毛をカットするデバイス用のカッティングヘッド

本願は、毛をカットするデバイス用のカッティングヘッドに関する。

毛をカットするために、切刃の構成ではなく、レーザに依存するシェーバ又はかみそりを提供することが知られている。刃のないシェーバは、可動部品が少ないため、摩耗が減少され、この点は、機械式シェーバに優る利点である。更に、レーザの使用は、皮膚面に鋭い物体が接触しないため、皮膚のかぶれも減らすことができる。レーザ切断とも知られている光吸収によって作用するレーザシェーバでは、レーザビームに露光された毛がビームのエネルギーを吸収することにより、蒸発及び/又は切断される。

シェービング性能は、通常、2つの基準、即ち、シェーバの近さ及び皮膚のかぶれによって測定される。したがって、優れた性能を有するシェーバは、レーザを可能な限り皮膚の近くに位置付けることによって、残る毛の長さを最小にする。しかし、レーザからの熱及びエネルギーが皮膚に当たると、皮膚のかぶれがひどくなる。シェービングされる皮膚を損傷又は刺激しないように、レーザビームとの接触から皮膚を保護する必要がある。毛トリマ又はグルーマは、毛を一定の長さにトリミングするために使用されるので、近さは主要な性能係数ではないが、残る毛の長さの均一性が望ましい。

例えば国際特許公開公報WO95/33600から、シェーバが皮膚の上を移動するにつれて毛をカットするように、皮膚に平行に、且つ、ストローク方向に垂直に位置付けられるレーザビームを生成することが知られている。しかし、ガウス(Gaussian)理論によって、レーザビームは、その長さに沿って自然な強度変動がある。ビームは、レーザビームが最大強度(単位面積当たりの出力)と最小幅とを有する焦点を有する。つまり、焦点は、光吸収によって毛を切断するためのレーザビームの最も効果的な部分である。その一方で、焦点から最も離れたレーザビームの部分は、より大きい幅を有するため、強度はより分散され、レーザビームのエネルギーが毛の大きい面積に亘って当たるため、毛を切断するにはあまり効果的ではない。したがって、レーザビームの光軸に沿って毛切断性能が変動し、これは、むらのある毛の切断及び不均等な近さをもたらす。また、毛が入るカッティングゾーン全体に亘る各位置における出力密度分布が、毛をカットするために常に十分なわけではない。ガウスレーザビームの自然な広がりによって、光軸に沿って均一なビーム厚さを達成することは不可能である。

本発明は、上記の問題点等を実質的に軽減又は解決する、毛をカットするデバイス用のカッティングヘッドを提供することを目的とする。

本発明によれば、毛をカットするデバイス用のカッティングヘッドであって、速軸及び遅軸を有するレーザビームを、カッティングヘッド内のカッティングゾーンを横断するように導く光学系を含み、当該光学系は、カッティングゾーン内にレーザビームの第1の焦点を形成する焦点レンズと、カッティングゾーン内にレーザビームの第2の焦点を形成する集束要素とを含む、カッティングヘッドが提供される。

したがって、レーザビームを再合焦させ、別の有効カッティングエリアを作ることが可能である。これは、出力密度を、レーザビームのより長い長さに沿って最大にできることを意味し、したがって、カッティングヘッドの有効性を減少させることなく、又は、レーザビームの必要となる出力を増加させることなく、カッティングゾーンの長さを増加することができる。

集束要素は、カッティングゾーン内にあってよい。

これは、レーザの有効カッティングエリアをカッティングゾーン内に延長することによって、カッティングゾーンの長さを延長できることを意味する。

集束要素は、カッティングゾーンの中央セクションに配置される。したがって、カッティングゾーンの長さに亘って対称のカッティング構成を提供することができる。つまり、レーザビームの出力密度の分布が、集束要素の両側、したがって、カッティングゾーンのそれぞれの側で対称であることを可能にする。

集束要素は、屈折レンズであってよい。この構成では、カッティングゾーンを通り抜けるレーザビームの経路に影響を及ぼすことなく、当該レーザビームを再合焦させることができる。

集束要素は、反射レンズであってもよい。この構成では、レーザビームを再合焦させ、当該レーザビームを、カッティングゾーン又はカッティングゾーンの一部を横断して戻るように反射することができる。

集束要素は、球面レンズである。したがって、レーザビームを、その速軸及び遅軸に沿って再合焦させることができる。

集束要素は、円柱レンズであってもよい。したがって、1つの集束要素によって、2つ以上のレーザビーム又はレーザビームのセクションが、再合焦される。

集束要素は、レーザビームを、その速軸のみに沿って再合焦させてもよい。

集束要素は、少なくとも2つのレーザビームを合焦させてもよい。

焦点レンズは、遅軸に沿ったカッティングゾーンにおけるレーザビームの焦点距離とは異なる速軸に沿ったカッティングゾーンにおけるレーザビームの焦点距離を形成するように構成される。遅軸に沿った焦点距離は、速軸に沿った焦点距離よりも大きい。

焦点レンズは、前記遅軸に沿ったレーザビームの焦点からオフセットされる前記速軸に沿ったレーザビームの焦点を形成するように構成される。

焦点レンズ及び集束要素は、遅軸に沿ったレーザビームの焦点が、集束要素と一致するように、互いから離間されている。

この構成では、出力密度、したがって、カッティングゾーンの長さに沿うレーザビームのカッティング作用は対称である。つまり、遅軸及び速軸の両方に沿ったビーム幅は、集束要素の両側、したがって、カッティングゾーンのそれぞれの側において対称である。これは、カッティングゾーンの長さに沿ってカッティング作用を均一にする助けとなる。

焦点レンズは、遅軸に沿ったレーザビームの焦点距離よりも大きい速軸に沿ったレーザビームの焦点距離を形成するように構成される。

これは、その速軸に沿った最小の開口数と、その遅軸に沿った高い開口数とを有するレーザビームを、カッティングゾーン内に提供する。したがって、レーザビームの出力密度は、より大きい距離に亘って最大にされ、したがって、レーザビームの有効カッティングエリアが増加される。

焦点レンズは、速軸に沿ったレーザビームの焦点が、遅軸に沿ったレーザビームの焦点と一致するように構成されてもよい。

これは、出力密度、したがって、カッティングゾーンの長さに沿うレーザビームのカッティング作用が対称であることを意味する。

集束要素は、第1の集束要素であり、カッティングヘッドは更に、レーザビームを、その速軸及び/又は遅軸に沿って再合焦させる第2の集束要素を含んでもよい。

したがって、カッティングゾーン内にレーザビームの別の有効カッティングエリアを形成することができる。これは、有効カッティングエリアが形成されるカッティングゾーンの長さが最大にされることを意味する。

本発明の別の態様によれば、請求項1乃至9の何れか一項に記載のカッティングヘッドを含む、毛をカットするデバイスが提供される。

本発明の別の態様によれば、毛をカットするデバイス用のカッティングヘッドであって、速軸及び遅軸を有するレーザビームを、カッティングヘッド内のカッティングゾーンを横断するように導く光学系を含み、当該光学系は、遅軸に沿ったカッティングゾーンにおけるレーザビームの焦点距離よりも大きい速軸に沿ったカッティングゾーンにおけるレーザビームの焦点距離を形成する焦点レンズを含む、カッティングヘッドが提供される。

これは、その速軸に沿った最小の開口数と、その遅軸に沿った高い開口数とを有するレーザビームを、カッティングゾーン内に提供する。したがって、レーザビームの出力密度は、より大きい距離に亘って最大にされ、したがって、レーザビームの有効カッティングエリアが増加される。

速軸に沿ったレーザビームの焦点距離は、遅軸に沿ったレーザビームの焦点距離の少なくとも2倍であってよい。

焦点レンズは、その速軸に沿ったレーザビームの焦点が、その遅軸に沿ったレーザビームの焦点と一致するように構成されてもよい。

これは、カッティングゾーンの長さに沿ったカッティング作用が対称にされることを意味する。

焦点レンズは、レーザビームを、その速軸に沿って合焦させる第1の焦点レンズ部と、レーザビームを、その遅軸に沿って合焦させる第2の焦点レンズ部とを含んでもよい。

この構成では、その速軸及びその遅軸に沿って、レーザビームの異なる焦点距離を形成する焦点レンズを提供することが容易である。更に、その速軸及び遅軸に沿ったレーザビームの焦点間の所望の間隔も容易に決定することができる。

第1の焦点レンズ部は、円柱レンズであってよい。これは、第1の焦点レンズ部が、レーザビームを、その速軸のみに沿って合焦させることを意味する。円柱レンズを使用することによって、レーザビームを別の軸に沿って合焦させることなく、当該レーザビームを1つの軸に沿って合焦させることができる。

第2の焦点レンズ部は、円柱レンズであってよい。これは、第2の焦点レンズ部が、レーザビームを、その遅軸のみに沿って合焦させることを意味する。

光学系は更に、平行化レンズを含み、第1の焦点レンズ部と平行化レンズとは一体に形成されている。

これは、構成要素数が最小にされることを意味する。したがって、製造の容易さが最大にされる。

カッティングヘッドは更に、カッティングゾーンにおいてレーザビームの遅軸及び/又は速軸に沿って第2の焦点を形成する集束要素を含む。

この構成では、集束要素が、そこに入射するレーザビームを再合焦させるので、レーザビームの有効カッティングエリアを最大にし、したがって、カッティングゾーンの長さを最大にすることができる。

光学系は更に、カッティングゾーンを横断するようにレーザビームを導く第1の反射要素を含んでもよい。

光学系は更に、カッティングゾーンから離れるようにレーザビームを導くように、第1の反射要素に対しカッティングゾーンの反対側に配置される第2の反射要素を含んでもよい。

別の実施形態では、光学系は更に、第1の反射要素に対してカッティングゾーンの反対側に配置され、カッティングゾーンを横断して戻るようにレーザビームを反射する第2の反射要素を含んでもよい。

1つ以上の集束要素が、このような反射又は屈折要素の前に又は後に配置されていてもよい。

これは、カッティングゾーンを通過するレーザビームの第2のカッティングセクションを提供し、したがって、シェーバのカッティング性能が向上される。

本発明の別の態様によれば、請求項10乃至15の何れか一項に記載のカッティングヘッドを含む、毛をカットするデバイスが提供される。

本発明のこれらの及び他の態様は、以下に説明される実施形態を参照して明らかとなろう。

本発明の実施形態は、添付図面を参照してほんの一例として以下に説明される。

図1は、毛をカットするデバイス用のカッティングヘッドの概略側面図を示す。

図2は、レーザビームの光軸に沿った当該レーザビームの断面図を示す。

図3は、毛をカットするデバイス用の別の実施形態のカッティングヘッドの概略側面図を示す。

図4は、図3に示されるカッティングヘッドの概略平面図を示す。

図5は、第1及び第2の焦点におけるレーザビームの光軸に沿った図3及び図4に示される毛をカットするデバイスの実施形態のレーザビームの断面図を示す。

図6は、毛をカットするデバイスの別の実施形態のカッティングヘッドの概略側面図を示す。

図7は、毛をカットするデバイスの別の実施形態のカッティングヘッドの概略平面図を示す。

図8は、毛をカットするデバイスの別の実施形態のカッティングヘッドの概略側面図を示す。

図9は、図8に示されるカッティングヘッドの概略平面図を示す。

図10は、第1及び第2の焦点におけるレーザビームの光軸に沿った図8及び図9に示される毛をカットするデバイスの実施形態のレーザビームの断面図を示す。

図11は、毛をカットするデバイスの別の実施形態のカッティングヘッドの概略側面図を示す。

図12は、図11に示されるカッティングヘッドの概略平面図を示す。

図13は、図11及び図12に示されるカッティングヘッドの光学系について、レーザビームの焦点からの距離に対するレーザビームの幅、即ち、ビーム直径を示すチャートである。

図14は、球面焦点レンズを有する光学系について、レーザビームの焦点からの距離に対するレーザビームの幅、即ち、ビーム直径を示すチャートである。

図1は、毛をカットするデバイス用のヘッドユニット1の概略図を示す。ヘッドユニット1は、レーザシェーバのカッティングヘッドを形成する。ヘッドユニット1は、レーザ源として機能するレーザ発生器2と、光学系3とを含む。本構成におけるレーザ発生器2は、ダイオードである。レーザ発生器2は、レーザビーム4を放射する。レーザビーム4は、ヘッドユニット1内でレーザ発生器2からの光路に従う。

本構成では、放射されたレーザビーム4は、多重横モードの青色ダイオードレーザである。放射されたレーザビーム4の波長は、約450nmである。放射されたレーザビーム4の出力は、3Wの大きさのオーダにある。しかし、当然ながら、レーザビームの特性は変えられてもよい。

放射されたレーザビーム4は、光学系3に向けられる。光学系3は、平行化レンズ5と焦点レンズ6とを有する。レーザビーム4は、平行化レンズ5に向けられる。平行化レンズ5は、ビームの広がりを減少又は除去する。レーザビーム4の平行化された部分又は経路7は、次に、焦点レンズ6によって合焦されて、レーザビーム4は集束する。

ヘッドユニット1は、カットされる毛が入るカッティングゾーン8を有する。第1の窓9aが、カッティングゾーン8と焦点レンズ6との間に配置される。第2のレンズ9bが、第1の窓9aに対しカッティングゾーン8のもう一端に配置される。第2の窓9bは、カッティングゾーン8とエネルギー散逸器又は同様のデバイス(図示せず)との間に配置される。レーザビーム4は、カッティングゾーンを通り抜けて進行し、エネルギー散逸器によって散逸される。エネルギー散逸器又は同様のデバイスは、残留するレーザビーム4のエネルギーによって損傷が引き起こされることを防ぐ。

窓9a、9bは、レーザ発生器2、レンズ5、6、及び、カッティングゾーン8の外側に配置された他の構成要素を、カッティングゾーン8内に入った破片及び汚れから保護するように配置される。しかし、当然ながら、窓9a、9bは省略されてもよい。

カッティングゾーン8は、中央セクション8a、第1の外側セクション8b及び第2の外側セクション8cを含む。第1の外側セクション8bは、カッティングゾーン8の一端と中央セクション8aとの間に画定される。第2の外側セクション8cは、カッティングゾーン8のもう一端と中央セクション8aとの間に画定される。

レーザビーム4は、レーザビーム4の光軸10に沿ってカッティングゾーン8内を通り抜けるように進行する。ガウス理論によって、レーザビームは、その長さに沿って自然な強度変化を有する。ビームは、レーザビームが最大強度(単位面積当たりの出力)と最小幅とを有する焦点を有する。つまり、焦点は、光吸収によって光を切断するための、レーザビームの最も効果的な部分であることを意味する。その一方で、焦点から最も離れるレーザビームの部分の幅は大きいため、強度はより分散され、毛の大きい面積に亘ってレーザビームのエネルギーが当たるため、毛を切断するにはあまり効果的ではない。したがって、レーザビームの光軸に沿って毛切断性能は変動する。ガウスレーザビームの自然な広がりによって、光軸に沿って均一なビーム厚さを達成することは不可能である。

カッティングゾーン8におけるレーザビーム4は、ガウス理論に従い、レーザビーム4の光軸10に沿って位置付けられる「第1の焦点」11、即ち、ウエストを含む。焦点11は、最大強度及び最小幅の位置であり、レーザビームのエネルギーが切断される毛の小さい面積上に集中され、光吸収率を増加させるため、毛を切断するためのレーザビーム4の最も効果的な部分である。ウエスト11の両側の領域12、13は、より大きいビーム幅とより低い強度とを有し、レーザビームのエネルギーが毛の大きい面積に亘って分散されるため、毛を切断するにはあまり効果的ではない。レーザビーム4の第1の焦点11が、ウエスト11の両側の他の領域12、13に対し、よりきれいにかつ異なる長さで毛を切断するため、この構成は、カッティングゾーン8に亘ってカッティング性能に少しの変化をもたらす。しかし、当然ながら、ウエスト11の両側の領域12、13におけるビームの強度は、カッティングゾーン8内に入った毛を切断するには十分である。

ガウスビーム理論を使用して、広がりによってもたらされるビーム幅(断面積)の変化を考慮することによってビームに沿った強度の自然な変動を求めることができる。完全なガウスレーザビームの広がりは、次式によって定義される。

ここで、w(z)は、ビームウエスト(焦点)からの距離zにおけるビーム半径であり、w₀は、ビームウエストの半径であり、z_Rは、レイリー(Rayleigh)範囲であり、M²は、ビーム品質の尺度であるビーム伝播係数である。

レーザビームのレイリー範囲(z_R)は、ビーム表面積が倍になる距離と定義され、また、次式によって記述される。

ここで、λは、レーザビームの波長である。

レイリー範囲は、最高強度を有するビームの一部分であり、当該部分は、レーザビームのエネルギーが毛の小さい面積上に集中されるため、毛をカットするためのビームの最も効果的な部分となる。レイリー範囲、即ち、高強度領域は、図1では、点線14によって表され、固定位置にある。レイリー範囲14の外側のビームの領域12、13は、ビーム幅が大きく、エネルギー分布はあまり集中していない。したがって、これらの領域の毛をカッティングする特性は、レイリー範囲14におけるほど、毛をカットすることにおいて効果的ではない。優れたデザインのレーザシェーバは、電力要件、過度の熱及び皮膚のかぶれの理由から、毛を切断するために必要とされるよりも著しくより強力なレーザビームを生成すべきではない。したがって、レーザシェーバにおいて、高強度領域14を、高強度領域14のすぐ両側の領域12、13と共に、効果的に使用することが重要である。

当然ながら、高強度領域14は、高強度領域14のすぐ両側の領域12、13と共に、効果的なカッティングエリア、つまり、レーザビーム4の毛をカットするのに有効なカッティング特性を有するセクションを画定する。

レーザ発生器2によって放射されるレーザビーム4の断面は、楕円形である。図2に、合焦状態にあるレーザビーム4の断面図が示される。レーザビームは、y軸に沿って寸法Yと、x軸に沿って寸法Xとを有する。当然ながら、レーザビーム4の光軸10は、z軸(図1を参照)に沿って延在し、x軸、y軸及びz軸は、互いに垂直である。

レーザビーム4は、レーザ発生器2のレーザストライプ(図示せず)から放射される。レーザストライプ(図示せず)は、x軸と平行に延在する。レーザ発生器の構成は、知られており、したがって、詳細な説明は、本明細書では省略される。レーザビーム4の広がりは、レーザストライプに平行及び垂直の方向において異なり、ニアフィールドとしても知られている。

y軸におけるビームの広がりは、速軸と呼ばれる。本構成では、速軸は、約40°(フルの角度、1/e²)のビーム広がりを有する。x軸におけるビーム広がりは、遅軸と呼ばれる。本構成では、遅軸は、約10°のビーム広がりを有する。つまり、y軸に沿ったレーザビームの広がり角度は、x軸におけるレーザビーム4の広がり角度よりも大きい。y軸に沿ったニアフィールドの寸法は、約2μmである。x軸に沿ったニアフィールドの寸法は、約20μmである。

焦点レンズ6は、レーザビーム4がその光軸10に沿って延在するにつれて、当該ビームを、速軸(y軸)及び遅軸(x軸)に沿って集束させる。焦点レンズ6は、レーザビーム4の第1の焦点距離を規定する。レーザビーム4の第1の焦点距離は、焦点レンズ6と、レーザビーム4の第1の焦点11との間の距離である。本実施形態では、焦点レンズは、レーザビーム4の第1の焦点距離を、その速軸及び遅軸に沿って同じにする。

集束要素15が、カッティングゾーン8に配置される。集束要素15には、レーザビーム4の光軸10が入射する。集束要素15は、カッティングゾーン8を通過するレーザビーム4を再合焦させる。つまり、集束要素は、レーザビーム4の第2の焦点16を、その光軸10に沿って形成する。

集束要素15は、カッティングゾーン8の中央セクション8aに配置される。したがって、カッティングゾーン8の第1の外側セクション8bが、集束要素15の片側に規定され、カッティングゾーン8の第2の外側セクション8cが、集束要素15のもう片側に規定される。

集束要素15は、球面レンズである。つまり、集束要素15は、レーザビームを、その速軸及び遅軸の両方において合焦させる。本実施形態では、集束要素15の焦点距離は、焦点レンズ6の焦点距離に実質的に等しい。

集束要素15は、屈折レンズである。つまり、集束要素15に入射するレーザビーム4は、集束要素15を通過し、集束要素15を通過する際の屈折によって、合焦される。

レーザビーム4の光軸10に沿った焦点レンズ6と集束要素15との距離は、レーザビーム4の第1の焦点距離よりも大きい。したがって、レーザビーム4は、第1の焦点11と集束要素15との間で広がる。

カッティングゾーン8の第1の外側セクション8bの長さは、レーザビーム4の第1の焦点距離の約2倍である。カッティングゾーン8の第2の外側セクション8cの長さは、レーザビーム4の第2の焦点距離の約2倍である。

カッティングヘッド1は更に、レーザビーム4とユーザの皮膚19との間に保護距離間隔を維持するように、皮膚19の一部に接触するスペーサ18を有する本体17を含む。スペーサ18は、ユーザの皮膚19を位置付けることができるカッティング面を含む。スペーサ18は、少なくとも1つの開口(図示せず)を含む。スペーサ18は、毛(図示せず)が、カッティングゾーン8内へと突出することを可能にする。カッティングゾーン8は、スペーサ18の上方の領域に画定される。スペーサ18は、レーザビーム4の光軸10に平行の単一の細長い開口(図示せず)を含み、当該開口を通り、カットのために毛が入る。或いは、スペーサ18は、複数の円形、六角形又は同様の開口(図示せず)といった代替の構成を有してもよい。当該開口を通り、毛がカッティングゾーン8へと入る。或いは、スペーサ18は、カッティングゾーン8に毛を入れるように複数の歯を有する櫛を含んでもよい。

レーザ発生器2が動作させられると、放射されたレーザビーム4は光学系3に向けられる。レーザビーム4は、焦点レンズ6によって当該ビーム4が集束するように合焦される。レーザビーム4は、当該レーザビーム4の光軸10に沿って、カッティングゾーン8の第1の外側セクション8bを通り進行する。

レーザビーム4の第1の焦点11は、第1の外側セクション8bにある。焦点レンズ6と集束要素15との間の距離が、焦点レンズ6によってもたらされるレーザビーム4の第1の焦点距離よりも大きいため、レーザビーム4の第1の焦点11は、第1の外側セクション8b内に形成される。したがって、レーザビーム4の第1の有効カッティングエリアは、第1の外側セクション8bに形成される。第1の外側セクション8bにおけるレーザビーム4のセクションは、レーザビームの第1のカッティングセクション20である。

当然ながら、レーザビーム4は、第1の焦点11と集束要素15との間で広がる。集束要素15は、レーザビーム4の光軸10上に配置されるので、レーザビーム4は、集束要素15に向けられる。レーザビーム4は、集束要素15によって合焦される。レーザビーム4は、集束要素15によって、速軸(y軸)及び遅軸(x軸)に沿って再合焦される。

レーザビーム4の第2の焦点16は、第2の外側セクション8cにある。つまり、レーザビーム4の第2の焦点16は、カッティングゾーン8内に形成される。集束要素15と、本実施形態では、第2の窓9bによって形成されているカッティングゾーン8の端との間の距離は、集束要素15によってもたらされるレーザビーム4の第2の焦点距離よりも大きい。レーザビーム4の第2の有効カッティングエリアは、第2の外側セクション8cに形成される。したがって、レーザビーム4の第2の有効カッティングエリアは、第2の外側セクション8cに形成される。第2の外側セクション8cにおけるレーザビーム4のセクションは、レーザビームの第2のカッティングセクション21である。

集束要素15は、別のレイリー範囲をもたらす。レーザビーム4の第2のカッティングセクション21のレイリー範囲、即ち、高強度領域は、図1において、点線22によって表される。レイリー範囲22の外側のビームの領域23、24は、ビーム幅が大きく、エネルギー分布はあまり集中していない。当然ながら、第2のカッティングセクション21の高強度領域22は、高強度領域22のすぐ両側の領域23、24と共に、有効カッティングエリア、つまり、毛をカットするために効果的なカッティング特性を有するレーザビーム4の別のセクションを画定する。

上記構成では、カッティングヘッド1には、カッティングゾーン8において2つの有効カッティングエリアが設けられている。したがって、カッティングゾーン8の長さは、2倍にされ、レーザビームは、カッティングゾーン8の長さに実質的に沿って毛を効果的にカットすることができる。カッティングゾーン8内には、集束要素15の位置において、最小のカッティング効果のないエリアが形成されるが、当然ながら、このカッティング効果のないエリアは、上記構成によって提供されるカッティングゾーン8の延長された長さに比べて最小である。更に、カッティングヘッド1は、通常、皮膚の一部に亘って3回以上通過し、それにより、そこから完全に毛が除去されることを確実にする。

毛の直径は、通常、約100μmである。本構成では、x軸に沿うレーザビーム4の第1の焦点11における寸法は、約250μm(1/e²)である。y軸に沿うレーザビーム4の第1の焦点11における寸法は、約25μm(1/e²)である。焦点レンズ6と集束要素15との間の距離は、レーザビーム4の第1の焦点距離の約2倍であり、レーザビーム4の第2の焦点距離は、第1の焦点距離とほぼ同じであるため、x軸に沿うレーザビーム4の第2の焦点16における寸法は、約250μm(1/e²)である。y軸に沿うレーザビーム4の第2の焦点16における寸法は、約25μm(1/e²)である。

上記構成の利点は、カッティングゾーン8に入る毛を効果的にカットするのに十分な出力密度を有する、カッティングゾーン8におけるレーザビーム4の大きい処置ストロークが提供される一方で、レーザ発生器2の必要な出力を最小にする点である。したがって、ヘッドユニット1の効率は最大にされる。

毛がカッティングゾーン8内に入ると、毛は、カッティングゾーン8において、レーザビーム4の第1又は第2のカッティングセクション20、21に触れる。したがって、毛は、レーザ切断によってカットされる。

レーザビーム4は、次に、カッティングゾーン8から通過し、カッティングゾーン8から離れるように進行する。レーザビーム4の出口セクションは、エネルギー散逸器又は同様のデバイス(図示せず)内で吸収され、残留するレーザビーム4のエネルギーによって損傷が引き起こされることを防ぐ。

上記の構成では、集束要素は、球状である。つまり、第1の集束要素は、レーザビーム4を、速軸及び遅軸の両方において合焦させる。しかし、代替構成では、集束要素は円柱状である。つまり、集束要素は、レーザビームを、速軸又は遅軸のどちらか1つにおいてのみ合焦させる。

図3及び図4は、円柱状である集束要素31を有する、毛をカットするカッティングヘッド30の例示的な実施形態を示す。図3及び図4に示されるカッティングヘッドの構成は、上記のカッティングヘッド1とほぼ同じであるため、ここでは、詳細な説明は省略される。幾つかの特徴及び構成要素が、上記の特徴及び構成要素に対応するため、ここでは、詳細な説明は省略される。しかし、図3の光学系は、図1を参照して説明されたような球状の集束要素15ではなく、円柱状の集束要素31を含む。

次に、図3及び図4を参照するに、ヘッドユニット30は、レーザ源として機能する第1のレーザ発生器32と、第1の光学系33とを含む。第1のレーザ発生器32は、第1のレーザビーム34を放射する。第1のレーザビーム34は、第1のレーザ発生器32から、第1の光軸に沿うヘッドユニット30内の光路に従う。当然ながら、光軸は、図面に示されるz軸に沿って延在し、カッティングヘッドは、毛をカットするために、x軸に沿う方向において、ユーザの皮膚の上を動かされる。

放射されたレーザビーム34は、第1の光学系33に向けられる。第1の光学系33は、第1の平行化レンズ35と第1の焦点レンズ36とを有する。第1のレーザビーム34は、第1の平行化レンズ35に向けられる。第1の平行化レンズ35は、ビームの広がりを減少又は排除する。第1のレーザビーム34は、次に、第1の焦点レンズ36によって合焦されて、第1のレーザビーム34は集束する。

ヘッドユニット30は更に、レーザ源として機能する第2のレーザ発生器37と、第2の光学系38とを含む。第2のレーザ発生器37は、第2のレーザビーム39を放射する。第2のレーザビーム39は、第2のレーザ発生器37から、第2の光軸に沿うヘッドユニット30内の光路に従う。本実施形態では、第1及び第2の光軸は、互いに平行に延在するが、互いからオフセットされている。

放射された第2のレーザビーム39は、第2の光学系38に向けられる。光学系38は、第2の平行化レンズ40と第2の焦点レンズ41とを有する。第2のレーザビーム39は、第2の平行化レンズ40に向けられる。第2の平行化レンズ40は、ビームの広がりを減少又は除去する。第2のレーザビーム39は、次に、第2の焦点レンズ41によって合焦されて、第2のレーザビーム39は集束する。

本構成では、放射されたレーザビームは、多重横モードの青色ダイオードレーザである。放射されたレーザビームの波長は、約450nmである。放射されたレーザビームの出力は、3Wの大きさのオーダにある。しかし、当然ながら、レーザビームの特性は変えられてもよい。

ヘッドユニット30は、カットされる毛が入るカッティングゾーン43を有する。第1及び第2のレーザ発生器32、37は、カッティングゾーン43の両側に配置される。第1の窓44aが、カッティングゾーン43と第1の焦点レンズ36との間に配置される。第2の窓44bが、第1の窓44aに対しカッティングゾーン43のもう一端に配置される。第2の窓44bは、カッティングゾーン43と第2の焦点レンズ41との間に配置される。残留するレーザビーム34、39のエネルギーを散逸するために、エネルギー散逸器又は同様のデバイス(図示せず)が第1及び第2の窓44a、44bの背後に配置される。しかし、当然ながら、窓44a、44bは省略されてもよい。

カッティングゾーン43における各レーザビーム34、39は、ガウス理論に従い、その光軸に沿って位置付けられる「第1の焦点」45a、45b、即ち、ウエストを含む。第1の焦点45a、45bにおける高強度領域は、当該高強度領域のすぐ両側の領域と共に、有効なカッティングエリア、つまり、各レーザビーム34、39の毛をカットするのに有効なカッティング特性を有するセクションを画定する。

焦点レンズ36、41は、対応するレーザビーム34、39がそれらの光軸に沿って延在するにつれて、当該ビームを、速軸(y軸)及び遅軸(x軸)に沿って集束させる。焦点レンズ36、41は、各レーザビームの第1の焦点距離を規定する。本実施形態では、焦点レンズ36、41は、レーザビーム34、39の第1の焦点距離を、その速軸及び遅軸の両方に沿って同じにする。しかし、当然ながら、各レーザビームの速軸の焦点距離は、以下において明らかとなるように、遅軸の焦点距離と異なってもよい。

集束要素31は、カッティングゾーン43内に配置される。集束要素31は、第1及び第2のレーザビーム34、39の両方に対する集束要素31として機能する。つまり、集束要素31は、第1及び第2の光学系33、38の一部を形成する。集束要素31は、第1のレーザビーム34の光軸にある。集束要素31は、カッティングゾーン43を通過する第1のレーザビーム34を再合焦させる。つまり、集束要素31は、第1のレーザビーム34の第2の焦点46aを、その光軸に沿って形成する。

集束要素31は、第2のレーザビーム39の光軸にある。集束要素31は、カッティングゾーン43を通過する第2のレーザビーム39を再合焦させる。つまり、集束要素31は、第2のレーザビーム39の第2の焦点46bを、その光軸に沿って形成する。

集束要素31は、屈折レンズである。集束要素31は、円柱レンズである。つまり、集束要素31は、レーザビームを、速軸又は遅軸のどちらか1つにおいてのみ合焦させる。

本実施形態では、集束要素31は、レーザビーム34、39のそれぞれを、その速軸に沿って合焦させる。速軸は、x軸に沿って延在する。したがって、第2の焦点46a、46bは、各レーザビーム34、39の速軸のみの焦点である。各レーザビーム34、39の遅軸は、集束要素31によって再合焦されない。集束要素31の円柱面は、トロイダル面であってもよい。

本実施形態では、集束要素31の焦点距離は、焦点レンズ36、41のそれぞれの焦点距離と実質的に等しい。第2のレーザビーム39の第2の焦点46bは、第1のレーザビーム34の第1の焦点45aと整列する。同様に、第2のレーザビーム39の第1の焦点46aは、第1のレーザビーム34の第2の焦点46aと整列する。しかし、当然ながら、第1及び第2のレーザビーム34、39の焦点は、互いからオフセットであってもよい。

カッティングヘッド30は更に、レーザビーム34、39とユーザの皮膚との間に、保護距離間隔を維持するように、皮膚の一部に接触するスペーサ47を有する本体を含む。

レーザ発生器32、37が動作させられると、放射されたレーザビーム34、39は、それぞれ、第1及び第2の焦点レンズ36、41によって合焦される。集束要素31は、カッティングゾーン43の中央セクション43aに配置される。第1のレーザビーム34は、カッティングゾーン43の第1の外側セクション43bを通って進行し、第2のレーザビーム39は、カッティングゾーン43の第2の外側セクション43cを通って進行する。

第1のレーザビーム34の第1の焦点45aは、第1の外側セクション43bにある。したがって、第1のレーザビーム34の第1の有効なカッティングエリアは、第1の外側セクション43bに形成される。第1の焦点45aは、ビームの速軸及び遅軸における焦点である。

第1のレーザビーム34は、第1の焦点45aと集束要素31との間で広がる。第1のレーザビーム34は、次に、集束要素31によって再合焦される。第1のレーザビーム34は、集束要素31によって、速軸(y軸)に沿ってのみ再合焦される。集束要素31は、円柱レンズであるため、第1のレーザビーム34をその遅軸(x軸)に沿っては合焦させず、したがって、広がり続ける。第1のレーザビーム34の第2の焦点46aは、第2の外側セクション43cに形成される。第1のレーザビーム34の第2の有効カッティングエリアは、第2の外側セクション43cに形成される。

図5に、第1及び第2の焦点45a、46aにおける第1のレーザビーム34の断面図が示される。第1のレーザビーム34は、集束要素によって、その速軸に沿って再合焦されるので、当該レーザビームは、第1及び第2の焦点45a、46bにおいて、y軸に沿って同様の寸法を有する。しかし、第2の焦点46aにおける寸法Xは、レーザビームが、その遅軸に沿って再合焦されていないので、第1の焦点45aにおける寸法Xよりも大きい。第1のレーザビーム34の第2の焦点46a及び第2の有効カッティングエリアは、集束要素31によってビームが再合焦されないことによって少し低いピーク出力を有するが、ビームのX寸法が増加することによって、レーザビームが毛に沿って動くにつれて毛を露光する時間を長くする。

第2のレーザビーム39の第1の焦点45bは、第2の外側セクション43cにある。したがって、第2のレーザビーム39の第1の有効カッティングエリアは、第2の外側セクション43cに形成される。第2の焦点46bは、ビームの速軸及び遅軸にある焦点である。

第2のレーザビーム39は、第1の焦点45bと集束要素31との間で広がる。第2のレーザビーム39は、次に、集束要素31によって再合焦される。第2のレーザビーム39は、集束要素31によって、速軸(y軸)に沿ってのみ再合焦される。第1のレーザビーム34の第2の焦点46aは、第2の外側セクション43cに形成される。第1のレーザビーム34の第2の有効カッティングエリアは、第1の外側セクション43bに形成される。

第2のレーザビーム39の第2の焦点46b及び第2の有効カッティングエリアは、集束要素31によってビームが再合焦されないことによって少し低いピーク出力を有するが、ビームのX寸法が増加することによって、レーザビームが毛に沿って動くにつれて毛を露光する時間を長くする。

上記の構成によって、カッティングゾーン43内に複数の有効カッティングエリアを有するカッティングヘッド30が提供される。したがって、カッティングゾーン43の長さは増加され、レーザビームは、カッティングゾーン43の長さに実質的に沿って毛を効果的にカットすることが可能である。

レーザビーム34、39は、次に、カッティングゾーン43から通過し、カッティングゾーン43から離れるように進行する。レーザビームの出口セクションは、エネルギー散逸器又は同様のデバイス(図示せず)内で吸収され、残留するレーザビーム34、39のエネルギーによって損傷が引き起こされることを防ぐ。

更に、2つ以上のレーザビームを再合焦させる集束要素として機能する単一の円柱レンズを使用することも可能である。これは、カッティングヘッドの製造の容易さ及び費用を単純にする。本構成では、集束要素31は、2つのレーザビームを再合焦させるものとして拡大される。このような円柱状の集束要素31を使用することの利点は、拡大された球面レンズよりも製造が簡単である点である。

上記構成では、カッティングヘッドは、2つのレーザ発生器を有する。この構成は、カッティングヘッドの効率を最大にし、カッティングヘッドが、その長さに沿ってほぼ対称のカッティング作用を提供することを確実にするのに役立つ。しかし、当然ながら、代替構成では、カッティングヘッドは、カッティングヘッド内に単一のレーザビーム(図示せず)を形成するように、円柱レンズと、単一のレーザ発生器のみと使用されてもよい。更に、当然ながら、代替構成では、3つ以上のレーザビームが使用されてもよい。

図6は、毛をカットするカッティングヘッド50の別の実施形態を示す。図6に示されるカッティングヘッド50の構成は、上記のカッティングヘッドの構成とほぼ同じであるため、ここでは、詳細な説明は省略される。幾つかの特徴及び構成要素が、上記の特徴及び構成要素に対応するため、ここでは、詳細な説明は省略される。本構成では、カッティングヘッド50は、第1及び第2の集束要素51、52を含む。

ヘッドユニット50は、レーザ源として機能するレーザ発生器53と光学系54とを含む。レーザ発生器53は、レーザビーム55を放射する。レーザビーム55は、レーザ発生器53から、光軸に沿うヘッドユニット50内の光路に従う。放射されたレーザビーム55は、光学系54に向けられる。光学系54は、平行化レンズ56と焦点レンズ57とを有する。レーザビーム55は、平行化レンズ56に向けられ、次に、焦点レンズ57によって合焦されて、レーザビーム55は集束する。

ヘッドユニット50は、カットされる毛が入るカッティングゾーン58を有する。第1の窓59aが、カッティングゾーン58と焦点レンズ57との間に配置される。第2の窓59bが、第1の窓59aに対してカッティングゾーン58のもう一端に配置される。しかし、当然ながら、窓59a、59bは省略されてもよい。

カッティングゾーン58内のレーザビーム55は、ガウス理論に従い、その光軸に沿って位置付けられる「第1の焦点」60、即ち、ウエストを含む。第1の焦点60における高強度領域は、当該高強度領域のすぐ両側の領域と共に、有効カッティングエリア、つまり、レーザビーム55の毛をカットするのに有効なカッティング特性を有するセクションを画定する。

焦点レンズ57は、レーザビーム55がその光軸に沿って延在するにつれて、当該ビームを、速軸(y軸)及び遅軸(x軸)に沿って集束させる。焦点レンズ57は、レーザビームの第1の焦点距離を規定する。本実施形態では、焦点レンズ57は、レーザビーム55の第1の焦点距離を、その速軸及び遅軸の両方に沿って同じにする。しかし、当然ながら、速軸の焦点距離は、以下において明らかとなるように、遅軸の焦点距離と異なってもよい。

第1及び第2の集束要素51、52は、カッティングゾーン58内に配置される。第1の集束要素51には、レーザビーム55の光軸が入射する。第2の集束要素52には、レーザビーム55の光軸が入射する。第1及び第2の集束要素51、52は、互いから離間されている。

第1及び第2の集束要素51、52は、カッティングゾーン58を通過するレーザビーム55を再合焦させる。つまり、第1の集束要素51は、レーザビーム55の第2の焦点61を、その光軸に沿って形成する。同様に、第2の集束要素52は、レーザビーム55の第3の焦点62を、その光軸に沿って形成する。

第1及び第2の集束要素51、52は、屈折レンズである。集束要素51、52は、円柱レンズである。つまり、集束要素51、52は、レーザビームを、速軸及び遅軸の両方において合焦させる。

カッティングヘッド50は更に、レーザビームとユーザの皮膚との間に、保護距離間隔を維持するように、皮膚の一部に接触するスペーサ64を有する本体を含む。

本実施形態では、第1及び第2の集束要素51、52の焦点距離は、焦点レンズ57の焦点距離と実質的に等しい。しかし、当然ながら、第1及び第2の集束要素51、52の焦点距離は、焦点レンズ57とは異なっても、また、互いに異なってもよいことは、理解されるだろう。

レーザ発生器53が動作させられると、放射されたレーザビーム55は、焦点レンズ57によって合焦される。レーザビーム55の第1の焦点60は、焦点レンズ57と第1の集束要素51との間でカッティングゾーン58内に形成される。したがって、レーザビーム55の第1の有効カッティングエリアが、カッティングゾーン58内に形成される。

レーザビーム55は、第1の焦点60と第1の集束要素51との間で広がる。レーザビーム55は、次に、第1の集束要素51によって再合焦される。レーザビーム55は、第1の集束要素51によって、その速軸及び遅軸に沿って再合焦される。レーザビーム55の第2の焦点61は、第1及び第2の集束要素51、52間に形成される。したがって、レーザビーム55の第2の有効カッティングエリアが、カッティングゾーン58内に形成される。

レーザビーム55は、第2の焦点61と第2の集束要素52との間で、再び広がる。レーザビーム55は、次に、第2の集束要素52によって再合焦される。レーザビーム55は、第2の集束要素52によって、その速軸及び遅軸に沿って再合焦される。レーザビーム55の第3の焦点62が、第2の集束要素52とカッティングゾーン58の遠位端との間に形成される。したがって、レーザビーム55の第3の有効カッティングエリアが、カッティングゾーン58内に形成される。

上記の構成によって、カッティングゾーン58内に3つの有効カッティングエリアを有するカッティングヘッド30が提供される。したがって、カッティングゾーン58の長さは増加され、レーザビームは、カッティングゾーン58の長さに沿って毛を効果的にカットすることが可能である。

レーザビーム55は、次に、カッティングゾーン58から通過し、カッティングゾーン58から離れるように進行する。レーザビームの出口セクションは、エネルギー散逸器又は同様のデバイス(図示せず)内で吸収され、残留するレーザビーム55のエネルギーによって損傷が引き起こされることを防ぐ。

上記の構成では、第1及び第2の集束要素は球状である。つまり、第1及び第2の集束要素は、それぞれ、レーザビームを、速軸又は遅軸の両方において、合焦させる。しかし、当然ながら、代替構成では、第1及び第2の集束要素の片方又は両方が、円柱レンズであってもよい。つまり、第1及び第2の集束要素のそれぞれ又は片方は、レーザビームを、速軸及び遅軸の一方においてのみ、合焦させてもよい。

このような構成では、ヘッドユニット50は、カッティングゾーンを通過する2つ以上のレーザビーム(図示せず)を有してもよい。2つ以上のレーザビームを有する例示的な構成では、レーザビームは、図3及び図4に示される構成と似た構成となるように整列かつ配置される。しかし、この例示的な構成では、各レーザビームは、2つ以上の集束要素に入射する光軸を有する。

上記の実施形態では、1つ以上の集束要素は、屈折レンズである。つまり、集束要素に入射するレーザビームは、集束要素を通過する際に、屈折によって合焦される。しかし、別の実施形態では、集束要素は、反射レンズである。つまり、集束要素に入射するレーザビームは、集束要素によって反射される際に、合焦される。図7に、集束要素が反射レンズである1つのそのような実施形態が示される。

図7は、反射レンズである集束要素を有する、毛をカットするカッティングヘッド70の例示的な実施形態を示す。図7に示されるカッティングヘッドの構成は、上記のカッティングヘッドの構成とほぼ同じであるため、ここでは、詳細な説明は省略される。幾つかの特徴及び構成要素が、上記の特徴及び構成要素に対応するため、ここでは、詳細な説明は省略される。しかし、図7の光学系は、図1乃至図6を参照して説明された屈折レンズの代わりに、集束要素として機能する第1及び第2の反射レンズ71、72を含む。

ここで図7を参照するに、ヘッドユニット70は、第1のレーザビーム75を放射するレーザ源として機能する第1のレーザ発生器73と、第1の光学系74とを含む。第1のレーザビーム75は、第1のレーザ発生器73から、第1の光軸に沿うヘッドユニット70内の光路に従う。放射されたレーザビーム75は、第1の光学系74に向けられる。第1の光軸系74は、第1の平行化レンズ76及び第1の焦点レンズ77を有する。第1のレーザビーム75は、第1の平行化レンズ76に向けられ、次に、第1の焦点レンズ77によって合焦されて、第1のビーム75は集束する。

ヘッドユニット70は更に、第2のレーザビーム80を放射するレーザ源として機能する第2のレーザ発生器78と、第2の光学系79とを含む。第2のレーザビーム80は、第2のレーザ発生器78から、第2の光軸に沿うヘッドユニット70内の光路に従う。放射された第2のレーザビーム80は、第2の光学系79に向けられる。第2の光学系79は、平行化レンズ81と第2の焦点レンズ82とを有する。第2のレーザビーム80は、第2の平行化レンズ81に向けられ、次に、第2の焦点レンズ82によって合焦されて、第2のビーム80は集束する。

ヘッドユニット70は更に、カットされる毛が入るカッティングゾーン84を有する。第1及び第2のレーザ発生器73、78は、カッティングゾーン84の両側に配置される。第1の窓85aが、カッティングゾーン84と第1の焦点レンズ77との間に配置される。第2の窓85bが、第1の窓85aに対してカッティングゾーン84のもう一端に配置される。第2の窓85bは、カッティングゾーン84と第2の焦点レンズ82との間に配置される。残留するレーザビーム75、80のエネルギーを散逸するために、エネルギー散逸器又は同様のデバイス(図示せず)が第1及び第2の窓85a、85bの背後に配置される。しかし、当然ながら、窓85a、85bは省略されてもよい。

カッティングゾーン84における各レーザビーム75、80は、ガウス理論に従い、その光軸に沿って位置付けられる「第1の焦点」86a、86b、即ち、ウエストを含む。第1の焦点86a、86bにおける高強度領域は、当該高強度領域のすぐ両側の領域と共に、有効カッティングエリア、つまり、各レーザビーム75、80の毛をカットするのに有効なカッティング特性を有するセクションを画定する。

焦点レンズ77、82が、各レーザビームの第1の焦点距離を画定する。本実施形態では、焦点レンズ77、82は、レーザビーム75、80の第1の焦点距離を、その速軸及び遅軸の両方に沿って同じにする。しかし、当然ながら、各レーザビームの速軸の焦点距離は、以下において明らかとなるように、遅軸の焦点距離と異なってもよい。

第1及び第2の集束要素71、72は、カッティングゾーン84内に配置される。第1及び第2の集束要素71、72は、互いに向かい合っている。第1の集束要素71は、第1の集束面88を有し、第2の集束要素72は、第2の集束面89を有する。第1及び第2の集束面88、89は、互いから離れる方向に向いている。当然ながら、第1及び第2の集束要素71、72は、一体に形成されてもよい。

第1の集束要素71は、第1のレーザビーム75用の集束要素として機能する。第1の集束要素71に、第1のレーザビーム75の光軸が入射する。第1の集束要素71は、カッティングゾーン84を通過する第1のレーザビーム75を再合焦させる。つまり、第1の集束要素71は、第1のレーザビーム75の第2の焦点87aを、その光軸に沿って形成する。

第2の集束要素72は、第2のレーザビーム80用の集束要素として機能する。第2の集束要素72に、第2のレーザビーム80の光軸が入射する。第2の集束要素72は、カッティングゾーン84を通過する第2のレーザビーム80を再合焦させる。つまり、第2の集束要素72は、第2のレーザビーム80の第2の焦点87bを、その光軸に沿って形成する。

集束要素71、72は、反射レンズである。集束面88、89は反射性である。集束面88、89は、当該集束面に入射する対応するレーザビームを合焦させるように凹面である。本実施形態では、集束要素は、それぞれ、球面レンズである。つまり、集束要素は、レーザビームを、速軸及び遅軸の両方に沿って合焦させる。

本実施形態では、第1及び第2の集束要素71、72の焦点距離は、焦点レンズ77、82の焦点距離に実質的に等しい。しかし、当然ながら、第1及び第2の集束要素71、72の焦点距離は、焦点レンズとは異なっても、また、互いに異なってもよいことは、理解されるだろう。

レーザ発生器73、78が動作させられると、放射されたレーザビーム75、80は、それぞれ、第1の焦点レンズ77、82によって合焦される。第1及び第2の集束要素71、72は、カッティングゾーン84の中央セクション84aに配置される。第1のレーザビーム75は、カッティングゾーン84の第1の外側セクション84bを通って進行し、第2のレーザビーム80は、カッティングゾーン84の第2の外側セクション84cを通って進行する。

第1のレーザビーム75の第1の焦点86aは、第1の外側セクション84bにある。第1のレーザビーム75の第1の焦点86aは、第1の焦点レンズ77と第1の集束要素71との間に形成される。したがって、第1のレーザビーム75の第1の有効カッティングエリアは、第1の外側セクション84bに形成される。

第1のレーザビーム75は、第1の焦点86aと第1の集束要素71との間で広がる。第1のレーザビーム75は、次に、第1の集束要素71によって再合焦される。第1のレーザビーム75は、第1の外側セクション84bに戻るように反射される。レーザ発生器73は、第1の集束要素71の反射面88に対し角度を付けて第1のレーザビーム75の光路を形成する。したがって、カッティングゾーン84における第1のレーザビーム75の光路の第2の部分は、第1の部分に対し角度を付けて延在する。つまり、レーザビームの反射された部分の経路は、ビームの最初の経路から離れるように広がる。第1のレーザビーム75の第2の焦点87aは、第1の外側セクション84bに形成される。第1のレーザビーム75の第2の有効カッティングエリアが、第1の外側セクション84bに形成される。したがって、第1のレーザビーム75によって、2つの有効カッティングエリアが形成される。

第2のレーザビーム80の第1の焦点86bは、第2の外側セクション84cにある。第2のレーザビーム80の第1の焦点86bは、第2の焦点レンズ82と第2の集束要素72との間に形成される。したがって、第2のレーザビーム80の第1の有効カッティングエリアは、第2の外側セクション84cに形成される。

第2のレーザビーム80は、第1の焦点86bと第2の集束要素72との間で広がる。第2のレーザビーム80は、次に、第2の集束要素72によって再合焦される。第2のレーザビーム80は、第2の外側セクション84cに戻るように反射される。第2のレーザ発生器78は、第2の集束要素72の反射面89に対し角度を付けて第2のレーザビーム80の光路を形成する。したがって、カッティングゾーン84における第2のレーザビーム80の光路の第2の部分は、第1の部分に対し角度を付けて延在する。つまり、レーザビームの反射された部分の経路は、ビームの最初の経路から離れるように広がる。第2のレーザビーム80の第2の焦点87bは、第2の外側セクション84cに形成される。第2のレーザビーム80の第2の有効カッティングエリアが、第2の外側セクション84cに形成される。したがって、第2のレーザビーム80によって、2つの有効カッティングエリアが形成される。

上記の構成によって、カッティングゾーン84内に複数の有効カッティングエリアを有するカッティングヘッド70が提供される。したがって、カッティングゾーン84の長さは増加され、レーザビームは、カッティングゾーン84の長さに実質的に沿って毛を効果的にカットすることが可能である。したがって、カッティングヘッド70の有効性及び効率が最大にされる。

レーザビーム75、80は、次に、カッティングゾーン84から通過し、カッティングゾーン84から離れるように進行する。レーザビームの出口セクションは、エネルギー散逸器又は同様のデバイス(図示せず)内で吸収され、残留するレーザビーム75、80のエネルギーによって損傷が引き起こされることを防ぐ。

図7を参照して説明された上記の実施形態では、光学系は、2つの反射レンズを含むが、当然ながら、代替実施形態では、光学系は、1つの反射レンズを含んでも、又は、3つ以上の反射レンズを含んでもよい。1つの反射レンズを有する例示的な実施形態(図示せず)では、集束要素として機能する反射レンズは、カッティングゾーンの一端に配置される。つまり、反射レンズは、レーザビームを再合焦させ、レーザビームを反射してカッティングゾーンを戻るように、レーザ発生器に対してカッティングゾーンの遠位端に配置される。

上記の構成では、第1及び第2の集束要素は、球状である。つまり、第1及び第2の集束要素71、72は、それぞれ、レーザビーム75、80を、それらの速軸及び遅軸の両方において合焦させる。しかし、当然ながら、代替構成では、第1及び第2の集束要素の片方及び両方が、円柱レンズであってもよい。つまり、集束要素は、それぞれ、レーザビームを、速軸及び遅軸の一方においてのみ合焦させる。当然ながら、更なる集束要素として機能する1つ以上の屈折レンズが、集束要素として機能する各反射要素と共に使用されてもよい。

図8及び図9は、毛をカットするカッティングヘッド90の別の実施形態を示す。図8及び図9に示されるカッティングヘッドの構成は、上記のカッティングヘッドとほぼ同じであるため、ここでは、詳細な説明は省略される。幾つかの特徴及び構成要素が、上記の特徴及び構成要素に対応するため、ここでは、詳細な説明は省略される。この構成では、遅軸の光軸が、速軸の焦点のうちの少なくとも1つからオフセットである。

次に、図8及び図9を参照するに、ヘッドユニット90は、レーザ源として機能するレーザ発生器92と、光学系93とを含む。レーザ発生器92は、レーザビーム94を放射する。レーザビーム94は、レーザ発生器92から、光軸に沿うヘッドユニット90内の光路に従う。

放射されたレーザビーム94は、光学系93に向けられる。光学系93は、平行化レンズ95と焦点レンズ96とを有する。レーザビーム94は、平行化レンズ95に向けられる。平行化レンズ95は、ビームの広がりを減少又は排除する。レーザビーム94は、焦点レンズ96によって合焦されて、レーザビーム94は集束する。

焦点レンズ96は、レーザビーム94を、その速軸及び遅軸の両方に沿って合焦させる。しかし、焦点レンズ96は、速軸及び遅軸に対し異なる焦点距離を形成する。本実施形態では、遅軸の焦点距離は、速軸の焦点距離よりも大きくされる。

焦点レンズ96は、第1の焦点レンズ部96aと第2の焦点レンズ部96bとを含む。第1の焦点レンズ部96aは、球状であり、レーザビーム94を、その速軸及び遅軸の両方に沿って合焦させる。第2の焦点レンズ部96bは、円柱状であり、レーザビーム94を、その速軸又は遅軸のうちの1つのみに沿って合焦させる。或いは、第1及び第2の焦点レンズ部96a、96bは共に円柱状で、レンズ部のうちの1つが、レーザビーム94の速軸のみを合焦させ、レンズ部のうちのもう1つが、レーザビーム94の遅軸のみを合焦させる。

ヘッドユニット90は、カットされる毛が入るカッティングゾーン97を有する。レーザ発生器92は、カッティングゾーン97の片側に配置される。第1の窓98aが、カッティングゾーン97と焦点レンズ96との間に配置される。第2の窓98bが、第1の窓98aに対してカッティングゾーン97のもう一端に配置される。しかし、当然ながら、窓98a、98bは省略されてもよい。カッティングヘッド90は更に、レーザビーム94とユーザの皮膚との間に、保護距離間隔を維持するように、皮膚の一部に接触するスペーサ102を有する本体を含む。

光学系93の一部を形成する集束要素91が、カッティングゾーン97に配置される。集束要素91はレーザビーム94の光軸にある。集束要素91は、カッティングゾーン97を通過するレーザビーム94を再合焦させる。集束要素91は、屈折レンズである。集束要素91は、円柱レンズである。

集束要素91は、レーザビーム94を、その速軸に沿って合焦させる。速軸は、x軸に沿って延在する。レーザビーム94の遅軸は、集束要素91によっては再合焦されない。

カッティングゾーン97におけるレーザビーム94は、その速軸及び遅軸に沿って、ガウス理論に従う。焦点レンズ96は、レーザビーム94がその光軸に沿って延在するにつれて、当該レーザビームを、その速軸(y軸)及び遅軸(x軸)に沿って集束させる。第1の焦点レンズ部96aは、その遅軸に沿って、レーザビームの焦点距離を規定する。第2の焦点レンズ部96bは、その速軸に沿って、レーザビームの焦点距離を規定する。レーザビームのその遅軸に沿った焦点距離は、レーザビームのその速軸に沿った焦点距離よりも大きい。したがって、レーザビーム94のその遅軸及び速軸に沿った焦点は、互いからオフセットされている。

レーザビーム94は、その光軸に沿って位置付けられる「第1の速軸焦点」99、即ち、ウエストを有する。その速軸に沿った第1の焦点99における高強度領域は、当該高強度領域のすぐ両側の領域と共に、有効カッティングエリア、つまり、レーザビーム94の毛をカットするのに有効なカッティング特性を有するセクションを画定する。

レーザ発生器92が動作させられると、放射されたレーザビーム94は、焦点レンズ96によって合焦される。レーザビーム94の遅軸は、第1の焦点レンズ部96aによって合焦される。レーザビーム94の速軸は、第2の焦点レンズ部96bによって合焦される。集束要素91は、カッティングゾーン97の中央セクション97aに配置される。レーザビーム94は、カッティングゾーン97の第1の外側セクション97bを通り進行する。

第1の速軸焦点99は、第1の外側セクション97bにある。したがって、レーザビーム94の第1の有効カッティングエリアは、第1の外側セクション97bに形成される。レーザビームは更に、「遅軸焦点」101も有する。上記の通り、遅軸焦点101は、第1の速軸焦点99からオフセットされている。焦点レンズ96と集束要素91とは互いから離間され、遅軸焦点101が集束要素91に一致するように位置付けられている。したがって、レーザ発生器が動作させられると、遅軸は、集束要素91の両側で対称である。

レーザビーム94は、次に、集束要素91によって再合焦される。レーザビーム94は、集束要素91によって、速軸(y軸)のみに沿って再合焦される。レーザビーム94の第2の焦点100が、第2の外側セクション97cに形成される。レーザビーム94の第2の有効カッティングエリアが、第2の外側セクション97cに形成される。レーザビーム94の遅軸焦点101は、集束要素91と一致するので、レーザビームは、カッティングゾーン97の第2の外側セクション97cにおいて集束要素91から離れながら広がる。しかし、当然ながら、レーザビーム94は、それが第1の外側セクション97bにおいて集束したのと実質的に同じ速度で、第2の外側セクション97cにおいてその遅軸に沿って広がる。したがって、第1及び第2の速軸焦点99、100におけるレーザビーム94の寸法及び出力密度は、互いに一致する。

図10に、第1及び第2の焦点99、100におけるレーザビーム94の断面図が示される。レーザビーム94は、第1及び第2の焦点99、100において、そのx軸及びy軸の両方に沿って同様の寸法を有する。

レーザビーム94は、次に、エネルギー散逸器又は同様のデバイス(図示せず)内で吸収されるように、カッティングゾーン97から通過し、カッティングゾーン97から離れるように進行して、残留するレーザビーム94のエネルギーによって損傷が引き起こされることを防ぐ。

上記の実施形態では、図8乃至図10を参照して、遅軸の焦点距離は、速軸の焦点距離よりも大きく、そのため、遅軸の焦点は、速軸の焦点からオフセットされている。これは、レーザビームの有効カッティングエリアを延長するために集束要素が使用される場合に、遅軸に沿ったビームの幅を、速軸の第1及び第2の焦点の両方において同じであってよいことを意味する。しかし、カッティングゾーンに集束要素を配置することなく、レーザビームの有効カッティングエリアを延長するために、速軸及び遅軸のそれぞれに沿って異なる焦点距離を有する光学系が使用されることが分かっている。当然ながら、以下に説明される実施形態における構成及び特徴は、上記の構成及び特徴と共にかつ組み合わせて使用できる。具体的には、集束要素が、図11及び図12を参照して以下に説明される構成と共に使用される。

図11及び図12を参照して、毛をカットするカッティングヘッド110の別の実施形態が示される。ヘッドユニット110は、レーザ源として機能するレーザ発生器111と、光学系112とを含む。レーザ発生器111は、レーザビーム113を放射する。レーザビーム113は、レーザ発生器111から、光軸に沿うヘッドユニット110内の光路に従う。

放射されたレーザビーム113は、光学系112に向けられる。光学系112は、平行化レンズ114と焦点レンズ115とを有する。レーザビーム113は、平行化レンズ114に向けられる。平行化レンズ114は、ビームの広がりを減少又は除去する。レーザビーム113は、次に、焦点レンズ115によって合焦されて、ビーム113は集束する。

焦点レンズ115は、レーザビーム113を、その速軸及び遅軸に沿って合焦させる。しかし、焦点レンズ115は、速軸及び遅軸に対し異なる焦点距離を形成する。本実施形態では、速軸の焦点距離は、遅軸の焦点距離よりも大きくされる。

焦点レンズ115は、第1の焦点レンズ部115aと第2の焦点レンズ部115bとを含む。第1の焦点レンズ部115aは、円柱状であり、レーザビーム113を、その速軸に沿って合焦させる。第1の焦点レンズ部115aは、平行化レンズ114に近接して配置される。第2の焦点レンズ部115bは、円柱状であり、レーザビーム113を、その遅軸に沿って合焦させる。本構成では、第1及び第2の焦点レンズ部115a、115bは、屈折レンズである。

ヘッドユニット110は、カットされる毛が入るカッティングゾーン116を有する。レーザ発生器101は、カッティングゾーン116の片側に配置される。焦点レンズ115は、カッティングゾーン116の同じ側に配置される。カッティングヘッドは更に、レーザビーム113とユーザの皮膚との間に、保護距離間隔を維持するように、皮膚の一部に接触するスペーサ(図示せず)を有する本体(図示せず)を含む。

カッティングゾーン116におけるレーザビーム113は、その速軸及び遅軸に沿って、ガウス理論に従う。焦点レンズ115は、レーザビーム113がその光軸に沿って延在するにつれて、当該レーザビームを、その速軸(y軸)及び遅軸(x軸)に沿って集束させる。第1の焦点レンズ部115aは、その速軸に沿ってレーザビーム113の焦点距離を規定する。第2の焦点レンズ115bは、その遅軸に沿ってレーザビームの焦点距離を規定する。

レーザビーム113は、その光軸に沿って位置付けられる「第1の速軸焦点」117、即ち、ウエストを有する。速軸焦点117における高強度領域は、当該高強度領域のすぐ両側の領域と共に、有効カッティングエリア、つまり、レーザビーム113の毛をカットするのに有効なカッティング特性を有するセクションを画定する。レーザビーム113は更に、その光軸に沿って位置付けられる「遅軸焦点」118、即ち、ウエストも有する。

第1の焦点レンズ部115aは、第2の焦点レンズ部115bから離間されている。当然ながら、第1の焦点レンズ部115aの第2の焦点レンズ部115bからの間隔は、速軸焦点117と遅軸焦点118との間の距離を決定する。本実施形態では、速軸焦点117及び遅軸焦点118は、互いに整列されている。つまり、速軸及び遅軸の焦点117、118は、互いに一致する。これは、カッティングゾーン116の長さ全体に亘って対称のカッティング作用を提供する。

レーザビームの、その速軸に沿った焦点距離は、当該レーザビームの、その遅軸に沿った焦点距離よりも大きい。これは、レーザビーム113が、その速軸に沿って低い開口数を有し(図11を参照)、その遅軸に沿って高い開口数を有する(図12を参照)ことを意味する。これは、高強度領域のサイズは最大にされることを意味する。

焦点における遅軸に沿ったレーザビームの幅又は寸法(x軸に沿った寸法)は、レーザビームのニアフィールド及び光学系112の倍率によって決定され、次式によって与えられる。

ただし、φ_sは、遅軸に沿った合焦状態にあるレーザビームの直径であり、d_sは、遅軸におけるレーザのニアフィールドの直径であり、fは、焦点レンズの焦点距離であり、f_cは、コリメータの焦点距離である。

遅軸に沿った合焦状態にある最小ビーム直径(x軸に沿った寸法)は、回折限界

によって決定される。ここで、λは、レーザの波長であり、θは、レーザビームの速軸広がり角(ラジアンで表される)である。

図13に、上記の構成の例示的なシミュレーションが示され、図14に、球面焦点レンズを焦点レンズとして有する別の構成の比較のための例示的なシミュレーションが示される。

図13は、図11及び図12を参照して上記された例示的な実施形態について、レーザビームの焦点からの距離に対するレーザビームの幅、即ち、ビーム直径を示す。

上記の例示的な実施形態では、速軸焦点レンズ部115aは、75mmの焦点距離を有し、遅軸焦点レンズ部115bは、30mmの焦点距離を有する。平行化レンズの焦点距離は、2.97mmである。レーザ発生器101は、450nmの波長と、12°のファーフィールド遅軸ビーム広がりと、44°の速軸ビーム広がり(1/e²、周角)とを有するレーザビームを放射する。y軸に沿ったニアフィールドの寸法は、2.1μmである。x軸に沿ったニアフィールドの寸法は、18.3μmである。当然ながら、具体的な寸法が与えられているが、他の代替の寸法も考えられる。

図14は、球面焦点レンズを有する光学系について、レーザビームの焦点からの距離に対するレーザビームの幅、即ち、ビーム直径を示す。球面焦点レンズは、30mmの焦点距離を有する。図14から明らかなように、球面焦点レンズを有する光学系について、±15mmの焦点外れ状態(即ち、レーザビームの焦点から15mm)における速軸120及び遅軸121に沿ったレーザビームの寸法は、特に速軸について、比較的大きく、これは、劣るカッティング効率をもたらす。しかし、75mmの焦点距離を有する速軸焦点レンズ部115aと、30mmの焦点距離を有する遅軸焦点レンズ部115bとを有する構成では、±15mmの焦点外れ状態におけるレーザビームの寸法は、±5mmの焦点外れ状態において30mmの焦点距離を有する球面焦点レンズのレーザビームの寸法と同等である。

これは、上記の実施形態について、30mmの長さを有するカッティングゾーンの端における出力密度は、球面焦点レンズが使用される場合に、10mmの長さを有するカッティングゾーンの出力密度と同様の出力密度を有することを意味する。

レーザビーム113は、次に、エネルギー散逸器又は同様のデバイス(図示せず)内で吸収されるように、カッティングゾーン116から通過し、カッティングゾーン116から離れるように進行して、残留するレーザビーム113のエネルギーによって損傷が引き起こされることを防ぐ。

当然ながら、上記のカッティングヘッドは、それぞれ、シェーバのハンドルに取付け可能な別個のカッティングヘッドユニットであってもよい。カッティングヘッドユニットは、当該カッティングヘッドを掃除するために、又は、摩耗後にカッティングヘッド又はその構成要素を交換するために、取外される。カッティングヘッドは、取り換え可能である。或いは、カッティングヘッドは、1つの製品としてシェーバのハンドルと一体であってもよい(図示せず)。

上記の実施形態では、レーザ発生器は、カッティングヘッド内に配置されているが、当然ながら、代替構成では、レーザ発生器は、カッティングヘッドが取り付け可能であるシェーバのハンドル内に配置されてもよい。このような構成では、レーザ発生器がカッティングヘッド内の光学系と確実に整列するように取付けユニットが設けられる。

上記のカッティングヘッドは、残る毛の長さが最小となるように、また、残る毛の長さの均一性が向上されるように皮膚の毛を剃ることに関する。しかし、当然ながら、当該カッティングヘッドは、或いは、毛トリミング又はグルーミングデバイスの場合におけるように、必ずしも最大限に短くある必要のない制御された長さに毛をトリミングするために使用されてもよい。上記を達成するために、カッティング高さが増加されるが均一のままであるように、カッティングレーザビームから離れてガードが位置付けられてもよい。

上記の実施形態では、光学系は、レーザビームが直線路に従うように示されているが、当然ながら、代替構成では、レーザビームを反射するように反射要素が配置されてもよい。これは、カッティングヘッドのサイズを最小にすることができる。

上記の実施形態では、別個の焦点レンズ及び平行化レンズが使用されている。しかし、当然ながら、2つ以上のこれらのレンズを、互いに一体に形成してもよい。

上記の実施形態では、ヘッドユニットは、略直線の経路を従うレーザビームと共に示されている。しかし、当然ながら、レーザビームの経路は、1つ以上の反射要素を有する光学系を通るように方向転換されてもよい。例えば、上記の実施形態では、第1の反射要素が、レーザ発生器によって生成されたレーザビームを、カッティングゾーンを横断するように方向付けるように配置されてもよい。このような構成では、第2の反射要素が、カッティングゾーンの反対側に位置付けられて、レーザビームを、出口セクション又は経路に沿って反射してカッティングゾーンから離れるように進行させてもよい。

反射要素が、カッティングゾーンの片側に配置されて、レーザビームを、カッティングゾーンを横断して戻るように反射して、カッティングゾーンを通過するビームの第2のカッティングセクションを生成してもよい。これにより、シェーバのカッティング性能が向上される。ビームの第2のカッティングセクションは、カッティングゾーンを横断して延在するレーザビームの2つの平行隣接セクションがあるように、カッティングゾーンにおける第2の光軸に沿って反射される。或いは、ビームの第2のカッティングセクションは、ビームの第1のカッティングセクションに対し角度が付けられていてもよい。1つ以上の集束要素が、そのような反射又は屈折要素の前又は後に位置付けられてもよい。

任意選択的に、追加の後続の反射要素(図示せず)が使用されて、レーザビームを、カッティングゾーンを複数回、横断して戻るように反射させてもよい。これにより、ビームは、カッティングゾーンを、3回、4回、及び5回、横断することができる。

上記の構成では、その長さに沿ってレーザビームの強度変動を小さくすることができる。これは、カッティングエリアのサイズを最大にする一方で、レーザ発生器の出力を最小にすることができる。ガウスレーザビームは、その長さに沿って自然な広がりを有するが、上記の実施形態は、その長さに沿って分布する強度を最大にし、したがって、むらのある毛の切断及び非均一な近さを最小にする手段を提供する。

「含む」との用語は、他の要素又はステップを排除するものではなく、また、「a」又は「an」との不定冠詞も、複数形を排除するものではないことは理解されるものとする。単一のプロセッサが、請求項に記載される幾つかのアイテムの機能を果たしてもよい。特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されるからといって、これらの手段の組み合わせを有利に使用することができないことを示すものではない。請求項における任意の参照符号は、範囲を限定しているものと解釈されるべきではない。

本願では、請求項は、特定の特徴の組み合わせに対し作成されているが、当然ながら、本発明の開示の範囲は、本明細書に明示的に若しくは黙示的に開示されている任意の新規の特徴若しくは任意の新規の特徴の組み合わせ、又は、任意の請求項において現在クレームされているものと同じ発明に関連するか否かに関わらず若しくは本発明が軽減する技術的課題と同じ技術的課題の何れか若しくはすべてを軽減するか否かに関わらず、当該特徴の一般化も含む。出願人は、本願の又は本願から導出される任意の更なる出願の審査手続きの間に当該特徴及び/又は特徴の組み合わせに対し新しい請求項が作成されてもよいことを、ここに、注記する。