夹具不影响外部折射率和光学组件1的部件之间的折射率的关系。
在第一棱镜11的第一表面111和第二表面112与树脂接触的实施例中，可以相对于聚合物树脂15a的折射率nr1以及聚合物树脂15b 的nr2计算第一棱镜11的折射率np以满足光学组件1中的TIR条件，计算为：
np 2≥n0 2+nr1 2
np 2≥n0 2+nr2 2
例如，在图4c的实施例中，假设从光源10发射的光通过空气行进到第一引导元件12，并且树脂15a和15b的材料被选择为1.4(n<1.4 的树脂同样适用)，n0＝1，nr1＝nr2＝1.4，使得棱镜材料的要求是np≥1.72。可以实现这种折射率(例如，Schott N-SF4)或光学塑料(例如，具有噻蒽部分的聚合物)。
以上实施方式示出了光学组件1，其包括在第一棱镜11和光源 10之间的单个第一引导元件12，以及在第一棱镜11和处理孔口(未示出)之间的单个第二引导元件13。在实施例中，另一光导元件(未示出)可以被设置在第一棱镜11和光源10之间。另外的光导元件可以位于第一引导元件12附近或集成在第一引导元件12内，并且可以是中空的或具有与第一引导元件12的表面121a齐平的边界反射顶表面的固体。类似地，另一光导元件可以被设置在第一棱镜11和处理孔口之间。对另外的引导元件的数量没有限制。通过使用另外的光引导元件，漫射处理光(具有不同传播角)还在光源10和目标3之间被准直。
图5a-图5e示出了还包括滤光器16的光学组件1的多种示意。如上所述，光源10可以发射包括多个波长的光(“非相干/白光”，非单色)。例如，氙闪光灯能够在从紫色到红外(即从低于400nm到高达1700nm)的光谱范围内产生强光。低于530nm的波长被血液中的血红蛋白吸收，可能引起不适和副作用，因此优选该光被过滤掉。此外，在光源10的外表面上产生高电压的情况下，在设备2中可能需要电绝缘体以防止电危险。为了防止不需要的辐射在使用设备2的同时被引导到目标，和/或提供电绝缘，在设备2中使用合适的滤光器。
在图5a中，滤光器16示出为被安装在第二引导元件13的表面 132a上方，靠近处理孔口(未示出)。间隙G，填充有具有合适的折射率(nr<np)的空气或其它电介质，位于滤光器16和第一棱镜11的第二表面112之间，允许在第一棱镜11的第二表面112处的TIR。滤光器16可以具有比第二引导元件13更大的横截面，以便提供更好的电绝缘(例如，通过增加绝缘体的电爬电距离)。为了适应光学组件1中的间隙G，具有滤光器16的实施例可以包括第一棱镜11的第二表面112和第二引导元件13之间的较大(总)间距。在该实施方式中，滤光器16还用作绝缘体。
作为基于棱镜的光学组件1的结果，所述基于棱镜的光学组件1 将光源10和邻近目标3的处理孔口(未图示)定位在非同轴方向上 (例如相对于彼此成90度)，如在以上实施例中所展示，滤光器16 (例如光学滤光器)可备选地被定位成邻近于第一引导元件12或与第一引导元件12集成(图5b、图5c)。这种光学组件1为将附加成像元件(例如，目标的视线中的相机，例如，图2a中的沿着轴线L’或垂直于L’的相机)提供了更大的灵活性，如附图7、附加绝缘体部件等中所示。图5b示出夹在第一棱镜11的第二表面112和第二引导元件13的表面132a之间的透明绝缘窗口(例如，由玻璃制成)17。光学窗口17可以邻近和/或实质上平行于第一棱镜11的第二表面112 设置。取决于窗口的折射率，间隙G可以存在于或者可以不存在于窗口17与第一棱镜11的第二表面112之间。窗口17在设备2的靠近处理孔口的出口处提供电隔离。将间隙G容纳在光学组件1中，具有窗口17的实施例可以包括在第一棱镜11的第二表面112和第二引导元件13之间的较大(总)间距。
在另一个实施例中，光学窗口17或滤光器16可以被设置成邻近和/或实质上平行于第一棱镜11的第一表面111。
图5d和图5e示出了光学组件1的示意图，其中滤光器16被设置在第一棱镜11中。在图5d中，滤光器16被显示为丢弃第一棱镜 11(例如，通过使用掺杂玻璃作为棱镜材料)。在这种情况下，除了将来自光源10的光引导到处理孔口之外，第一棱镜11还用作滤光器。虽然滤光器16阻挡了不期望的光波长，但其对于用于处理的光波长度是透明的。本领域技术人员知道如何选择满足两个目的的合适的滤光器。
在该实施例中，第一棱镜11的第三表面113可以与冷却构件19 (例如，散热器)热接触，使得可以有效地冷却滤光器。这又保护设备2的用户免受在设备操作期间由滤光器16发出的热量的影响。此外，由于热量被有效地通道至冷却构件19，因此滤光器16本身具有较低的温度(值<100℃)。然后可以使用可以承受较低温度的较宽的聚合物材料的选择来制造滤光器。
可将滤光器16设置成与第一棱镜11的第三表面113上的反射涂层R接触，然后将冷却构件附接到其上。
图5e示出了滤光器16可以被部分地设置在第一棱镜11中，滤光器16的外表面与第一棱镜11的第三表面113共存。当被引导到第一棱镜11的第三表面113时，来自光源10的光首先穿过滤光器16。结果，在被第三表面113反射时，光被过滤以在到达目标之前去除不需要的光学波长。期望滤光器16的折射率类似于第一棱镜11的折射率。这减少了棱镜-滤光器界面处的光反射，使得所有入射的处理光通过滤光器16被透射到第三表面113。在光源10与目标(皮肤或毛发)之间，所有光穿过滤光器16两次，朝向第三表面113行进，并且在被反射时远离滤光器16行进。由于这种增加的光程长度，滤光器层可以是(小于)传统直通滤光器的厚度的一半(例如<1mm)。如图5e所示，滤光器16的外表面(和第一棱镜11的第三表面113)可以被设置成通过第三表面113上的反射涂层R来与冷却构件19接触，以提供滤光器的冷却效率。
备选地，滤光器16可以被简单地设置在第一棱镜11的第三表面 113(未示出)上作为涂层。在实施例5d或5e中，滤光器16、可反射涂层R和冷却构件19可以被切割以允许来自设置在冷却构件19近侧的成像元件的光穿过第一棱镜11行进到目标/皮肤。
图6示出了包括在基于光的处理设备2内的光学组件1的示意图。光学组件1可以被容纳在设备2的主体(图10中示出)中。设备2 可包括至少一个附接件21，并且第二引导元件13可备选地被设置在设备2的附接件21中，以用于将从第一棱镜11输出的光引导到目标 3。
图6的光学组件1还包括安装在第一棱镜11的第三表面113上的第二棱镜18(例如，具有直角三角形形状)。第二棱镜18包括彼此倾斜的第一表面181和第二表面182以及邻接第一表面181和第二表面182的第三表面183。第二棱镜18的折射率np’可类似于第一棱镜11的折射率np。
如上所述，第一棱镜11的第三表面113(在其外侧上)还可以包括反射涂层R。第三表面113可以使用该涂层R被完全或部分地涂覆。
第二棱镜18的第三表面183可以被可移除地附接到或熔合到第一棱镜11的第三表面113的未涂覆部分。此外，第二棱镜18的第一表面181a可以被设置为实质上平行于第一棱镜11的第二表面112(垂直于轴线L’)。第二棱镜18的第二表面182还可以包括反射涂层R’(R’＝或R)，使得泄漏到第二棱镜18并且入射在第二表面182上的处理光在表面遭受最小传输损耗。作为该涂层的结果，到达第二棱镜18的表面182的任何光被反射到第一棱镜11中以用于再循环。再循环允许来自光源10的被反射离开各种表面(例如，皮肤、设备的光学部件)的光再次用于处理。
在第二引导元件13被成形为图7中所示的棱镜的备选实施例中，第二棱镜18的(例如，第三表面183)可以被附接到第二引导元件 13的未涂覆表面131a(倾斜表面/斜边)，如附图7中所示。表面131a 可以包括全反射涂层或部分反射涂层R。第二棱镜18的第一表面181 可以实质上平行于第二引导元件13的表面131b设置。第二棱镜18 的第二表面182还可以包括反射涂层，如上面参考图6所提及的。
在图6、图7、图8a和图8b的实施例中，例如相机C的成像元件还可以被安装在第二棱镜18的第一表面181上或邻近第二棱镜18 的第一表面181，以用于对目标(身体部位)成像。第二棱镜18被如此布置以用作相机观察端口以及用于成像光的入口。在图6的实施例中，成像光入射在第一表面181上并透射通过第一表面181，以及被设置在第一棱镜的第三表面113的未涂覆部分上的第二棱镜18的第三表面183，穿过第一棱镜11的第二表面112和第二引导元件13的表面132a和132b以及附件21，到目标3。在图7的实施例中，成像光入射(未示出)在第二棱镜18的第一表面181和第三表面183上，并且透射通过第一表面181和第二棱镜18的第三表面183、、第二引导元件13的表面131b，以到达目标3，该第二棱镜18的第三表面183 被设置在第二引导元件13的表面131a的未涂覆部分上。尽管第二棱镜18被公开为附接到第一棱镜或第二引导元件的反射涂层的未涂覆部分，但这仅仅是优选的特征。
相机C可以被安装在设备2的另一元件上(例如，安装到设备2 的壳体)，只要其被适当地布置为通过第二棱镜18的第一表面181l 对皮肤进行成像即可。因此，其在光学组件1中的位置不限于图6、图7、图8a和图8b的实施例。
图6中的插图示出了第二棱镜18的第一表面181的顶视图。来自相机的成像光(例如，使用LED)可以通过光进入端口(多个)O 进入目标3。通过光输出端口O’重新进入相机的来自目标3的反射光可以被相机C中的成像元件检测到。
可由此获得与处理光脉冲经由其施加到皮肤的设备处理孔口相邻的皮肤的特性(例如，皮肤色素沉着/肤色)。相机C还可以用于检测皮肤接触、毛发计数或设备的位移和运动。例如，如果没有皮肤接触或者不安全的肤色被检测到，则设备被防止闪烁。通过不必在设备中并入专用接触/肤色/运动传感器，这还提供了成本优势。
在配置图5d和图5e的情况下，如所提及的，还可以在滤光器16、冷却构件19和第一棱镜11上的涂层中设置切口或光通道(例如，通过使用适当透射涂层)，例如，通过使滤光器的一部分对于所有可见光是透明的，第一棱镜11的表面113的一部分未被涂覆，以便允许光从成像元件C通过并且到达成像元件C。第二棱镜18还可以被安装在第一棱镜11的第三表面113的未被冷却构件19覆盖的区段上。此外，在图7的实施例中，另外的引导元件还可以被附接到第二引导元件13的表面131b，以引导处理光和成像光到达目标。此外，在该实施例中的成像光的不同光程使得所提及的光通道的存在不是必需的。
图6和图7的实施例的其余方面与上面提到的那些类似，并且为了简洁起见，这里不再重复。
图6、图7、图8a和图8b的实施例可以与图2a、图2b、图3a- 图3d、图4a-图4e、以及图5a-图5e中公开的任何光学组件或可以用于克服上述技术问题的至少一个的任何其他多元件组件进行组合。
如所提及的，第二棱镜18的第三表面183可以被可移除地附接到或熔合到第一棱镜11的第三表面113的未涂覆部分或第二引导元件13的表面131a。当诸如相机C的成像元件被包括在光学组件1中时，这尤其有用。
参考图6的相机配置已经示出了图8a和图8b。还可以将其与参考图7描述的相机配置进行组合。
如附图8a和图8b所示，第二棱镜18的第二表面182(其可以被涂覆有反射涂层R’)被连接到可移动致动器A。在第一操作模式中，如附图8a中所示，致动器A的移动使得第二棱镜18被布置成与第一棱镜11(与其第三表面113)接触。然后，相机C获得目标3的(多个)图像。在该模式中，处理光源10被关闭。换言之，该步骤在使用光脉冲进行目标的处理之前被执行。
第二棱镜18的第三表面183还可以包括弹性/可变形层AD，优选透明硅酮(silicone)层，其与第一棱镜11的第三表面113的未涂覆部分接触。可变形层使得棱镜能够彼此具有良好的光学接触。在实施例中，可变形层的折射率类似于第二棱镜18的折射率np’和第一棱镜11的np。在这种情况下，在如图8a所示的第一操作模式中，致动器A的移动使得第二棱镜18被布置为经由可变形层AD与第一棱镜 11(与其第三表面113)接触。
在目标特性由相机C使用所获得的图像被确认，并且目标通过控制器(图8a/图8b中没有示出)被确定对于基于光的处理是安全的之后，第二操作模式被发起。在第二操作模式中，如图8b所示，致动器A的移动使得第二棱镜18与第一棱镜11断开/不接触。
作为第二操作模式的结果，在第一棱镜11的第三表面113和第二棱镜18的第三表面上的可变形层AD之间形成气隙。由于气隙，高(棱镜11)到低(空气)折射率介质界面被形成在第三表面113 上。因此，来自光源10的大部分光(以及从耦合到设备2的目标3 反射的光)在第一棱镜11的第三表面113处被全内反射，而不损坏第二棱镜18和相机C的泄漏。在该实施例中，气隙用作示例，然而，如上所述，只要其折射率允许第一棱镜11的第三表面113处的TIR，任何流体就可以被包括在间隙中。
在该模式中，可选地，可以禁用相机C，如图8b所示。与缩回的第二棱镜18组合，相机C被进一步保护免受光源10的高强度闪光的影响。
图9示出了根据本实用新型的示例性实施例的用于美容处理的操作设备2的方法。尽管参考图6中所描述的成像元件的结构布置进行了描述，但其可适用于图7的结构布置。
该方法包括提供任何前述实施例的光学组件1。获得目标3的至少一个图像(通过成像元件C或通过外部成像元件/相机)以确定其适用性，从而确定是否执行处理。如果是，则由光学组件1的光源10 发射的光被引导到用于执行处理的目标。
更详细地，在步骤901中，使设备2(主体部分或附件)与目标 3(皮肤)接触以进行处理。在步骤902中，使用合适的皮肤接触传感器来确定在设备2和目标之间接触是否适当地被建立。
如果设备控制器基于传感器输出，确定皮肤与设备接触未被建立，则在步骤902中控制器将控制信号发送到连接到显示器的接口单元，该显示器然后通知用户以将设备2定位成与目标3接触。
如果该设备控制器基于该传感器输出，确定皮肤与该设备接触被建立，则在步骤903中，发送控制信号以激活光学组件1的致动器A。然后，第二棱镜18朝向第一棱镜11的第三表面113的(未涂覆)部分移动，使得可变形层AD与第三表面113的所述部分接触。
在步骤904中，将控制信号发送到光学组件1的相机C。相机C 然后获得目标3(皮肤)的图像，以确定皮肤(目标3)对基于光的处理的适用性。这种适合性可以基于从(多个)图像推断的各种皮肤特性信息，例如皮肤色素沉着/色调来被确定。
专用皮肤接触式传感器可用于检测与皮肤的接触。备选地，相机C可以用于检测皮肤接触。在这种情况下，控制器在步骤902中发送控制信号以激活光学组件1的相机C。该控制器可以在其被用户例如经由显示器激活时发送该信号。相机C获得皮肤的(多个)图像以检测皮肤接触。在这种情况下可以组合步骤902和903。控制器然后可以基于图像聚焦质量和/或锐度来确定是否已经与皮肤建立接触。然后，在步骤904中，控制器可以分析相同或不同的图像以确定皮肤对处理的适合性。
在步骤905中，控制器确定皮肤是否适合处理。如果合适的话，在步骤906中，将控制信号发送到致动器A，以将第二棱镜18移动远离第一棱镜11的第三表面113的未涂覆部分，使得可变形层AD 与第三表面113的所述部分断开。控制信号还可以被发送到相机C，使得其在触发来自光源10的处理脉冲之前被禁用。一旦第二棱镜被缩回(并且相机被禁用)，在步骤908中，发送到光源10的控制信号控制光源10发射处理光脉冲。
在步骤905中，如果控制器确定皮肤不适于处理，则在步骤907 中将控制信号发送到连接到显示器的接口单元，该接口单元然后通知用户将设备2定位在另一目标位置上。该方法然后从步骤901恢复，直到用户完成处理程序。
图10示出了根据本实用新型的示例性实施例的设备2。
设备2包括控制器81，其常规地控制设备2的操作并且使得设备 2能够执行本文描述的方法和技术。
控制器81被配置为将控制信号发送到光源10，使得光源10发射待被引导穿过光学组件1到目标3的光。其还被配置为从成像元件(例如，相机C)接收(多个)图像并且处理所述图像以确定设备2是否与目标3(皮肤)接触。控制器还被配置为激活致动器A，使得成像元件可以获得图像或被保护免受由光源10发射的光的影响，并且分析所获得的(多个)图像以确定皮肤对于光处理的适合性。如果没有建立接触，或者如果确定皮肤不适合处理，则控制器81向连接到显示器83的接口单元82发送信号，该显示器83然后通知用户以重新定位设备2。控制器81还可以实施机器学习ML模型，诸如支持向量机、决策树、随机森林、人工神经网络、深度神经网络或卷积神经网络以执行所提及的分析或确定中的任一个。
控制器81可以用软件和/或硬件以多种方式实现，以执行本文描述的各种功能。控制器81可以包括一个或多个微处理器或数字信号处理器(DSP)，其可以使用软件或计算机程序代码进行编程以执行所需功能和/或控制控制器81的部件以实现所需功能。控制器81可以被实现为用于执行一些功能的专用硬件(例如，放大器、前置放大器、模数转换器(ADC)和/或数模转换器(DAC))和用于执行其他功能的处理器(例如，一个或多个编程的微处理器、控制器、DSP和相关联的电路)的组合。可以在本公开的各种实施例中采用的组件的示例包括但不限于常规微处理器、DSP、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、用于实现神经网络的硬件和/或所谓的人工智能(AI)硬件加速器(即，处理器或专门设计用于可以与主处理器一起使用的AI应用的其他硬件)。
控制器81可以包括存储器单元84或与存储器单元84相关联。存储器单元84可存储数据、信息和/或信号(包括图像)以供控制器 81用于控制设备2的操作和/或执行或进行本文中所描述的方法。在一些实施方式中，存储器单元84存储计算机可读代码，该计算机可读代码可以由控制器81执行，使得控制器81执行一个或多个功能，包括本文描述的方法。在特定实施例中，程序代码可以是用于智能电话、平板计算机、膝上型计算机、计算机或服务器的应用的形式。存储器单元84可以包括任何类型的非暂态机器可读介质，诸如高速缓存或系统存储器，包括易失性和非易失性计算机存储器，诸如随机存取存储器(RAM)、静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、可擦除PROM(EPROM) 和电可擦除PROM(EEPROM)，并且存储器单元可以以存储器芯片、光盘(诸如压缩光盘(CD)、数字通用盘(DVD)或蓝光盘)、硬盘、磁带存储解决方案或固态设备(包括记忆棒、固态驱动器(SSD)、存储卡等)的形式实现。
接口单元82可以包括收发器，该收发器使得能够与其他设备(包括服务器、数据库、用户设备和传感器中的任何一个或多个)进行数据连接和/或数据交换。它可以使用WiFi、蓝牙、Zigbee或任何蜂窝通信协议(包括但不限于全球移动通信系统(GSM)、通用移动电信系统(UMTS)、长期演进(LTE)、高级LTE等)来操作。它还可以包括用于控制任何合适的输入部件的(多个)电路装置，包括但不限于键盘、小键盘、一个或多个按钮、开关或拨号盘、鼠标、触控板、触摸屏、触笔、相机、麦克风等，并且用户界面可以包括任何合适的输出部件，包括但不限于显示单元或显示屏、一个或多个灯或灯元件、一个或多个扬声器、振动元件等。
应当理解，设备2的实际实现可以包括与图10中所示的那些组件类似的附加组件。
与光纤用作波导以将光引导到目标(皮肤)的处理设备相比，在使用基于棱镜的光波导的设备中，需要以相对大的角度(例如90度) 弯曲处理光以将光有效地引导到皮肤。本实用新型的发明人已经认识到，在后者中不总是能够实现这样的引导。例如，如图1所示，光线可以在棱镜处绕过反射，使得它们以不正确的角度入射在波导中。此外，由于一些光线被反射而其他光线未被反射，所以在设备中存在光束/处理光的非均匀的角度和空间分布。这样的光线没有被有效地引导到目标。此外，由于设备的非相干光源特性，发射的光被漫射并由宽范围的传播角表征。本实用新型的目的是提供一种光学组件，以使用基于棱镜的光波导来有效地引导这种漫射光，确保处理光的均匀性，并且进而改善设备处理效率。本实用新型的另一个目的是在通过波导引导光的同时减少光泄漏。
如图1所示，另一个问题是，虽然使用基于棱镜的波导，但是即使在棱镜中经历反射之后，一些入射光/射线也可以被重定向到处理源。这可能发生在光线入射在棱镜的反射面上的次优位置上时，例如在棱镜斜边的上部上。本实用新型的另一目的是提供一种光学组件，其通过减少光的这样的反向传播而增加朝向目标引导的入射光的通量。
另外，在处理之前，期望获得与设备处理孔口相邻定位的皮肤/ 目标的特性(例如，色素沉着)，处理光脉冲通过该设备处理孔口施用于皮肤。同样期望例如皮肤接触检测、头发计数或设备的位移和运动的其他方面。例如，如果没有检测到皮肤接触或不安全的肤色，则防止设备闪烁。本实用新型的又一个目的是提供一种光学组件，其便于结合能够执行这些功能的另外的光学元件。根据一个方面，提供了一种用于在皮肤处理设备中使用的光学组件。光学组件包括光源、第一棱镜以及第一引导元件和第二引导元件，第一引导元件和第二引导元件具有彼此相对设置或面向彼此的结合/封闭的反射面。第一棱镜包括第一表面、与第一表面倾斜的第二表面以及邻接第一表面和第二表面的第三表面。第一引导元件被设置为引导从光源通过第一棱镜的第一表面传输到其第三表面的光。第二引导元件还设置成通过第一棱镜的第二表面接收从第一棱镜的第三表面反射的光，并输出接收的光以照射目标/身体部位(皮肤)。第一棱镜的第一表面和第二表面分别通过折射率界面与第一引导元件和第二引导元件分离。换句话说，存在与棱镜材料不同的、与第一表面和第二表面中的每一个接触的材料。第一表面和第二表面是全内反射面。根据另一方面，提供了一种用于使用光学组件来执行目标的美容或非治疗性处理的方法。
根据一个方面，第一棱镜的第三表面或第二引导元件的表面至少部分地涂覆有例如在外侧上的反射涂层。根据一个方面，第一棱镜和 /或第一光引导元件和/或第二光引导元件是全内反射(TIR)引导元件。当第一棱镜用作TIR元件时，第一棱镜的第一表面和/或第二表面设置成与折射率小于第一棱镜的折射率np的介质(例如，相邻引导元件的材料)接触。
第一棱镜的第三表面还可以与折射率较低的介质(空气或反射涂层)接触。当第一引导元件或第二引导元件用作TIR元件时，第一光引导元件的反射面和/或第二引导元件的反射面设置成与空气(折射率较低的介质)接触。
根据一个方面，第一引导元件的光出射面和/或第二引导元件的光入射面分别以预定间隙与第一棱镜的第一表面和第一棱镜的第二表面分离。间隙还包括电介质材料，其中电介质材料具有比第一棱镜的折射率更低的折射率。间隙还可以包括金属、玻璃和/或陶瓷颗粒。
根据一个方面，光学组件还包括第二棱镜，该第二棱镜具有彼此倾斜的第一表面和第二表面以及邻接第一表面和第二表面的第三表面，其中第二棱镜的第三表面可移除地附接到或熔合到第一棱镜的第三表面的一部分或第二引导元件的反射面，并且使得第二棱镜的第一表面实质上平行于第一棱镜的第二表面设置。第二棱镜的第二表面可以包括反射涂层，例如在其外侧上。第二棱镜的第三表面还可包括可变形层，诸如透明硅树脂层。第二棱镜的第二表面可以被连接到可移动致动器。
根据一个方面，光学组件还包括用于通过第二棱镜的第一表面对目标进行成像的成像元件。为此目的，成像元件可以被安装在光学组件的第一表面或另一合适的部件上。
根据一个方面，提供了光学组件中的滤光器和/或绝缘窗口。冷却构件还设置成与第一棱镜热接触。
根据一个方面，提供了一种包括上述光学组件的设备，其适于处理用户的身体部位/皮肤。根据一个方面，第二引导元件被设置在设备的可移除附件中。
根据一个方面，提供了一种用于执行皮肤的美容或非治疗性处理的计算机实现的方法。该方法包括提供如所提及的光学组件，基于由光学组件的成像元件获得的至少一个图像来确定是否执行处理，并且如果是，则将由光学组件的光源发射的光引导到目标以执行处理。
参考本文中所描述的实施例，这些和其它方面以及其它优点将从本文中所描述的实施例变得显而易见且阐明。
本文所公开的尺寸和值不应被理解为严格限于所引用的精确数值。相反，除非另外指明，否则每个这样的尺寸旨在表示所述值以及围绕该值功能上等同的近似值。此外，除非另外指明，否则本文提及的尺寸使用本领域技术人员已知的常见实验室测量技术来测量。
本公开的一方面提供了一种用于对目标(3)执行美容处理的方法，方法包括以下步骤：提供根据一个或多个实施例的设备(2)；通过设置在设备(2)内的成像元件(C)获得目标(3)的至少一个图像；基于目标(3)的至少一个图像来确定是否执行处理；以及基于确定，将由设备(2)的光学组件(1)的光源(10)发射的光引导到用于执行处理的目标。
虽然已经利用上述示例性实施例描述了本公开，但是本领域技术人员可以建议各种改变和修改。本公开旨在涵盖落入权利要求的范围内的这样的改变和修改。

Claims (14)

1.一种光学组件(1)，其特征在于，用于皮肤处理设备，所述光学组件包括：
光源(10)；
第一棱镜(11)，包括第一表面(111)、与所述第一表面(111)倾斜的第二表面(112)以及邻接所述第一表面(111)和所述第二表面(112)的第三表面(113)；
第一引导元件(12)，包括面向彼此设置的封闭反射面(121a、121b)，并且布置成引导从所述光源(10)透射的光穿过所述第一棱镜的所述第一表面(111)；以及
第二引导元件(13)，包括封闭反射面，所述反射面彼此面对地设置，并且被布置成通过所述第一棱镜(11)的所述第二表面(112)接收从所述第一棱镜的所述第三表面(113)反射的所述光，并输出所接收的所述光以照射所述皮肤，
其中所述第一棱镜(11)的所述第一表面(111)和所述第二表面(112)分别通过折射率界面与所述第一引导元件(12)和所述第二引导元件(13)分离，并且用作全内反射面。
2.根据权利要求1所述的光学组件，其特征在于，所述第一棱镜(11)的所述第三表面(113)或所述第二引导元件(13)的所述反射面至少部分地涂覆有反射涂层(R)。
3.根据权利要求1或2所述的光学组件，其特征在于，所述第一引导元件(12)的折射率n1和/或所述第二引导元件(13)的折射率n2小于所述第一棱镜(11)的折射率np。
4.根据前述权利要求中任一项所述的光学组件，其特征在于，所述第一引导元件(12)的所述反射面和/或所述第二引导元件(13)的所述反射面被设置成与空气接触。
5.根据前述权利要求中任一项所述的光学组件，其特征在于，所述第一引导元件(12)的光出射面(122b)和/或所述第二引导元件(13)的光入射面(132a)分别由间隙(G)与所述第一棱镜(11)的所述第一表面(111)和所述第一棱镜(11)的所述第二表面(112)分离，其中所述间隙相同或不同。
6.根据权利要求5所述的光学组件，其特征在于，所述间隙(G)还包括电介质材料(15)，所述电介质材料(15)具有比所述第一棱镜(11)的折射率更低的折射率。
7.根据权利要求5或6所述的光学组件，其特征在于，所述间隙(G)还包括金属、玻璃或陶瓷颗粒(14)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的光学组件，其特征在于，还包括第二棱镜(18)，所述第二棱镜(18)具有彼此倾斜的第一表面和第二表面以及邻接所述第一表面和所述第二表面的第三表面，
其中，所述第二棱镜(18)的所述第三表面可移除地附接或熔合到所述第一棱镜(11)的所述第三表面(113)的一部分或所述第二引导元件(13)的表面，并且使得所述第二棱镜(18)的所述第一表面实质上平行于所述第一棱镜(11)的所述第二表面(112)或所述第二引导元件(13)的所述表面设置，和/或
其中所述第二棱镜的所述第二表面具有反射涂层(R)。
9.根据权利要求8所述的光学组件，其特征在于，所述第二棱镜的所述第三表面还包括可变形层(AD)，和/或其中所述第二棱镜的所述第二表面被连接到可移动致动器(A)。
10.根据权利要求8或9所述的光学组件，其特征在于，还包括用于通过所述第二棱镜(18)的所述第一表面使目标(3)成像的成像元件(C)。
11.根据前述权利要求中任一项所述的光学组件，其特征在于，还包括滤光器(16)和/或绝缘窗口(17)。
12.根据权利要求11所述的光学组件，其特征在于，还包括与所述第一棱镜(11)热接触的冷却构件(19)。
13.一种皮肤处理设备(2)，其特征在于，包括根据前述权利要求中任一项所述的光学组件(1)。
14.根据权利要求13所述的皮肤处理设备，其特征在于，所述第二引导元件(13)被设置在所述设备(2)的可移除附件(21)中。
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