RU2785943C2

RU2785943C2 - Manual personal hygiene device with optical element (options)

Info

Publication number: RU2785943C2
Application number: RU2020126596A
Authority: RU
Inventors: Дэвид СТОРЧ; Андреас ГАРДЕБАК; Реган Старки ФОСТЕР
Original assignee: Конинклейке Филипс Н.В.
Priority date: 2018-01-10
Filing date: 2019-01-02
Publication date: 2022-12-15

Abstract

FIELD: personal hygiene.

SUBSTANCE: present invention relates to systems and methods for distribution of light emitted by a source inside a case of a manual personal hygiene device. The manual device contains: a case; at least one light source located inside the case and made with the possibility of light emission in at least the first direction; an optical element containing an inner surface facing the specified at least one light source and an outer surface opposite to the inner surface, wherein the optical element is made with the possibility of light transmission from the light source; and a set of laser-induced modifications of shapes of surface, formed on the outer surface or inside the optical element and made with the possibility of change in light transmission through the optical element.

EFFECT: increase in uniformity of emission in conditions of limited space, addition of light-adapting laser-induced modifications of surface shapes in conditions of a limited space and flexibility of radiation modifications.

17 cl, 10 dwg

Description

Область техникиTechnical field

[0001] Настоящее изобретение в основном относится к системам и способам распределения света, излучаемого из одного или более источников света внутри корпуса ручного устройства, с использованием улучшенного лазером оптического элемента для обеспечения достаточно распределенного света в пределах ограниченного пространства.[0001] The present invention generally relates to systems and methods for distributing light emitted from one or more light sources within a handheld device housing using a laser-enhanced optical element to provide sufficiently distributed light within a limited space.

Уровень техникиState of the art

[0002] Устройства личной гигиены содержат осветительные элементы для обеспечения некой формы связи с пользователем. Например, некоторые зубные щетки, содержащие светоизлучающие диоды (СИД), выполнены с возможностью внутреннего отражения излучаемого света вдоль внутренней части устройства и излучения рассеянного свечения через заданные открытые участки в наружной оболочке устройства для обеспечения обратной связи с пользователем. Другие устройства содержат одно или более световых колец для обеспечения визуальной подсказки.[0002] Personal care devices include lighting elements to provide some form of communication with the user. For example, some toothbrushes incorporating Light Emitting Diodes (LEDs) are configured to internally reflect emitted light along the inside of the device and emit diffuse light through predetermined open areas in the outer shell of the device to provide feedback to the user. Other devices contain one or more light rings to provide a visual cue.

[0003] Однако из-за ограничений по стоимости и пространству такие системы ограничены типом и/или количеством оптических источников и оптических элементов, и свет СИД не может быть достаточно распределен за счет рассеяния в объеме. Соответственно, под разными углами обзора интенсивность света неоднородная. Например, по мере вращения устройство вдоль его основной оси видны чередующиеся яркие и темные пятна. Темные пятна указывают на пространства между СИД. Кроме того, добавить функции адаптации света не так-то просто.[0003] However, due to cost and space constraints, such systems are limited by the type and/or number of optical sources and optical elements, and LED light cannot be sufficiently distributed due to volume scattering. Accordingly, at different viewing angles, the light intensity is non-uniform. For example, as the device rotates along its main axis, alternating bright and dark spots are visible. Dark spots indicate spaces between LEDs. In addition, adding light adaptation functions is not so easy.

[0004] Как правило, для способствования распределению света СИД используют дополнительные СИД, отдельные оптические элементы, осажденные из паровой фазы отражающие слои или экраны и/или маски. Однако такие системы дорогостоящие и/или для их изготовления требуются значительное пространство и тактильный доступ к участкам и/или маскам экрана. Такие типичные системы также требуют специальной инструментальной оснастки и производственных процессов, так что экраны и маски невозможно легко изменить при изготовлении.[0004] Typically, additional LEDs, separate optical elements, vapor-deposited reflective layers or screens, and/or masks are used to aid in LED light distribution. However, such systems are expensive and/or require significant space and tactile access to areas and/or screen masks to manufacture. Such typical systems also require special tooling and manufacturing processes such that screens and masks cannot be easily modified during manufacture.

[0005] Соответственно, в данной области техники существует потребность в системах и способах обеспечения ручных устройств, содержащих минимальное количество источников света и оптических элементов, выполненных с возможностью достижения достаточно распределенного света для создания визуально однородного света.[0005] Accordingly, there is a need in the art for systems and methods for providing hand-held devices containing a minimum number of light sources and optics configured to achieve sufficiently distributed light to produce visually homogeneous light.

[0005а] В US 2012/137454 раскрыта зубная щетка, имеющая по меньшей мере два СИД, по меньшей мере один из которых освещает утонченную часть, а также необязательно головку и концы щетинок, прикрепленных к головке.[0005a] US 2012/137454 discloses a toothbrush having at least two LEDs, at least one of which illuminates the fin and optionally the head and the ends of the bristles attached to the head.

[0005b] В WO 2017/129509 раскрыто устройство для очистки ротовой полости, выполненное с возможностью обеспечения в реальном времени обратной связи с пользователем с использованием визуального индикатора устройства.[0005b] WO 2017/129509 discloses a device for cleaning the oral cavity, configured to provide real-time feedback to the user using a visual indicator of the device.

[0005с] В US 2017/146214 раскрыто средство для гигиены полости рта, имеющее индикаторный элемент.[0005c] US 2017/146214 discloses an oral hygiene product having an indicator element.

Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the essence of the invention

[0006] Настоящее изобретение относится к обладающим признаками изобретения системам и способам для изменения передачи света, излучаемого из одного или более источников света, в пределах корпуса ручного устройства с использованием оптического элемента, улучшенного лазерно-индуцированными модификациями. Например, оптический элемент может представлять собой световое кольцо, а внутренняя поверхность светового кольца, обращенная к источнику света, может быть модифицирована для изменения угла падения света входящих световых лучей от СИД. Модифицированная поверхность вызывает оптическое рассеяние на поверхности прихода, что может дополнительно увеличить рассеяние света, формируемого за счет рассеяния объемным материалом внутри оптического элемента. Полимерная поверхность оптического элемента может быть модифицирована путем применения достаточного количества тепловой энергии от лазера для оплавления поверхности. Модифицированная поверхность может содержать, например, одну или более имеющих форму язвин модификаций. Массив имеющих форму язвин лазерно-индуцированных модификаций в непосредственной близости действует как множество крошечных выпуклых линз, которые способствуют рассеянию входящих световых лучей СИД. В качестве другого примера внутренняя поверхность может быть модифицирована для включения затемненных областей, которые поглощают больше света (чем незатененные области), для частичной блокировки прохождения света через оптический элемент. Затемненные области могут быть сформированы лазерной энергией и частотой в комбинации с одной или более подходящих полимерных добавок для формирования термохимической карбонизации, называемой также обугливанием. Оптический элемент может быть модифицирован для включения одного или более участков оплавления и/или одной или более затемненных областей для изменения прозрачности и эффекта рассеяния оптического элемента.[0006] The present invention relates to inventive systems and methods for changing the transmission of light emitted from one or more light sources within the body of a handheld device using an optical element enhanced with laser-induced modifications. For example, the optical element may be a light ring, and the inner surface of the light ring facing the light source may be modified to change the light incidence angle of the incoming light beams from the LED. The modified surface causes optical scattering at the arrival surface, which can further increase the scattering of light formed due to scattering by the bulk material inside the optical element. The polymer surface of an optical element can be modified by applying sufficient thermal energy from a laser to melt the surface. The modified surface may comprise, for example, one or more pitted modifications. The array of pitted laser-induced modifications in close proximity acts as many tiny convex lenses that help scatter incoming LED light beams. As another example, the inner surface may be modified to include shaded areas that absorb more light (than unshaded areas) to partially block light from passing through the optical element. The dark areas can be formed with laser energy and frequency in combination with one or more suitable polymeric additives to form a thermochemical carbonization, also referred to as charring. The optical element may be modified to include one or more melts and/or one or more dark areas to change the transparency and scattering effect of the optical element.

[0007] Преимущество систем и способов, описанных в настоящем документе, состоит в том, что улучшенный лазером оптический элемент может решать проблему, связанную с вопросами неоднородности светодиодных источников света в условиях ограничений тесного пространства и без дорогостоящих дополнительных компонентов.[0007] An advantage of the systems and methods described herein is that the laser-enhanced optical element can address the issue of non-uniformity of LED light sources within the constraints of tight space and without expensive additional components.

[0008] Другое преимущество систем и способов, описанных в настоящем документе, заключается в том, что адаптирующие свет лазерно-индуцированные модификации могут быть добавлены в очень маленьких пространствах, где традиционные решения для сборки невозможны.[0008] Another advantage of the systems and methods described herein is that light-adapting laser-induced modifications can be added in very small spaces where traditional assembly solutions are not possible.

[0009] Еще одним преимуществом систем и способов, описанных в настоящем документе, является то, что улучшенный лазером оптический элемент обеспечивает гибкость модификации конечного выхода почти сразу же, делая возможными уникальные рабочие характеристики света в каждом изготовляемом изделии.[0009] Another advantage of the systems and methods described herein is that the laser-enhanced optical element provides the flexibility to modify the final output almost immediately, enabling unique light performance in each manufactured product.

[0010] В общем, в соответствии с одним аспектом предложено ручное устройство. Ручное устройство содержит: корпус; по меньшей мере один источник света, расположенный внутри корпуса и выполненный с возможностью излучения света по меньшей мере в первом направлении; оптический элемент, содержащий внутреннюю поверхность, обращенную к указанному по меньшей мере одному источнику света, и наружную поверхность, противоположную внутренней поверхности, причем оптический элемент выполнен с возможностью передачи света от источника света; и множество лазерно-индуцированных модификаций, образованное на внутренней поверхности или внутри оптического элемента и выполненное с возможностью изменения передачи света через оптический элемент.[0010] In general, in accordance with one aspect, a handheld device is provided. The handheld device comprises: a housing; at least one light source located inside the housing and configured to emit light in at least a first direction; an optical element comprising an inner surface facing said at least one light source and an outer surface opposite the inner surface, the optical element being configured to transmit light from the light source; and a plurality of laser-induced modifications formed on the inner surface or inside the optical element and configured to change the transmission of light through the optical element.

[0011] В соответствии с вариантом реализации множество лазерно-индуцированных модификаций выполнено с возможностью обеспечения однородного распределения света на наружной стороне оптического элемента.[0011] According to an embodiment, a plurality of laser-induced modifications are configured to provide uniform light distribution on the outside of the optical element.

[0012] В соответствии с вариантом реализации множество лазерно-индуцированных модификаций выполнено с возможностью обеспечения неоднородного распределения или адаптированного распределения света на наружной стороне оптического элемента.[0012] According to an embodiment, a plurality of laser-induced modifications are configured to provide a non-uniform distribution or adapted distribution of light on the outside of the optical element.

[0013] В соответствии с вариантом реализации оптический элемент содержит объемный рассеивающий материал для создания эффекта рассеяния объемным материалом при прохождении света через оптический элемент, а множество лазерно-индуцированных модификаций обеспечивает поверхностное рассеяние света при прохождении света через оптический элемент.[0013] According to an embodiment, the optical element comprises a bulk scattering material to create a scattering effect by the bulk material as light passes through the optical element, and a plurality of laser-induced modifications provide surface light scattering as light passes through the optical element.

[0014] В соответствии с вариантом реализации множество лазерно-индуцированных модификаций содержит имеющие форму язвин модификации.[0014] According to an embodiment, the plurality of laser-induced modifications comprise pit-shaped modifications.

[0015] В соответствии с вариантом реализации распределение множества лазерно-индуцированных модификаций на внутренней поверхности является переменным.[0015] According to an embodiment, the distribution of a plurality of laser-induced modifications on the inner surface is variable.

[0016] В соответствии с вариантом реализации множество лазерно-индуцированных модификаций содержат одну или более обугленных точек.[0016] According to an embodiment, a plurality of laser-induced modifications comprise one or more charred dots.

[0017] В соответствии с вариантом реализации одна или более обугленных точек блокируют передачу одной или более соответствующих частей света, излучаемого из указанного по меньшей мере одного источника света, через оптический элемент.[0017] According to an embodiment, one or more charred dots block transmission of one or more respective portions of light emitted from said at least one light source through the optical element.

[0018] В соответствии с вариантом реализации одну или более обугленных точек формируют посредством лазерной энергии в сочетании с одной или более полимерных добавок.[0018] According to an embodiment, one or more charred dots are formed by laser energy in combination with one or more polymeric additives.

[0019] В соответствии с вариантом реализации по меньшей мере один источник света представляет собой светоизлучающий диод.[0019] According to an embodiment, at least one light source is a light emitting diode.

[0020] В общем, в соответствии с другим аспектом предложено ручное устройство. Ручное устройство содержит: корпус; по меньшей мере один источник света, расположенный внутри корпуса и выполненный с возможностью излучения света по меньшей мере в первом направлении; оптический элемент, содержащий внутреннюю поверхность, обращенную к указанному по меньшей мере одному источнику света, наружную поверхность, противоположную внутренней поверхности, верхнюю поверхность, обращенную во втором направлении, отличном от первого направления, и нижнюю поверхность, противоположную верхней поверхности, причем оптический элемент выполнен с возможностью передачи света от источника света; и множество лазерно-индуцированных модификаций, образованное на верхней поверхности или внутри оптического элемента и выполненное с возможностью изменения передачи света через оптический элемент.[0020] In general, according to another aspect, a handheld device is provided. The handheld device comprises: a body; at least one light source located inside the housing and configured to emit light in at least a first direction; an optical element comprising an inner surface facing said at least one light source, an outer surface opposite the inner surface, an upper surface facing in a second direction different from the first direction, and a lower surface opposite the upper surface, wherein the optical element is made with the ability to transmit light from a light source; and a plurality of laser-induced modifications formed on the upper surface or inside the optical element and configured to change the transmission of light through the optical element.

[0021] В соответствии с вариантом реализации множество лазерно-индуцированных модификаций выполнено с возможностью обеспечения однородного распределения света на наружной стороне оптического элемента.[0021] According to an embodiment, a plurality of laser-induced modifications are configured to provide uniform light distribution on the outside of the optical element.

[0022] В соответствии с вариантом реализации множество лазерно-индуцированных модификаций выполнено с возможностью обеспечения неоднородного распределения или адаптированного распределения света на наружной стороне оптического элемента.[0022] In accordance with an embodiment, a plurality of laser-induced modifications are configured to provide a non-uniform distribution or adapted distribution of light on the outside of the optical element.

[0023] В соответствии с вариантом реализации множество лазерно-индуцированных модификаций содержит ребра, выполненные с возможностью направления света от вектора яркого пятна СИД указанного по меньшей мере одного источника света.[0023] According to an embodiment, the plurality of laser-induced modifications comprises fins configured to direct light from an LED bright spot vector of said at least one light source.

[0024] В соответствии с вариантом реализации множество лазерно-индуцированных модификаций содержит круговые линии с центром на векторе яркого пятна СИД указанного по меньшей мере одного источника света.[0024] According to an embodiment, the plurality of laser-induced modifications comprises circular lines centered on the LED bright spot vector of said at least one light source.

[0025] Используемый в целях настоящего описания термин «контроллер» применяется, как правило, для описания различных устройств, относящихся к работе личного ручного устройства, системы или способа. Контроллер может быть реализован множеством способов (например, с использованием специализированного оборудования) для выполнения различных функций, обсуждаемых в настоящем документе. «Процессор» является одним примером контроллера, использующего один или более микропроцессоров, которые могут быть запрограммированы с использованием программного обеспечения (например, микрокода) для выполнения различных функций, обсуждаемых в настоящем документе. Контроллер может быть осуществлен с использованием или без использования процессора, и также может быть осуществлен в виде сочетания специализированного оборудования для выполнения некоторых функций и процессора (например, в виде одного или более программируемых микропроцессоров и связанной с ними схемой) для выполнения других функций. В число примеров компонентов контроллера, которые могут быть использованы в различных вариантах реализации настоящего изобретения, входят без ограничений обычные микропроцессоры, специализированные интегральные схемы (ASIC) и программируемые пользователем вентильные матрицы (FPGA).[0025] Used for the purposes of this description, the term "controller" is used, as a rule, to describe various devices related to the operation of a personal hand-held device, system or method. The controller can be implemented in a variety of ways (eg, using dedicated hardware) to perform the various functions discussed herein. A "processor" is one example of a controller using one or more microprocessors that can be programmed using software (eg, microcode) to perform the various functions discussed herein. The controller may be implemented with or without the use of a processor, and may also be implemented as a combination of specialized hardware to perform some functions and a processor (eg, one or more programmable microprocessors and associated circuitry) to perform other functions. Examples of controller components that may be used in various embodiments of the present invention include, without limitation, conventional microprocessors, application specific integrated circuits (ASICs), and field programmable gate arrays (FPGAs).

[0026] В различных реализациях процессор или контроллер может быть связан с одним или более носителями для хранения информации (обычно упоминаемыми в настоящем документе как «память», например, энергозависимая или энергонезависимая память компьютера). В некоторых вариантах реализации носители для хранения информации могут быть закодированы с помощью одной или более программ, которые при исполнении одним или более процессоров и/или контроллеров, выполняют по меньшей мере некоторые из функций, обсуждаемых в настоящем документе. Различные носители для хранения информации могут быть зафиксированы внутри процессора или контроллера или могут быть выполнены с возможностью переноса, чтобы одну или более хранящихся на них программ можно было загружать в процессор или контроллер для осуществления различных аспектов настоящего изобретения, обсуждаемых в настоящем документе. Используемые в настоящем документе термины «программа» или «компьютерная программа» в общем смысле относятся к любому типу компьютерного кода (например, к программному обеспечению или микрокоду), который может быть использован для программирования одного или более процессоров или контроллеров.[0026] In various implementations, a processor or controller may be associated with one or more storage media (commonly referred to herein as "memory", eg, computer volatile or non-volatile memory). In some embodiments, storage media may be encoded with one or more programs that, when executed by one or more processors and/or controllers, perform at least some of the functions discussed herein. Various storage media may be fixed within the processor or controller or may be portable so that one or more programs stored thereon can be downloaded to the processor or controller to implement the various aspects of the present invention discussed herein. As used herein, the terms "program" or "computer program" generally refer to any type of computer code (eg, software or microcode) that can be used to program one or more processors or controllers.

[0027] Термин «источник света» следует понимать, как относящийся к любому одному или более из самых разных источников излучения, в том числе, без ограничений, источники на основе СИД (включая один или более СИД, как определено выше), источники накаливания (например, лампы накаливания, галогенные лампы), флуоресцентные источники, фосфоресцентные источники, источники с разрядом высокой интенсивности (например, натриевые, ртутные и металлогалогенные лампы), лазер и другие типы электролюминесцентных источников.[0027] The term "light source" should be understood to refer to any one or more of a wide variety of radiation sources, including, without limitation, LED-based sources (including one or more LEDs as defined above), incandescent sources ( eg incandescent lamps, halogen lamps), fluorescent sources, phosphorescent sources, high intensity discharge sources (eg sodium, mercury and metal halide lamps), laser and other types of electroluminescent sources.

[0028] Используемый в целях настоящего описания термин «СИД» следует понимать, как включающий любой электролюминесцентный диод или основанную на инжекции/переходе носителей систему другого типа, которая способна формировать излучение в ответ на электрический сигнал. Таким образом, термин СИД включает, без ограничений, различные основанные на полупроводниках структуры, которые излучают свет в ответ на электрический ток, светоизлучающие полимеры, органические светоизлучающие диоды (ОСИД), лазерные диоды, электролюминесцентные ленты и т.п. Следует понимать, что термин СИД не ограничивает тип физического и/или электрического исполнения СИД.[0028] As used herein, the term "LED" should be understood to include any electroluminescent diode or other type of carrier injection/transfer system that is capable of emitting radiation in response to an electrical signal. Thus, the term LED includes, without limitation, various semiconductor-based structures that emit light in response to electric current, light emitting polymers, organic light emitting diodes (OLEDs), laser diodes, electroluminescent tapes, and the like. It should be understood that the term LED does not limit the type of physical and/or electrical implementation of the LED.

[0029] Следует понимать, что все сочетания вышеупомянутых понятий и дополнительных понятий, обсуждаемых более подробно ниже (при условии, что такие понятия не являются взаимно несовместимыми), рассматриваются как часть объекта настоящего изобретения, раскрытого в настоящем документе. В частности, все сочетания заявленного объекта изобретения в конце данного описания рассматриваются как часть патентоспособного объекта изобретения, раскрытого в настоящем документе.[0029] It should be understood that all combinations of the above concepts and additional concepts discussed in more detail below (provided that such concepts are not mutually incompatible) are considered part of the subject matter of the present invention disclosed herein. In particular, all combinations of the claimed subject matter at the end of this specification are considered part of the patentable subject matter disclosed herein.

[0030] Эти и другие особенности настоящего изобретения очевидны из вариантов реализации, описанных в дальнейшем в этом документе, и будут пояснены со ссылкой на данные варианты реализации.[0030] These and other features of the present invention are apparent from the embodiments described hereinafter and will be explained with reference to these embodiments.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

[0031] На чертежах аналогичные номера позиций, как правило, относятся к одним и тем же деталям на всех различных представлениях. Кроме того, чертежи необязательно выполнены в масштабе, вместо этого упор в основном делается на иллюстрацию принципов изобретения.[0031] In the drawings, like reference numerals generally refer to the same parts in all the various representations. In addition, the drawings are not necessarily drawn to scale, but instead the emphasis is primarily on illustrating the principles of the invention.

[0032] На ФИГ. 1 приведен вид со стороны щетинок электроприводной зубной щетки, имеющей систему освещения в соответствии с вариантом реализации.[0032] FIG. 1 is a bristle side view of a powered toothbrush having a lighting system in accordance with an embodiment.

[0033] На ФИГ. 2 приведено схематическое представление системы управления электроприводной зубной щетки в соответствии с вариантом реализации.[0033] FIG. 2 is a schematic representation of a control system for a power toothbrush according to an embodiment.

[0034] На ФИГ. 3 приведено схематическое представление улучшенного лазером оптического элемента системы освещения, изображенной на ФИГ. 1, в соответствии с вариантом реализации.[0034] FIG. 3 is a schematic representation of a laser-enhanced optical element of the illumination system shown in FIG. 1, in accordance with the embodiment.

[0035] На ФИГ. 4 приведено схематическое представление участка оптического элемента, изображенного на ФИГ. 1, в соответствии с вариантом реализации.[0035] FIG. 4 is a schematic representation of a portion of the optical element shown in FIG. 1, in accordance with the embodiment.

[0036] На ФИГ. 5 приведено схематическое представление участка, изображенного на ФИГ. 4, в разрезе в целом по линии 5-5, изображенной на ФИГ. 4, в соответствии с вариантом реализации.[0036] FIG. 5 is a schematic representation of the area shown in FIG. 4, taken as a whole along line 5-5 of FIG. 4, in accordance with the embodiment.

[0037] На ФИГ. 6 приведено схематическое представление участка улучшенного лазером оптического элемента системы освещения в соответствии с вариантом реализации.[0037] FIG. 6 is a schematic representation of a portion of a laser-enhanced optical element of an illumination system in accordance with an embodiment.

[0038] На ФИГ. 7 приведено схематическое представление участка, изображенного на ФИГ. 6, в разрезе в целом по линии А-А, изображенной на ФИГ. 6, в соответствии с вариантом реализации.[0038] FIG. 7 is a schematic representation of the area depicted in FIG. 6, taken as a whole along line A-A of FIG. 6, in accordance with the embodiment.

[0039] На ФИГ. 8 приведено схематическое представление оптического элемента, изображенного на ФИГ. 3, в соответствии с вариантом реализации.[0039] FIG. 8 is a schematic representation of the optical element shown in FIG. 3, in accordance with the embodiment.

[0040] На ФИГ. 9А приведено увеличенное схематическое представление обведенного кругом участка оптического элемента, изображенного на ФИГ. 8, в соответствии с вариантом реализации.[0040] FIG. 9A is an enlarged schematic representation of the circled portion of the optical element shown in FIG. 8, in accordance with the embodiment.

[0041] На ФИГ. 9В приведено альтернативное представление обведенного кругом участка оптического элемента, изображенного на ФИГ. 8, в соответствии с вариантом реализации.[0041] FIG. 9B is an alternative representation of the circled portion of the optical element shown in FIG. 8, in accordance with the embodiment.

[0042] На ФИГ. 9С приведено альтернативное представление обведенного кругом участка оптического элемента, изображенного на ФИГ. 8, в соответствии с вариантом реализации.[0042] FIG. 9C is an alternative representation of the circled portion of the optical element shown in FIG. 8, in accordance with the embodiment.

[0043] На ФИГ. 9D приведено альтернативное представление обведенного кругом участка оптического элемента, изображенного на ФИГ. 8, в соответствии с вариантом реализации.[0043] FIG. 9D is an alternative representation of the circled portion of the optical element shown in FIG. 8, in accordance with the embodiment.

[0044] На ФИГ. 9Е приведено альтернативное представление обведенного кругом участка оптического элемента, изображенного на ФИГ. 8, в соответствии с вариантом реализации.[0044] FIG. 9E is an alternative representation of the circled portion of the optical element shown in FIG. 8, in accordance with the embodiment.

[0045] На ФИГ. 9F приведено альтернативное представление обведенного кругом участка оптического элемента, изображенного на ФИГ. 8, в соответствии с вариантом реализации.[0045] FIG. 9F is an alternative representation of the circled portion of the optical element shown in FIG. 8, in accordance with the embodiment.

[0046] На ФИГ. 10 приведено альтернативное представление в разрезе оптического элемента, показанного на ФИГ. 5, который содержит трехмерные лазерно-индуцированные модификации внутри оптического элемента.[0046] FIG. 10 is an alternative cross-sectional view of the optical element shown in FIG. 5, which contains three-dimensional laser-induced modifications inside the optical element.

Осуществление изобретенияImplementation of the invention

[0047] Настоящее изобретение относится к различным вариантам реализации систем и способов создания визуально однородного света из минимального количества источников света и оптических элементов внутри ручного устройства с использованием улучшенного лазером оптического элемента. Заявитель осознал и понял, что было бы целесообразно создать эффективную систему освещения для ручных устройств с использованием минимального количества источников света и оптических элементов путем модификации эффектов прозрачности и рассеяния поверхностей оптических элементов (а не сосредоточения внимания на свойствах рассеивания материала, конструкции отражающей поверхности и/или решений на основе световодов). Соответственно, системы и способы, описанные или иным образом подразумеваемые в настоящем документе, обеспечивают ручное устройство, выполненное с возможностью обеспечения света, излучаемого из СИД и улучшенного лазером оптического элемента. Улучшение поверхности оптического элемента модифицирует передачу света, излучаемого из одного или более источников света, за счет обеспечения эффектов рассеяния и/или эффектов перенаправления. В качестве альтернативы или дополнительно улучшение поверхности оптического элемента модифицирует передачу света, излучаемого из одного или более источников света, за счет маскировки или блокировки света, проходящего через оптический элемент.[0047] The present invention relates to various embodiments of systems and methods for generating visually homogeneous light from a minimum number of light sources and optical elements within a hand-held device using a laser-enhanced optical element. Applicant has recognized and understood that it would be beneficial to create an efficient lighting system for handheld devices using a minimum number of light sources and optics by modifying the transparency and diffuse effects of the surfaces of the optics (rather than focusing on the diffusion properties of the material, reflective surface design and/or solutions based on light guides). Accordingly, the systems and methods described or otherwise implied herein provide a hand-held device capable of providing light emitted from an LED and a laser-enhanced optical element. Improving the surface of an optical element modifies the transmission of light emitted from one or more light sources by providing scattering effects and/or redirection effects. Alternatively or additionally, improving the surface of the optical element modifies the transmission of light emitted from one or more light sources by masking or blocking light passing through the optical element.

[0048] Варианты осуществления и реализации, раскрытые или иным образом подразумеваемые в настоящем документе, могут быть использованы с любым устройством, включая ручное устройство личной гигиены. Частной не имеющий ограничительного характера целью использования вариантов осуществления и реализаций, изложенных в настоящем документе, является предоставление информации/индикаций о чистке щеткой пользователю электроприводной зубной щетки, например, зубной щетки Philips Sonicare™ (изготовляемой компанией Koninklijke Philips, N.V.). Такая информация может, например, быть связана с ошибкой или предупредительными сообщениями (например, в связи со сменой/зарядкой батареи, сменой головки зубной щетки), инструкцией или указаниями, относящимися к надлежащему использованию электроприводной зубной щетки, таймером, сообщениями о результатах измерения (например, полностью очищенные зубы, частично очищенные зубы, хороший режим чистки щеткой, плохой режим чистки щеткой, информация о зубном налете). В соответствии с другими вариантами осуществления и реализациями соответствующая информация/индикации могут быть предоставлены пользователям любых электроприводных устройств (ручных и неручных) для медицинских целей, стоматологии, бритья, стрижки, ухода за матерью и ребенком, например, которые могут включать в себя конфигурации и функциональные возможности, описанные в настоящем документе (как должно быть понятно специалисту в данной области в связи с ознакомлением с настоящим изобретением).[0048] The embodiments and implementations disclosed or otherwise implied herein may be used with any device, including a manual personal care device. A particular, non-limiting purpose of using the embodiments and implementations set forth herein is to provide brushing information/indications to the user of a powered toothbrush, such as a Philips Sonicare™ toothbrush (manufactured by Koninklijke Philips, N.V.). Such information may, for example, be associated with error or warning messages (e.g. in connection with changing/charging a battery, changing a toothbrush head), instruction or instructions regarding the proper use of a power toothbrush, a timer, measurement results messages (e.g. , fully brushed teeth, partially brushed teeth, good brushing mode, poor brushing mode, plaque information). In accordance with other embodiments and implementations, relevant information/indications may be provided to users of any motorized devices (manual and non-manual) for medical purposes, dentistry, shaving, haircuts, maternity and child care, for example, which may include configurations and functionalities. the possibilities described in this document (as should be understood by a person skilled in the art in connection with familiarization with the present invention).

[0049] На ФИГ. 1 для одного варианта реализации приведено ручное устройство 100. Ручное устройство 100 содержит корпусную часть 112 и утонченную часть 114, установленную с возможностью съема или без возможности съема на корпусную часть 112. Утонченная часть 114 содержит головной элемент 116. Корпусная часть 112 содержит корпус, по меньшей мере часть которого полая для содержания компонентов ручного устройства, например, узла/схемы 118 привода, блока 120 управления и источника 122 питания (например, батареи или шнура питания) для создания движения головки щетки, пригодного для эффективной очистки зубов. Движение может быть любым из множества различных движений, в том числе включая вибрации или вращение. Иллюстративные элементы показаны в качестве наглядных примеров, поскольку они являются традиционными в области электроприводных зубных щеток. Работой самой зубной щетки управляет переключатель 124 включения/выключения. Конкретная конфигурация и компоновка, показанные на ФИГ. 1, приведены только для примера и не ограничивают объем вариантов реализации, раскрытых ниже.[0049] FIG. 1, for one embodiment, a handheld device 100 is shown. The handheld device 100 includes a body portion 112 and a thinner portion 114 mounted with or without the possibility of removal on the body portion 112. The thinner portion 114 includes a head element 116. The body portion 112 includes a body, at least a portion of which is hollow to contain the components of the handheld device, e.g., drive assembly/circuit 118, control unit 120, and power source 122 (e.g., battery or power cord) to create brush head movement suitable for effective cleaning of teeth. The motion may be any of a variety of different motions, including vibrations or rotation. The illustrative elements are shown as illustrative examples as they are conventional in the field of powered toothbrushes. The operation of the toothbrush itself is controlled by an on/off switch 124 . The specific configuration and arrangement shown in FIG. 1 are provided by way of example only and do not limit the scope of the embodiments disclosed below.

[0050] Ручное устройство 100 может содержать один или более датчиков 126, выполненных с возможностью получения данных датчика и расположенных на устройстве или внутри него. Датчик 126 показан на ФИГ. 1 возле верха корпусной части/ручки 112, но может быть расположен в любом месте на устройстве, в том числе, например, в утонченной части 114 или головном элементе 116, для восприятия информации о чистке щеткой. Процессор 130 предпочтительно находится внутри устройства и выполнен с возможностью приема данных датчика от одного или более датчиков 126 и обработки данных датчика, полученных отдатчика 126. Ручное устройство 100 может содержать один или более светоизлучающих диодов и улучшенный лазером оптический элемент, образующие систему 140 освещения, которая может находиться на устройстве и/или внутри него. На Фиг. 1 система 140 освещения находится внизу корпусной части 112 ручного устройства 100. В других вариантах реализации система 140 освещения может находиться на переключателе 124 и/или внутри него или в любом другом положении. Система 140 освещения может реагировать на процессор и выполнена с возможностью обмена информацией/индикациями с пользователем. В некоторых вариантах реализации может быть включена система хранения/память 132 для хранения информации о чистке щеткой для дальнейшего анализа информации.[0050] Handheld device 100 may include one or more sensors 126 configured to receive sensor data and located on or within the device. Sensor 126 is shown in FIG. 1 near the top of the body/handle 112, but may be located anywhere on the device, including, for example, a thin portion 114 or head member 116 to receive brushing information. The processor 130 preferably resides within the device and is configured to receive sensor data from one or more sensors 126 and process the sensor data received from the sender 126. Handheld device 100 may include one or more light emitting diodes and a laser enhanced optical element forming an illumination system 140 that may reside on and/or within the device. On FIG. 1, the lighting system 140 is located at the bottom of the body portion 112 of the handheld device 100. In other embodiments, the lighting system 140 may be on and/or within the switch 124, or in any other position. The lighting system 140 is responsive to the processor and is configured to exchange information/indications with the user. In some embodiments, a storage/memory 132 may be included to store brushing information for further analysis of the information.

[0051] На ФИГ. 2 изображено схематическое представление примера системы 200 управления иллюстративного ручного устройства. Система 200 управления содержит контроллер 142, датчик 126, источник 144 питания и систему 140 освещения. Источник 144 питания может быть тем же самым, что и источник 122 питания для ручного устройства 100, или может быть отдельным источником питания. Датчик 126 может быть любым датчиком, запрограммированным и/или выполненным для получения данных датчика об одном или более аспектах рта пользователя во время сеанса чистки щеткой. Например, датчик может получать информацию/данные о поверхности зубов, уровнях налета, участках чистки щеткой, силы чистки щеткой, угла чистки щеткой, общей эффективности чистки щеткой и/или о самых разных других аспектах состояния здоровья зубов, как описано в других местах настоящего документа. Данные датчика могут также относиться к рабочему состоянию (состояние вкл./выкл., нормальное состояние, ненормальное состояние, срок службы батареи и частота вращения двигателя) электроприводной зубной щетки и другим связанным данным. Система 140 может быть запрограммирована и/или выполнена с возможностью направления света, излучаемого одним или более светодиодными источниками света, в полой части корпуса ручного устройства через оптический элемент, например, световое кольцо, для обеспечения однородного освещения, или любого рисунка, или изображения на внешней поверхности системы 140 освещения, которые должны быть видимыми для пользователя. В примере варианта реализации включены четыре СИД, однако также предполагаются дополнительные или представленные в меньшем количестве СИД.[0051] FIG. 2 is a schematic representation of an example control system 200 of an exemplary handheld device. The control system 200 includes a controller 142, a sensor 126, a power source 144, and a lighting system 140. Power supply 144 may be the same as power supply 122 for handheld device 100 or may be a separate power supply. Sensor 126 may be any sensor programmed and/or configured to obtain sensor data about one or more aspects of the user's mouth during a brushing session. For example, the sensor may acquire information/data about tooth surface, plaque levels, brushing areas, brushing force, brushing angle, overall brushing efficiency, and/or a wide variety of other aspects of dental health, as described elsewhere herein. . The sensor data may also refer to the operating state (on/off state, normal state, abnormal state, battery life and motor speed) of the power toothbrush and other related data. The system 140 may be programmed and/or configured to direct light emitted from one or more LED light sources into the hollow body portion of the handheld device through an optical element, such as a light ring, to provide uniform illumination, or any pattern or image on the outside. surfaces of the lighting system 140 to be visible to the user. In the exemplary embodiment, four LEDs are included, but additional or fewer LEDs are also contemplated.

[0052] Контроллер 142 запрограммирован и/или выполнен с возможностью анализа информации/данных, передачи/приема информации, данных и/или команд (управляющих сигналов) к/от каждого из соответствующих компонентов системы или внешних компонентов/устройств, которые могут быть уместны для выполнения функций и способов, описанных в настоящем документе (как должно быть понятно специалисту в данной области в связи с ознакомлением с настоящим изобретением).[0052] The controller 142 is programmed and/or configured to parse information/data, transmit/receive information, data, and/or commands (control signals) to/from each of the respective system components or external components/devices that may be appropriate for performing the functions and methods described herein (as should be understood by a person skilled in the art in connection with familiarization with the present invention).

[0053] Контроллер 142 содержит процессор 150, память 132, часы 152, беспроводной коммуникатор 148 и датчик 158. Процессор 150 может совпадать с процессором 130 или может быть отдельным процессором. Контроллер 142 может с помощью данных датчика, принимаемых в режиме реального времени или периодически, определять информацию о том, как пользователь чистит щеткой свои зубы. Данные датчика может быть обработаны процессором 150. Процессор 150 может извлекать предварительно запрограммированные уровни из памяти 132 и сравнивать их с полученными данными датчика для определения того, чистит ли пользователь свои зубы щеткой со слишком большим давлением. Часы 152 могут быть использованы контроллером 142 для определения времени, продолжительности и даты чистки щеткой и могут быть использованы контроллером 142 для вызова подходящих стандартов из памяти 132. Процессор 150 может также на основе сохраненной информации определять, какой ответ может быть необходимым для чрезмерного давления, и может извлекать из памяти 132 соответствующее освещение для предоставления пользователю. Например, если давление слишком высокое, контроллер 142 может быть запрограммирован и/или выполнен с возможностью осуществления выборочного освещения светом определенного цвета, например, оранжевого (для указания пользователю того, что прикладывается слишком высокое давление), посредством системы 140 освещения. Система 200 управления может также содержать беспроводной коммуникатор 148 для передачи данных датчика беспроводному приемопередатчику (не показан). В систему управления 200 также может быть включен датчик 158 для обнаружения движения с использованием любого из множества различных датчиков обнаружения движения, который может отправлять процессору 150 сигнал о том, что пользователь взял зубную щетку, и что может быть обеспечено соответствующее освещение, которое может быть уместно во время сеанса чистки щеткой (хотя информация о самой электроприводной зубной щетке 100 (такая, как состояние зарядки) может быть определена датчиком 126 или 158 и указана средствами 140 освещения в любое время).[0053] Controller 142 includes processor 150, memory 132, clock 152, wireless communicator 148, and sensor 158. Processor 150 may be the same as processor 130 or may be a separate processor. The controller 142 may, using sensor data received in real time or periodically, determine information about how the user brushes their teeth. The sensor data may be processed by the processor 150. The processor 150 may retrieve the preprogrammed levels from the memory 132 and compare them with the received sensor data to determine if the user is brushing their teeth with too much pressure. Clock 152 may be used by controller 142 to determine the time, duration, and date of brushing, and may be used by controller 142 to recall appropriate standards from memory 132. Processor 150 may also determine, based on stored information, what response may be needed for excessive pressure, and may retrieve from memory 132 the appropriate lighting to present to the user. For example, if the pressure is too high, the controller 142 can be programmed and/or configured to selectively illuminate a certain color of light, such as orange (to indicate to the user that too much pressure is being applied), via the lighting system 140. The control system 200 may also include a wireless communicator 148 for transmitting sensor data to a wireless transceiver (not shown). The control system 200 may also include a motion detection sensor 158, using any of a variety of different motion detection sensors, which may signal to the processor 150 that the user has picked up the toothbrush and that appropriate lighting may be provided, which may be appropriate. during a brushing session (although information about the power toothbrush 100 itself (such as charging status) may be determined by the sensor 126 or 158 and indicated by the lighting means 140 at any time).

[0054] На ФИГ. 3 приведен вид в перспективе примера оптического элемента 300 системы 140 освещения ручного устройства 100. Оптический элемент 300 на ФИГ. 3 реализован в виде светового кольца, содержащего внутреннюю поверхность А, наружную поверхность В, противоположную внутренней поверхности, верхнюю поверхность С и нижнюю поверхность D, противоположную верхней поверхности. Внутренняя и наружная поверхности А, В являются круговыми поверхностями, описанными вокруг оси вращения светового кольца, тогда как верхняя и нижняя поверхности С, D являются радиальными поверхностями, проходящими параллельно плоскостям, расположенным ортогонально оси вращения светового кольца. Хотя в данном случае изображено кольцо, следует понимать, что оптический элемент 300 может быть реализован в любой форме. В примере на ФИГ. 3 поверхности являются планарными, однако они могут быть также криволинейными. Кроме того, следует понимать, что в вариантах реализации, описанных или иным образом подразумеваемых в настоящем документе, по меньшей мере один источник света расположен в пределах внутренней поверхности А оптического элемента 300, так что внутренняя поверхность А обращена к указанному по меньшей мере одному источнику света, и по меньшей мере один источник света излучает свет по существу в первом направлении в сторону внутренней поверхности А оптического элемента 300. В настоящем документе термины «оптический элемент» и «световое кольцо» используются взаимозаменяемо.[0054] FIG. 3 is a perspective view of an example of an optical element 300 of the lighting system 140 of the handheld device 100. The optical element 300 in FIG. 3 is implemented as a ring of light comprising an inner surface A, an outer surface B opposite the inner surface, an upper surface C and a lower surface D opposite the upper surface. The inner and outer surfaces A, B are circular surfaces circumscribed about the axis of rotation of the light ring, while the upper and lower surfaces C, D are radial surfaces extending parallel to planes orthogonal to the axis of rotation of the light ring. Although a ring is shown here, it should be understood that the optical element 300 may be implemented in any shape. In the example of FIG. The 3 surfaces are planar, but they can also be curved. In addition, it should be understood that in the embodiments described or otherwise implied herein, at least one light source is located within the inner surface A of the optical element 300, so that the inner surface A faces the specified at least one light source , and at least one light source emits light in a substantially first direction towards the inner surface A of the optical element 300. In this document, the terms "optical element" and "light ring" are used interchangeably.

[0055] Как показано на ФИГ. 4, внутренняя поверхность А оптического элемента 300 может быть модифицирована для изменения угла падения света входящих световых лучей из одного или более СИД. Благодаря модифицированной конфигурации поверхности оптическое рассеяние может происходить на внутренней поверхности А для перенаправления световых лучей СИД. В дополнение к оптическому рассеянию, которое может происходить на внутренней поверхности А, свет может быть также распределен, или рассеян по мере прохождения света через объемный материал оптического элемента 300. В примерах реализации, включающих оптический элемент, по меньшей мере частично сформированный из полимера, конфигурация поверхности внутренней поверхности А может быть модифицирована путем использования лазерной маркировки.[0055] As shown in FIG. 4, the inner surface A of the optical element 300 can be modified to change the light incidence angle of incoming light beams from one or more LEDs. Due to the modified surface configuration, optical scattering can occur on the inner surface A to redirect the light beams of the LED. In addition to the optical scattering that may occur on the inner surface A, the light may also be distributed, or scattered as the light travels through the bulk material of the optical element 300. In embodiments involving an optical element at least partially formed from a polymer, the configuration surface of the inner surface A can be modified by using laser marking.

[0056] Лазерная маркировка относится к компьютеризированным способам нанесения меток, в том числе штрихкодов, логотипов или другой информации, на поверхности изделий с использованием лазерного луча, а не чернил или резцов. Лазерные метки создают с помощью самых разных процессов, некоторые из которых включают удаление материала с поверхности, например, путем испарения, другие включают в себя механизм термохимической поверхностной реакции, например, путем плавления. Одним таким механизмом поверхностной реакции является термохимическая карбонизация, или обугливание. На практике лазер и соответствующая подходящая добавка могут вызывать термическую деградацию в полимере, приводящую к образованию черной или темной маркировки для светлоокрашенных пластиков (либо белой или светлой маркировки для темноокрашенных пластиков). Лазерная маркировка путем обугливания создает затемненные области, которые поглощают больше света, чем незатемненные области.[0056] Laser marking refers to computerized methods of applying marks, including barcodes, logos or other information, on the surface of products using a laser beam rather than ink or cutters. Laser marks are created by a wide variety of processes, some of which involve the removal of material from a surface, such as by evaporation, others involve a thermochemical surface reaction mechanism, such as melting. One such surface reaction mechanism is thermochemical carbonization, or charring. In practice, a laser and an appropriate suitable additive can cause thermal degradation in the polymer resulting in black or dark markings for light colored plastics (or white or light markings for dark colored plastics). Laser marking by charring creates dark areas that absorb more light than non-darkened areas.

[0057] Как показано на ФИГ. 4, внутренняя поверхность А может быть модифицирована с использованием лазерной маркировки за счет преобразования энергии излучения в тепловую энергию на полимерной поверхности. Тепловая энергия может быть достаточной для вызова оплавления полимерной поверхности, воплощаемого, например, в имеющих форму язвин лазерно-индуцированных модификациях. Массив имеющих форму язвин лазерно-индуцированных модификаций в непосредственной близости может действовать как множество крошечных выпуклых линз, которые способствуют рассеянию входящих световых лучей СИД. Лазерно-индуцированные модификации, включая полученные оплавлением линзы (или имеющие форму язвин лазерно-индуцированные модификации), показаны на внутренней поверхности А на ФИГ. 4.[0057] As shown in FIG. 4, the inner surface A can be modified using laser marking by converting radiation energy into thermal energy on the polymer surface. The thermal energy may be sufficient to cause melting of the polymer surface, embodied, for example, in pit-shaped laser-induced modifications. An array of pitted laser-induced modifications in close proximity can act as many tiny convex lenses that help scatter incoming LED light beams. Laser-induced modifications, including melted lenses (or pit-shaped laser-induced modifications), are shown on inner surface A in FIG. 4.

[0058] На ФИГ. 5 показано схематическое представление в разрезе внутренней поверхности А, изображенной на ФИГ. 4, в целом по линии 5-5, указанной на ФИГ. 4, включая одну полученную оплавлением линзу 302 (или имеющие форму язвины модификацию). На левой стороне внутренней поверхности А изображена немаркированная полимерная поверхность, тогда как на правой стороне внутренней поверхности А (включающей одну полученную оплавлением линзу 302) показана модифицированная полимерная поверхность. Входящие лучи 304 СИД, излучаемые по меньшей мере одним СИД, становятся рассеянными лучами 306 благодаря одной образованной оплавлением линзы 302. Следует понимать, что одну полученную оплавлением линзу 302 между СИД, излучающим лучи 304 СИД, и внутренней поверхностью А окружает воздух.[0058] FIG. 5 is a schematic sectional view of the inner surface A of FIG. 4 as a whole along line 5-5 shown in FIG. 4, including one fused lens 302 (or pit-shaped modification). The left side of inner surface A shows an unmarked polymer surface, while the right side of inner surface A (including one fused lens 302) shows a modified polymer surface. The incoming LED beams 304 emitted by the at least one LED become diffuse beams 306 due to one fused lens 302. It should be understood that one fused lens 302 between the LED emitting the LED beams 304 and the inner surface A is surrounded by air.

[0059] На ФИГ. 6 верхняя поверхность С модифицирована (вместо внутренней поверхности А) для включения множества лазерно-индуцированных модификаций, в том числе полученных оплавлением ребер 310. Полученные оплавлением ребра 310 выполнены с возможностью направления света от вектора яркого пятна СИД источника света. Полученные оплавлением ребра 310 действуют как волноводы для перенаправления света от вектора яркого пятна СИД. На ФИГ. 7 приведено схематическое представление в разрезе участка, изображенного на ФИГ. 6, в целом по линии А-А, указанной на ФИГ. 6.[0059] FIG. 6, the top surface C has been modified (instead of the inner surface A) to include a variety of laser-induced modifications, including reflow fins 310. Reflow fins 310 are configured to guide light from the bright spot vector of the LED light source. Reflow fins 310 act as waveguides to redirect light away from the LED bright spot vector. FIG. 7 is a schematic sectional view of the portion shown in FIG. 6, as a whole along the line A-A indicated in FIG. 6.

[0060] На ФИГ. 8 приведен вид в перспективе примера оптического элемента 300, содержащего рисунок лазерно-индуцированных модификаций, реализованных в виде маски 320, сформированной на внутренней поверхности А. На ФИГ. 9А приведено увеличенное схематическое представление обведенного кругом участка оптического элемента, изображенного на ФИГ. 8. В примерах реализации, включающих оптический элемент, сформированный из полимера, прозрачность внутренней поверхности А, по меньшей мере частично, может быть модифицирована посредством лазерной энергии и частоты в сочетании с одной или более специальных полимерных добавок для получения термохимической карбонизации, также называемой обугливанием. Обугливание полимера вызывает затемнение поверхности, которая поглощает больше света, чем необугленные участки. Один рисунок лазерно-индуцированных модификаций, например, множество отметок карбонизации, или обугленных точек, показан на внутренней поверхности А на ФИГ. 9А. Форма каждой маркировки или точки может быть круглой или любой другой подходящей формы. Лазерно-индуцированные модификации на ФИГ. 9А включают в себя участки, имеющие повышенную плотность затемненных пятен для уменьшения светопроницаемости вектора 322 яркого пятна СИД. В вариантах реализации повышенная плотность маркировок может уменьшаться по мере увеличения расстояния вдоль внутренней поверхности А относительно вектора 322 яркого пятна СИД. Другими словами, метки могут быть адаптированы так, чтобы они были распределены в порядке, обратном сфере интенсивности СИД. Например, чем больше интенсивность входящего света, тем меньше расстояние между метками, чтобы больше блокировать передачу входящего света. Аналогичным образом, чем меньше интенсивность входящего света, тем больше расстояние между метками, чтобы можно было передавать больше входящего света. Другими словами, лазерно-индуцированные модификации могут быть выполнены для постепенно изменяющейся маскировки областей высокоинтенсивного света с обеспечением при этом пропускания областями низкой интенсивности к объемному материалу. Эта градиентная маска создает однородное выходное распределение интенсивности.[0060] FIG. 8 is a perspective view of an example of an optical element 300 containing a pattern of laser-induced modifications implemented as a mask 320 formed on the inner surface A. FIG. 9A is an enlarged schematic representation of the circled portion of the optical element shown in FIG. 8. In embodiments involving an optical element formed from a polymer, the transparency of the inner surface A, at least in part, can be modified by laser energy and frequency in combination with one or more special polymeric additives to obtain thermochemical carbonization, also called charring. Carbonization of the polymer causes a darkening of the surface, which absorbs more light than non-charred areas. One pattern of laser-induced modifications, such as a plurality of carbonation marks, or charred dots, is shown on inner surface A in FIG. 9A. The shape of each marking or dot may be circular or any other suitable shape. Laser-induced modifications in FIG. 9A include areas having an increased dark spot density to reduce the light transmission of the LED bright spot vector 322. In embodiments, the increased density of markings may decrease as the distance along the inner surface A with respect to the LED bright spot vector 322 increases. In other words, the marks can be adapted to be distributed in the reverse order of the LED intensity sphere. For example, the greater the intensity of the incoming light, the smaller the distance between the marks to block the transmission of the incoming light more. Similarly, the lower the intensity of the incoming light, the greater the distance between the marks so that more incoming light can be transmitted. In other words, laser-induced modifications can be performed to progressively mask areas of high intensity light while allowing areas of low intensity to pass through to the bulk material. This gradient mask creates a uniform output intensity distribution.

[0061] На ФИГ. 9В показан альтернативный вариант реализации лазерно-индуцированных модификаций, включающих затемненные линии 330 с переменным расстоянием между ними. В примерах реализации внутренняя поверхность А может быть также модифицирована для создания дифракционной решетки, соответствующей затемненным линиям 330. На ФИГ. 9С показан альтернативный вариант реализации лазерно-индуцированных модификаций, включающих пятна 340, имеющие переменную плотность, для распределения эффекта рассеяния, соответствующего яркому пятну СИД. На ФИГ. 9D показан альтернативный вариант реализации лазерно-индуцированных модификаций, включающих круговую дифракционную решетку 350 для обеспечения рассеяния в ярком пятне СИД и в более вертикальном направлении, где требуется более высокая интенсивность СИД.[0061] FIG. 9B shows an alternative implementation of laser-induced modifications, including shaded lines 330 with variable spacing between them. In exemplary embodiments, inner surface A may also be modified to create a diffraction grating corresponding to shaded lines 330. In FIG. 9C shows an alternative implementation of laser-induced modifications, including spots 340 having a variable density to distribute the scattering effect corresponding to the bright LED spot. FIG. 9D shows an alternative implementation of laser-induced modifications including a circular diffraction grating 350 to provide scattering in the bright spot of the LED and in a more vertical direction where higher LED intensity is required.

[0062] На ФИГ. 9Е в дополнение к включению множества лазерно-индуцированных модификаций на внутренней поверхности А, на верхней поверхности С также включено множество лазерно-индуцированных модификаций. В примерах реализации верхняя поверхность С содержит круговые маркированные лазером линии 360 с центров на векторе 322 яркого пятна СИД. Повторное рассеяние лазерными линиями может перенаправлять лучи СИД к темным квадрантами в световом кольце (в предположении, что включены четыре СИД) и от яркого пятна СИД. На ФИГ. 9F на всю верхнюю и всю нижнюю поверхности С, D нанесено отражающее покрытие для способствования прохождению света через оптический элемент к темным квадрантам в световом кольце. Для выжигания частей отражающего покрытия, нанесенного на верхнюю поверхность С и/или нижнюю поверхность D, могут быть использованы технологии лазерной маркировки. Как показано на ФИГ. 9F, лазерные лини, которые были выжжены на отражающем покрытии 370, позволяют отводить свет от яркого пятна СИД.[0062] FIG. 9E, in addition to including a plurality of laser-induced modifications on the inner surface A, a plurality of laser-induced modifications are also included on the upper surface C. In the exemplary embodiments, the top surface C comprises circular laser-marked lines 360 centered on the LED bright spot vector 322. Rescattering by the laser lines can redirect the LED beams towards the dark quadrants in the ring of light (assuming four LEDs are on) and away from the bright LED spot. FIG. 9F, all of the top and all of the bottom surfaces C, D have been coated with a reflective coating to aid in the passage of light through the optical element to the dark quadrants in the light ring. Laser marking techniques can be used to burn out portions of the reflective coating deposited on top surface C and/or bottom surface D. As shown in FIG. 9F, laser lines that have been burned onto the reflective coating 370 allow light to be diverted from the LED bright spot.

[0063] Лазерно-индуцированные модификации, описанные в настоящем документе, могут быть реализованы с помощью любой подходящей технологии лазерной маркировки. Термин «лазерно-индуцированная модификация» относится к любому преобразованию, созданному на поверхности или внутри пространства оптического элемента, включая любые двухмерные и/или трехмерные преобразования, которые вызваны взаимодействием, включающим лазерную энергию и оптический элемент (или некоторое покрытие или отделку, нанесенные на поверхность оптического элемента). Одним из примеров преобразования, вызванного лазерной маркировкой, является формирование полученных оплавлением линз на поверхности вследствие усадки полимерных частиц при нагревании. Другим примером преобразования, вызванного лазерной маркировкой, является формирование затемненных участков на поверхности вследствие термохимической карбонизации, посредством которых световая энергия поглощается в подложке и повышает локальную температуру материала, окружающего место поглощения, достаточно высоко, чтобы вызвать термическую деградацию полимера. В альтернативном варианте реализации текстура поверхностей оптического элемента может быть модифицирована посредством лазерной абляции или любого другого подходящего процесса. Кроме того, могут быть использованы один или более лазеров вместе с прозрачной оптикой для добавления лазерно-индуцированных модификаций к внутреннему пространству оптического элемента или границы раздела. В еще одном примере могут быть использованы два лазера вместе с прозрачной оптикой для обеспечения трехмерных лазерно-индуцированных модификаций к внутреннему пространству оптического элемента или границе раздела посредством аддитивной интерференции, причем лазеры пересекаются для создания достаточной энергии, чтобы вызвать реакцию, затрагивающую свойства материала. На ФИГ. 10 показан пример реализации оптического элемента, содержащего трехмерные лазерно-индуцированные модификации 400 внутри оптического элемента.[0063] The laser-induced modifications described herein can be implemented using any suitable laser marking technology. The term "laser-induced modification" refers to any transformation created on the surface or within the space of an optical element, including any two-dimensional and/or three-dimensional transformations that are caused by an interaction involving laser energy and an optical element (or some coating or finish applied to the surface). optical element). One example of the transformation induced by laser marking is the formation of melt-blown lenses on the surface due to the shrinkage of polymer particles upon heating. Another example of the transformation induced by laser marking is the formation of dark areas on the surface due to thermochemical carbonization, whereby light energy is absorbed in the substrate and raises the local temperature of the material surrounding the absorption site high enough to cause thermal degradation of the polymer. In an alternative implementation, the texture of the surfaces of the optical element can be modified by laser ablation or any other suitable process. In addition, one or more lasers can be used along with transparent optics to add laser-induced modifications to the interior of the optical element or interface. In yet another example, two lasers can be used together with transparent optics to provide three-dimensional laser-induced modifications to the interior of an optical element or interface through additive interference, with the lasers intersecting to generate enough energy to cause a reaction affecting material properties. FIG. 10 shows an exemplary implementation of an optical element containing three-dimensional laser-induced modifications 400 within the optical element.

[0064] Преимуществом является то, что обладающие признаками изобретения системы и способы, описанные в настоящем документе, обеспечивают оптический элемент для создания эффекта комбинированного распределения, включающего рассеяние в объемном материале и поверхностное рассеяние (избавляя от необходимости включения дорогостоящих отражающих слоев, осажденных из паровой фазы, или других дополнительных дорогостоящих компонентов). Эффект поверхностного рассеяния, создаваемый улучшенным лазером оптическим элементом, достаточно распределяет свет по окружности, так что яркие пятна и темные пятна, создаваемые СИД, не видны. Точечные источники света, связанные с традиционными световыми кольцами в ручных устройствах, проявляют яркие пятна и темные пятна, поскольку свет не может достаточно распределяться в пределах ограниченных физических границ объемного материала светового кольца. Хотя варианты реализации, описанные в настоящем документе, способствуют обеспечению гомогенности света по окружности вокруг светового кольца, следует понимать, что предполагаются также другие круговые распределения света, которые необязательно однородные, а распределены для обеспечения конкретного рисунка, или изображения, или логотипа.[0064] Advantageously, the inventive systems and methods described herein provide an optical element to create a combined distribution effect involving bulk material scattering and surface scattering (eliminating the need to include costly vapor-deposited reflective layers , or other additional expensive components). The surface scattering effect created by the laser-enhanced optical element spreads the light around the circumference sufficiently so that the bright spots and dark spots created by the LED are not visible. Point light sources associated with traditional light rings in handheld devices exhibit bright spots and dark spots because the light cannot be distributed sufficiently within the limited physical boundaries of the light ring bulk material. While the embodiments described herein assist in providing homogeneity of light around the circumference around the light ring, it should be understood that other circular light distributions are also contemplated, which are not necessarily uniform but distributed to provide a particular pattern or image or logo.

[0065] Несмотря на то, что лазерную маркировку обычно используют для изменения отражения света от поверхности изделия в целях распознавания метки, лазерно-индуцированные модификации, описанные в настоящем документе, хотя они и могут быть созданы с использованием лазерной маркировки, не используют для изменения отражения света от поверхности для распознавания метки. Вместо этого лазерно-индуцированные модификации выполнены с возможностью управления передачей света через объемный материал оптического элемента. Лазерно-индуцированные модификации формируют на внутренней поверхности, а не на внешней поверхности.[0065] Although laser marking is commonly used to change the reflection of light from the surface of an article to recognize a mark, the laser-induced modifications described herein, although they can be created using laser marking, are not used to change the reflection light from the surface to recognize the mark. Instead, the laser-induced modifications are configured to control the transmission of light through the bulk material of the optical element. Laser-induced modifications are formed on the inner surface and not on the outer surface.

[0066] Типичные производственные процессы для изготовления экранов и масок для оптических элементов требуют значительного пространства и тактильного доступа к участкам экрана/маски. Такие типичные системы также требуют специальной инструментальной оснастки и производственных процессов, так что экраны и маски невозможно легко изменить при изготовлении. Адаптация света лазерно-индуцированных модификаций, описанная в настоящем документе, может быть добавлена в небольших пространствах, где традиционные решения по сборке невозможны. Кроме того, системы и способы, описанные в настоящем документе, позволяют изготовителю модифицировать конечный выход почти сразу же, как при поточном производстве, так что рабочие характеристики света в каждом произведенном изделии, могут быть уникальными, если требуется. Например, оптический элемент может быть модифицирован с учетом меняющихся производственных допусков. Кроме того, ручные устройства могут быть изготовлены на заказ для включения имени пользователя, например, путем нанесения надлежащей конфигурации на оптический элемент, так что имя пользователя может быть видимым при освещении маркированного оптического элемента (а не маркировки наружной поверхности для распознавания метки).[0066] Typical manufacturing processes for making screens and masks for optical elements require significant space and tactile access to areas of the screen/mask. Such typical systems also require special tooling and manufacturing processes such that screens and masks cannot be easily modified during manufacture. The light adaptation of the laser-induced modifications described in this paper can be added to small spaces where traditional assembly solutions are not possible. In addition, the systems and methods described herein allow the manufacturer to modify the final output almost immediately, as in mass production, so that the performance of light in each manufactured product can be unique, if desired. For example, an optical element may be modified to accommodate varying manufacturing tolerances. In addition, hand-held devices can be custom made to include the user's name, for example, by applying an appropriate configuration to the optical element, so that the user's name can be visible when the marked optical element is illuminated (rather than marking the outer surface for mark recognition).

[0067] В примерах реализации лазерно-индуцированные модификации могут быть применены к отдельному куску пластика и приклеены к внутренней поверхности и/или верхней поверхности оптического элемента. В других примерах реализации лазерно-индуцированные модификации могут быть применены непосредственно к внутренней поверхности и/или верхней поверхности оптического элемента.[0067] In embodiments, laser-induced modifications can be applied to a separate piece of plastic and bonded to the inner surface and/or top surface of the optical element. In other embodiments, laser-induced modifications may be applied directly to the inner surface and/or top surface of the optical element.

[0068] Все определения, сформулированные и используемые в настоящем документе, следует понимать как имеющие преимущество перед определениями в словарях, определениями в документах, включенных путем ссылки, и/или обычными значениями определяемых терминов.[0068] All definitions formulated and used herein are to be understood as taking precedence over dictionary definitions, definitions in documents incorporated by reference, and/or the conventional meanings of the defined terms.

[0069] Используемые в настоящем описании и формуле изобретения средства выражения единственного числа следует понимать как означающие «по меньшей мере один/одна/одно», если только иное не указано в явной форме.[0069] As used in the present description and claims, the means of expressing the singular should be understood to mean "at least one/one/one" unless otherwise indicated explicitly.

[0070] Используемое в настоящем описании и формуле изобретения выражение «и/или» следует понимать как означающее «любой из двух или оба» из элементов, соединенных таких образом, т.е. элементов, которые в некоторых случаях представлены в конъюнктивной форме, а других случаях в дизъюнктивной форме. Несколько элементов, перечисленных с помощью «и/или», следует понимать таким же образом, т.е. «один или более» из элементов, соединенных таким образом. При необходимости могут присутствовать другие элементы, отличные от элементов, специально указанных с помощью выражения «и/или», вне зависимости от того, относятся ли они или не относятся к этим специально указанным элементам.[0070] Used in the present description and claims, the expression "and/or" should be understood as meaning "either of two or both" of the elements connected in this way, i. elements, which in some cases are presented in the conjunctive form, and in other cases in the disjunctive form. Several elements listed with "and/or" should be understood in the same way, i.e. "one or more" of the elements connected in this way. Other elements other than those specifically identified by the "and/or" clause may be present, if desired, whether or not they refer to those specifically specified elements.

[0071] Используемый в настоящем описании и формуле изобретения союз «или» следует понимать, как имеющий то же значение, что и выражение «и/или», определенное выше. Например, при разделении элементов в списке «или» или «и/или» следует понимать как включающие, т.е. включение по меньшей мере одного, но также включение более, чем одного, из числа или списка элементов и, необязательно, дополнительных не перечисленных элементов. Только выражения, в явном виде указывающие противоположное, такие как «только один/одна/одно из» или «ровно один/одна/одно из», или выражение «состоящий/состоящая/состоящее из», используемое в формуле изобретения, будут относиться ровно к одном элементу из числа или списка элементов. Как правило, используемый в настоящем документе термин «или» следует понимать только как указывающий исключительные варианты (т.е. «один или другой, но не оба»), когда ему предшествуют термины исключения, такие как «один из двух», «один из», «только один из» или «ровно один из».[0071] As used in the present description and claims, the union "or" should be understood as having the same meaning as the expression "and/or" defined above. For example, when separating elements in a list, "or" or "and/or" should be understood to be inclusive, i.e. including at least one, but also including more than one, from a number or list of elements, and optionally additional elements not listed. Only expressions explicitly indicating the opposite, such as "only one/one/one of" or "exactly one/one/one of", or the expression "consisting of/consisting of/consisting of" used in the claims, will refer exactly to one element from a number or list of elements. In general, the term "or" as used herein should only be understood to indicate exclusive options (i.e., "one or the other, but not both") when preceded by exclusion terms such as "one of two", "one of", "only one of", or "exactly one of".

[0072] Используемое в настоящем описании и формуле изобретения выражение «по меньшей мере один» в отношении списка из одного или более элементов следует понимать как означающее по меньшей мере один элемент, выбранный из одного или более элементов в этом списке элементов, но при необходимости включая по меньшей мере один из каждого и каждый элемент, конкретно перечисленные в списке элементов, и не исключая никаких комбинаций элементов в списке элементов. Это определение также допускает при необходимости присутствие элементов, отличных от элементов, конкретно указанных в списке элементов, к которым относится выражение «по меньшей мере один», вне зависимости от того, относится ли оно или нет к этим элементам, указанным конкретно.[0072] Used in the present description and claims, the expression "at least one" in relation to a list of one or more elements should be understood as meaning at least one element selected from one or more elements in this list of elements, but optionally including at least one of each and every element specifically listed in the element list, and without excluding any combination of elements in the element list. This definition also allows, if necessary, the presence of elements other than the elements specifically specified in the list of elements to which the expression "at least one" refers, whether or not it refers to those elements specifically specified.

[0073] Также следует понимать, что если иное не указано в явной форме, во всех способах, заявленных в настоящем описании, которые содержат более одного этапа или действия, порядок этапов или действий способа необязательно ограничен порядком, в котором этапы и действия способа изложены.[0073] It should also be understood that, unless otherwise expressly stated, in all methods claimed herein that contain more than one step or action, the order of the steps or steps of the method is not necessarily limited to the order in which the steps and steps of the method are set forth.

[0074] В формуле изобретения, а также в приведенном выше описании, все переходные выражения, такие как «содержащий», «включающий в себя», «имеющий», «охватывающий», «заключающий в себе», «подразумевающий» и т.п. необходимо понимать как неограничивающие, т.е. означающие включение, но не ограничение.[0074] In the claims, as well as in the description above, all transitive expressions such as "comprising", "including", "having", "covering", "involving", "implying", etc. P. is to be understood as non-limiting, ie. meaning inclusion, but not limitation.

[0075] Хотя в настоящей заявке описаны и проиллюстрированы несколько вариантов реализации изобретения, специалисты в данной области могут без труда представить себе целый ряд других средств и/или конструкций для выполнения функции и/или достижения результатов и/или одного или более преимуществ, описанных в настоящей заявке, подразумевается, что каждое из таких изменений/или модификаций находится в пределах объема вариантов реализации изобретения, описанных в настоящем документе. В частности, специалистам в данной области вполне понятно, что все параметры, размеры, материалы и конфигурации, описанные в настоящей заявке, предназначены в качестве примера, и что фактические параметры, размеры, материалы и/или конфигурации будут зависеть от определенной области или областей применения, в которых используют идеи настоящего изобретения. Специалисты в данной области техники узнают или смогут выявить, путем всего лишь обычного экспериментирования, множество эквивалентов конкретных вариантов осуществления изобретения, описанных в настоящей заявке. Поэтому понятно, что вышеуказанные варианты реализации приведены только в качестве примера, и что в пределах объема приложенной формулы изобретения и ее эквивалентов варианты реализации изобретения могут быть осуществлены на практике иным образом, чем описано и заявлено. Варианты реализации настоящего изобретения относятся к каждому отдельному признаку, системе, изделию, материалу, комплекту и/или способу, описанному в настоящей заявке. Кроме того, любая комбинация из двух или более таких признаков, систем, изделий, материалов, комплектов и/или способов, если такие признаки, системы, изделия, материалы, комплекты и/или способы не являются взаимно несовместимыми, включена в объем настоящего изобретения.[0075] While several embodiments of the invention have been described and illustrated in this application, those skilled in the art can readily envision a variety of other means and/or structures for performing the function and/or achieving the results and/or one or more of the benefits described in the present application, it is understood that each of such changes/or modifications are within the scope of the embodiments of the invention described in this document. In particular, it will be readily understood by those skilled in the art that all dimensions, dimensions, materials, and configurations described herein are by way of example, and that the actual dimensions, dimensions, materials, and/or configurations will depend on the particular application or applications. , which use the ideas of the present invention. Those skilled in the art will recognize or be able to identify, through merely routine experimentation, many equivalents to the specific embodiments of the invention described in this application. Therefore, it is understood that the above embodiments are provided by way of example only, and that, within the scope of the appended claims and their equivalents, embodiments of the invention may be practiced in a manner other than that described and claimed. Embodiments of the present invention relate to each individual feature, system, product, material, kit and/or method described in this application. Furthermore, any combination of two or more such features, systems, articles, materials, kits and/or methods, so long as such features, systems, articles, materials, kits and/or methods are not mutually incompatible, is included within the scope of the present invention.

Claims

1. A hand-held personal hygiene device, comprising:

frame;

at least one light source located inside the housing and configured to emit light in at least a first direction;

an optical element comprising an inner surface facing said at least one light source and an outer surface opposite the inner surface, the optical element being configured to transmit light from said light source;

moreover, the optical element contains a plurality of laser-induced surface shape modifications variably distributed on the inner surface or inside the optical element and configured to change the transmission of light through the optical element, moreover, the plurality of laser-induced surface shape modifications are distributed in the reverse order of the intensity sphere of the specified at least at least one light source.

2. The handheld personal care device of claim 1, wherein the plurality of laser-induced surface shape modifications are configured to provide uniform light distribution on the outside of the optical element.

3. The handheld personal care device of claim 1, wherein the plurality of laser-induced surface shape modifications are configured to provide a non-uniform or adapted light distribution on the outside of the optical element.

4. The handheld personal care device of claim 1, wherein the optical element comprises a bulk diffuse material to create a light scattering effect by the bulk material as light passes through the optical member, and a plurality of laser-induced surface shape modifications provide surface light scattering as light passes through the optical member. optical element.

5. The handheld personal care device of claim 1, wherein the plurality of laser-induced surface shape modifications comprises one or more pit-shaped markings.

6. The handheld personal care device of claim 1, wherein the plurality of laser-induced surface shape modifications comprises one or more charred dots.

7. The handheld personal care device of claim 6 wherein the one or more charred dots are configured to block transmission of one or more respective portions of light emitted from said at least one light source through the optical element.

8. The handheld personal care device of claim 6 wherein the one or more charred dots are formed by laser energy in combination with one or more polymeric additives.

9. The handheld personal care device of claim 1, wherein said at least one light source comprises at least two light sources that are light emitting diodes.

10. Manual device for personal hygiene, containing:

frame;

an optical element comprising an inner surface facing said at least one light source, an outer surface opposite the inner surface, an upper surface facing in a second direction different from the first direction, and a lower surface opposite the upper surface, wherein the optical element is made with the ability to transmit light from the specified light source;

11. The handheld personal care device of claim 10, wherein the plurality of laser-induced surface shape modifications are configured to provide uniform light distribution on the outside of the optical element.

12. The handheld personal care device of claim 10, wherein the plurality of laser-induced surface shape modifications are configured to provide a non-uniform or adapted light distribution on the outside of the optical element.

13. The handheld personal care device of claim 10, wherein the plurality of laser-induced surface shape modifications comprises fins configured to direct light from a bright spot vector of said at least one light source.

14. The handheld personal care device of claim 10, wherein the plurality of laser-induced surface shape modifications comprise circular lines centered on a bright spot vector of said at least one light source.

15. The handheld personal care device of claim 10, wherein said at least one light source comprises at least two light sources.

16. The handheld personal care device of claim 1, wherein the optical element surrounds said at least one light source.

17. The handheld personal care device of claim 10, wherein the optical element surrounds said at least one light source.