JP6873063B2 - 装置内の喫煙物品を特定するためのシステムを含む電気的に動作する喫煙装置 - Google Patents

Description

本発明は、使用時に喫煙物品を受ける電気的に動作する喫煙装置に関連する。特に、本発明は、喫煙物品上のしるしを撮像することにより装置に挿入された喫煙物品を認識できる電気的に動作する喫煙装置に関連する。

ＵＳ５０６０６７１Ａ号、ＵＳ５３８８５９４号およびＵＳ５５０５２１４号など、数多くの先行技術文献では、エアロゾル形成基体を燃焼するのではなくむしろ加熱する電気的に動作する喫煙システムが開示されている。これらのシステムは、望ましい揮発性化合物が放出される温度に基体を加熱するが、燃焼が発生しうる温度より低い温度に維持するように動作する。

エアロゾル形成基体の制御された加熱によって、点火端のある紙巻たばこ内で燃焼が起こることなく風味が生成され放出されるため、電気加熱式喫煙システム用に開発された喫煙物品は、一般に特定の喫煙システム用に特別に設計される。電気加熱式の喫煙システム用に設計された喫煙物品の構造は、点火端のある喫煙物品の構造とは一般に異なる。点火端のある喫煙物品を電気加熱式の喫煙システムと併用すると、ユーザーにとって低質の喫煙体験となることがあり、システムを損傷することもありうる。例えば、喫煙物品は、含水量が不十分であるためにシステムとの互換性がないこともある。さらに、それぞれシステムと併用するよう構成されてはいるが、それぞれユーザーにとって異なる喫煙の体験を提供し、異なる温度への加熱を要求することのある数多くの異なる喫煙物品もありうる。

喫煙物品の偽造も問題である。偽造の喫煙物品は、低品質であるか、または喫煙システムにとって全く適さないこともある。

よって、喫煙システムとの使用に適切または不適切な喫煙物品を特定できる喫煙システムの必要性がある。ところが、システムは不適切な喫煙物品を特定し、また不適切な喫煙物品とは作動しないことが望ましいが、喫煙システムは、システムとの使用に適切な物品を間違って拒絶しないことも重要である。ユーザーは、正しい喫煙物品を頻繁に拒絶するシステムにはすぐに不満を持つようになるであろう。

ＷＯ２０１０／０７３１２２号は、異なる喫煙物品を区別するために、喫煙物品上に印刷されたバーコードなどのしるしが光学センサーにより感知されるシステムが開示されている。

ところが、ＷＯ２０１０／０７３１２２号に記載されたタイプの任意のセンシングシステムは、喫煙システムのサイズ、喫煙システムの電力消費量または喫煙システムのコストに有意には影響しないことが望ましい。同時に、センシングシステムは、信頼性があり、かつ小さな喫煙物品上に印刷されたパターンを認識する十分な解像力を持たなければならない。また、喫煙物品が点火端のある紙巻たばこ様に形成される傾向があるという事実は、しるしが曲面の表面上に付けられることを意味する。これによって、パターンの撮像がより困難になる。

本発明の目的は、喫煙物品を特定でき、コンパクトであり、電力消費量が低いが、信頼性があり、正しい喫煙物品の拒絶が最小限に抑えられるセンシングシステムを備えた喫煙装置を提供することである。

本発明の第一の態様では、喫煙物品を受けるように構成された電気的に動作する喫煙装置が提供されているが、これは、

喫煙物品を少なくとも部分的に受けるためのくぼみを画定するハウジングと、

喫煙物品上のしるしを検出するためのセンシングシステムとを備え、センシングシステムは、くぼみの周辺に位置付けられ、また光源、ミラー、撮像レンズおよび画像検出器を備え、ここで、ミラーは光源および撮像レンズに隣接したくぼみの内部表面上に位置付けられている。

くぼみの内部表面上にミラーを提供することで、小さな空間内で広視野の撮像が許容される。ミラーは光学的な効率も提供する。

本明細書で使用する「ミラー」という用語は、光学的に反射する表面、特に光源からの光を鏡面的に反射する表面を意味する。ミラーは、光学的に反射する被覆として提供されうる。

くぼみは円筒形でもよく、また喫煙物品が受けられるために通る開放端を持っていてもよい。くぼみは、開放端の反対側の端にベースを持ちうる。レンズおよび画像検出器は、くぼみのベースに位置付けられうる。光源は、くぼみのベースに配置されてもよい。ミラーは、開放端およびベース側端の間に延びるくぼみの表面に沿って延びうる。装置は直径よりもかなり長い長さを持つ細長い形状を持つことが望ましい場合がある。装置は点火端を有する紙巻たばこの直径に近く、喫煙物品の直径と比較してあまり大きくない直径を持つことが望ましい場合がある。装置は、喫煙物品がくぼみに長さ方向に挿入されるように構成されうる。画像検出器およびミラーのこの配置により、画像検出器および関連付けられたエレクトロニクスが、装置の直径を増やさない位置に配置されるようになる。

光源は、レンズの光軸に対して傾斜した角度で光を発するように構成されうる。これにより、結果的に得られる画像の視野の中央の照度が改善される。

光源はＬＥＤを備えうる。光源は、ＬＥＤから放出された光を偏向させるように位置付けられた光ガイドを含みうる。光ガイドは光をレンズの光軸に向けて偏向しうる。これにより、検出器によって取り込まれた結果的に得られる画像の照度が改善されうる。

光源は複数のＬＥＤを備えうる。２つ以上の別個の光源を提供することで、喫煙物品の照度および検出器によって取り込まれた結果的に得られる画像の照度の均一性が改善されうる。

光源および検出器は、単一の回路基板上に提供されうる。これによりコンパクトなシステムが提供される。光源と画像検出器の間に不透明のシールド構造が提供されうる。シールド構造は、光源からの光が、まず喫煙物品によって反射されることなく、画像検出器に直接入ることを防ぎうる。

シールド構造は、光源およびレンズの間、および任意の光ガイドおよびレンズの間に提供されうる。一つの実施形態で、レンズはシールド構造の開口部内に提供される。光ガイドも、シールド構造の開口部内に提供されてもよい。シールド構造は、レンズを検出器から望ましい距離に支持する１つ以上のスペーサー要素を含みうる。スペーサー要素は光源からの光を通さなくてもよい。

画像検出器は、しるしの画像を形成する能力がある検出器としうる。画像検出器は、ＣＭＯＳまたはＣＣＤベースの検出器としうる。

装置は、使用時に喫煙物品を受け、かつ喫煙物品が取り外された時にくぼみの開放端に向けて移動できるスライド式の容器を備えうる。スライド式容器は、喫煙物品がくぼみから取り外される間に破損するリスクを低減させる。ミラーはスライド式容器の表面上に提供されうる。スライド式容器は、光源からの光がミラーおよび喫煙物品に達するように位置付けられた開口部を備えうる。スライド式容器内の同じまたは異なる開口部によって、ミラーおよび喫煙物品からの光がレンズに到達しうる。代わりに、一部またはすべてのスライド式容器は、光源からの光がミラーおよび喫煙物品に到達し、画像検出器に戻るように、透明でもよい。

くぼみまたはスライド式容器は、喫煙物品がくぼみ内に受けられた時に、ミラーと喫煙物品の間のチャネルを提供する形状としうる。チャネルにより、撮像されることになる喫煙物品の部分に光源からの光が到達するようになる。

装置は、喫煙物品と相互作用してエアロゾルを生成するエアロゾル発生要素を含みうる。エアロゾル発生要素は、喫煙物品がくぼみ内にある時に喫煙物品を加熱するよう構成されたヒーターでもよい。ヒーターは、電気抵抗性の材料を含みうる。適切な電気抵抗性の材料としては、ドープされたセラミックなどの半導体、「導電性」のセラミック（例えば、二ケイ化モリブデンなど）、炭素、黒鉛、金属、合金およびセラミック材料および金属材料でできた複合材料が挙げられるが、これに限定されない。こうした複合材料は、ドープされたセラミックまたはドープされていないセラミックを含んでもよい。適切なドープされたセラミックの例としては、ドープシリコン炭化物が挙げられる。適切な金属の例は、チタン、ジルコニウム、タンタルプラチナ、金および銀を含む。適切な合金の例は、ステンレス鋼、ニッケル−、コバルト−、クロミウム−、アルミニウム−チタン−ジルコニウム−、ハフニウム−、ニオビウム−、モリブデン−、タンタル−、タングステン−、スズ−、ガリウム−、マンガン−、金−および鉄を含有する合金、およびニッケル、鉄、コバルト、ステンレス鋼系の超合金、Ｔｉｍｅｔａｌ（登録商標）、および鉄−マンガン−アルミニウム系の合金を含む。複合材料では、電気抵抗性の材料は、必要なエネルギー伝達の動態学および外部の物理化学的性質に応じて、随意に断熱材料へ埋込、封入、または塗布されてもよく、あるいはその逆であってもよい。

ヒーターは、内部発熱体または外部発熱体、または内部および外部の両方の発熱体を含みうるが、ここで「内部」および「外部」は、喫煙物品を意味する。内部発熱体は、任意の適切な形態をとりうる。例えば、内部発熱体は、加熱用ブレードの形態をとりうる。加熱用ブレードは、プラチナまたは別の適切な材料から形成され、ブレードの片側または両側に蒸着された、１つ以上の抵抗性加熱トラックを有するセラミック基体から形成されうる。別の方法として、内部ヒーターは、異なる導電性部分または電気抵抗性の金属チューブを持つケーシングまたは基体の形態をとりうる。別の方法として、内部発熱体は、エアロゾル形成基体の中心を貫通する１つ以上の加熱用の針または棒としうる。その他の代替物は、加熱用のワイヤまたはフィラメント、例えばＮｉ−Ｃｒ（ニッケル・クロム）、プラチナ、タングステンまたは金属製のワイヤまたは加熱板を含む。随意に、内部発熱体は、固い担体材料内またはその上に配置しうる。こうした一つの実施形態で、電気抵抗性のある発熱体は、温度と比抵抗の間で明確な関係を持つ金属を使用して形成しうる。こうした模範的装置で、金属は、セラミック材料などの適切な断熱材料上にトラックとして形成した後、ガラスなどの別の断熱材料内にはさむことができる。このように形成されたヒーターは、動作中の発熱体の加熱と、その温度の監視の両方に使用しうる。

外部発熱体は、任意の適切な形態をとりうる。例えば、外部発熱体は、ポリイミドなどの誘電性基体上の一つ以上の柔軟性のある加熱ホイルの形態をとりうる。柔軟性のある加熱ホイルは、くぼみの周囲に適合するような形状とすることができる。別の方法として、外部発熱体は、金属グリッド、柔軟性のあるプリント基板、成形相互接続装置（ＭＩＤ）、セラミックヒーター、柔軟性のある炭素繊維ヒーターの形態をとりうるほか、適切な形状の基体上にプラズマ蒸着などのコーティング技術を利用して形成しうる。外部発熱体はまた、温度と比抵抗との間に明確な関係を持つ金属を使用して形成される。こうした例示的な装置では、金属は２層の適切な断熱材料の間のトラックとして形成される。このように形成された外部発熱体は、動作時の外部発熱体の加熱およびその温度の監視の両方に使用しうる。スライド式容器は、外部発熱体とくぼみ内の喫煙物品の間の接触をできるようにする加熱用開口部を備えうる。

ヒーターは有利なことに、伝導により喫煙物品を加熱する。ヒーターは、少なくとも部分的に基体と接触する場合がある。別の方法として、内部または外部のいずれかの発熱体からの熱は、熱伝導性要素の手段によって基体に伝導しうる。

装置は、画像検出器からの画像データを保存された画像データと比較するための制御回路を備えうる。制御回路は画像検出器と接続されうる。制御回路は、ヒーターに、または別のエアロゾル発生要素にも接続されうる。制御回路は、画像検出器からの画像データと保存された画像データの比較結果に依存して、エアロゾル発生要素への動力供給を制御しうる。例えば、画像検出器からの画像データが保存された画像データと十分に相関しない場合、制御回路はエアロゾル発生要素への動力供給を阻止する。画像検出器からの画像データが保存された画像データと十分に相関する場合、制御回路はエアロゾル発生要素への動力供給を許容しうる。言い替えれば、制御回路は、画像比較に基づき、くぼみ内に正当な喫煙物品が存在するかどうかを特定でき、また正当な喫煙物品がくぼみ内に存在することが判断された時にのみ装置が動作するようにしうる。制御回路は、どの保存された画像データが、画像検出器からの画像データと最も強く相関するかに応じて、特定の電力制御プロセスを動作しうる。言い替えれば、制御回路は、画像比較に基づき、特定のタイプの喫煙物品を特定でき、またその喫煙物品にとって適切な方法で装置を制御しうる。例えば、異なる喫煙物品は、有利なことに異なる温度に加熱して望ましいエアロゾルを生成しうる。

制御回路は、１つ以上のマイクロコントローラを備えうる。それぞれまたは１つ以上のマイクロコントローラは、マイクロプロセッサを備えうるが、有利なことにプログラム可能なマイクロプロセッサを備える。制御回路は、不揮発性メモリを備えうる。装置は、外部装置からの制御回路との間でのデータの移動を許容するように構成されたインターフェースを備えうる。インターフェースは、プログラム可能なマイクロプロセッサ上で実行されるソフトウェアの制御回路へのアップロードを許容しうる。インターフェースは、ｍｉｃｒｏ ＵＳＢポートなどの有線インターフェースでもよく、無線インターフェースでもよい。

エアロゾル発生装置はさらに、エアロゾル発生要素に電力を供給するための電源を備えうる。電源は、例えばＤＣ電圧供給源などの適切な任意の電源としうる。一実施形態では、電源はリチウムイオン電池である。あるいは、電源は、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、またはリチウムベースの電池、例えばリチウムコバルト、リン酸鉄リチウム、チタン酸リチウム、もしくはリチウムポリマー電池であってもよい。

喫煙装置は、ユーザーが片手の指の間に持ちやすい、ハンドヘルドのエアロゾル発生装置であることが好ましい。喫煙装置は、実質的に円筒形の形状としうる。喫煙装置は約７０ｍｍ〜１２０ｍｍの長さを持ちうる。喫煙装置は約１０ｍｍ〜２０ｍｍの直径を持ちうる。

本発明の第二の態様では、本発明の第一の態様による装置と、喫煙物品とを備えた喫煙システムが提供されている。

喫煙物品は、喫煙物品の外部表面上にしるしまたはマーキングを備えうる。しるしは、チェッカーボードパターンなどのパターンとしうる。代わりに、しるしは一次元バーコードまたは二次元バーコードを備えうる。しるしは、喫煙物品の周囲全体に延びうる。

喫煙物品は、実質的に円筒形の形状としうる。喫煙物品は、実質的に細長くてもよい。喫煙物品はまた、長さおよび長さと実質的に直交する円周も有してもよい。喫煙物品はエアロゾル形成基体を備えうる。エアロゾル形成基体は、実質的に円筒形の形状であってもよい。エアロゾル形成基体は、実質的に細長くてもよい。エアロゾル形成基体はまた、長さおよび実質的に長さと直交する円周も有してもよい。

喫煙物品の全長は、およそ３０ｍｍ〜およそ１００ｍｍであってもよい。喫煙物品の外径は、およそ５ｍｍ〜およそ１２ｍｍであってもよい。喫煙物品は、フィルタープラグを備えてもよい。フィルタープラグは、喫煙物品の下流端に位置しうる。フィルタープラグは、酢酸セルロースフィルタープラグであってもよい。フィルタープラグは、一実施形態では長さがおよそ７ｍｍであってもよいが、およそ５ｍｍ〜およそ１０ｍｍの長さであってもよい。

一実施形態では、喫煙物品の全長は、およそ４５ｍｍである。喫煙物品の外径は、およそ７．２ｍｍであってもよい。さらに、エアロゾル形成基体の長さは、およそ１０ｍｍであってもよい。別の方法として、エアロゾル形成基体の長さは、およそ１２ｍｍであってもよい。さらに、エアロゾル形成基体の直径は、およそ５ｍｍ〜およそ１２ｍｍであってもよい。喫煙物品は、外側の紙ラッパーを備えてもよい。しるしは外側紙ラッパー上でありうる。しるしは外側紙ラッパー上に印刷されうる。さらに、喫煙物品は、エアロゾル形成基体とフィルタープラグとの間の分離部を備えてもよい。分離部は、およそ１８ｍｍであってもよいが、およそ５ｍｍ〜およそ２５ｍｍの範囲であってもよい。分離部は、喫煙物品が基体からフィルタープラグに通過する際にエアロゾルを冷却する熱交換器によって喫煙物品内で充填されることが好ましい。熱交換器は、例えば、ポリマー系のフィルター、例えば捲縮したＰＬＡ材料としうる。

エアロゾル形成基体は固体のエアロゾル形成基体であってもよい。別の方法として、エアロゾル形成基体は、固体および液体の両方の構成要素を備えうる。エアロゾル形成基体は、加熱に伴い基体から放出される揮発性のたばこ風味化合物を含む、たばこ含有材料を含んでもよい。別の方法として、エアロゾル形成基体は、非たばこ材料を含みうる。エアロゾル形成基体は、エアロゾル形成体をさらに含んでもよい。適切なエアロゾル形成体の例は、グリセリンおよびプロピレングリコールである。

エアロゾル形成基体が固体のエアロゾル形成基体である場合、固体のエアロゾル形成基体は、薬草の葉、たばこ葉、たばこの茎の断片、再構成たばこ、均質化したたばこ、押し出し成形たばこ、キャストリーフたばこ、および膨化たばこのうち１つ以上を含む、例えば、粉末、顆粒、ペレット、断片、スパゲッティ、細片、またはシートのうち１つ以上を含んでもよい。固体エアロゾル形成基体は、容器に入っていない形態にしてもよく、または適切な容器またはカートリッジを提供してもよい。随意に、固体エアロゾル形成基体は、基体の加熱に伴い放出される追加的なたばこまたは非たばこ揮発性風味化合物を含んでもよい。固体エアロゾル形成基体はまた、例えば、追加的なたばこまたは非たばこ揮発性風味化合物を含むカプセルを含みうるが、こうしたカプセルは、固体エアロゾル形成基体の加熱中に溶ける。

本明細書で使用される時、「均質化したたばこ」は、粒子状たばこを凝集することによって形成される材料を意味する。均質化したたばこは、シートの形態であってもよい。均質化したたばこ材料は、エアロゾル形成体含有量が乾燥質量基準で５％より多くてもよい。別の方法では、均質化したたばこ材料は、エアロゾル形成体含有量が乾燥質量基準で約５〜約３０重量パーセントであってもよい。均質化したたばこ材料シートは、たばこ葉ラミナおよびたばこ葉茎のうちの一方または両方を粉砕またはその他の方法で細分することによって得られた粒子状たばこを凝集することにより形成されてもよい。別の方法として、または追加的に、均質化したたばこ材料シートは、例えば、たばこの処理、取り扱いおよび輸送中に形成されたたばこダスト、たばこの微粉およびその他の粒子状たばこ副産物のうち１つ以上を含んでもよい。均質化したたばこ材料シートは、粒子状たばこの凝集を助けるために、１つ以上の本来備わっている結合剤（すなわち、たばこ内在性結合剤）、１つ以上の外来的な結合剤（すなわち、たばこ外来性結合剤）、またはその組み合わせを含みうるが、別の方法として、または追加的に、均質化したたばこ材料シートは、たばこおよび非たばこ繊維、エアロゾル形成剤、湿潤剤、可塑剤、風味剤、フィラー、水性および非水系の溶剤およびその組み合わせを含むが限定されないその他の添加物を含んでもよい。

随意に、固体のエアロゾル形成基体は、熱的に安定な担体上に提供されてもまたはその中に包埋されてもよい。担体は、粉末、顆粒、ペレット、断片、スパゲッティ、細片またはシートなどの形態をとってもよい。別の方法として、担体は、その内部表面上、またはその外部表面上、またはその内部および外部の表面上の両方に配置された固体基体の薄い層を有する、管状の担体であってもよい。こうした管状の担体は、例えば、紙、または紙様の材料、不織布炭素繊維マット、質量の小さく目の粗いメッシュ金属スクリーン、または穴あきの金属箔またはその他の任意の熱的に安定した高分子マトリクスで形成されてもよい。

固体エアロゾル形成基体は、例えば、シート、発泡体、ゲルまたはスラリーの形態の担体の表面上に配置されてもよい。固体のエアロゾル形成基体は、担体の全表面上に沈着してもよく、または代わりに、使用中、均一でない風味送達を提供するために一定のパターンにおいて沈着してもよい。

上記では、固体エアロゾル形成基体を参照したが、当業者には、その他の実施形態でその他の形態のエアロゾル形成基体を使用しうることが明らかであろう。例えば、エアロゾル形成基体は、液体エアロゾル形成基体としうる。液体エアロゾル形成基体が提供される場合、エアロゾル発生装置は、液体を保持する手段を備えることが好ましい。例えば、液体エアロゾル形成基体は、容器内に保持されうる。代替的または追加的に、液体エアロゾル形成基体は、多孔性担体材料に吸収されうる。多孔性担体材料は、適切な任意の吸収性のプラグまたは本体、例えば、発泡性の金属またはプラスチック材料、ポリプロピレン、テリレン、ナイロン繊維またはセラミックで作成しうる。液体エアロゾル形成基体は、エアロゾル発生装置を使用する前に、多孔性担体材料内に保持されてもよく、あるいは別の方法として、液体エアロゾル形成基体材料は、使用中またはその直前に多孔性担体材料内に放出されてもよい。例えば、液体エアロゾル形成基体は、カプセル内に提供しうる。カプセルのシェルは、加熱に伴い溶けて、液体エアロゾル形成基体を多孔性担体材料に放出することが好ましい。カプセルは液体と組み合わされて、任意選択的に固体を含む場合がある。

別の方法として、担体は、たばこ成分が組み込まれた不織布繊維または繊維の束としうる。不織布繊維または繊維の束は、例えば、炭素繊維、天然セルロース繊維、またはセルロース誘導体繊維を含みうる。

ここで本発明の例を、以下の添付図面を参照しながら説明する。

図１は、エアロゾル発生装置の概略図である。 図２は、図１に示したタイプの装置の第一の実施形態の前方端の断面図である。 図３は、図に示した装置の前方端の断面図であり、本発明による喫煙物品画像システムが組み込まれている。 図４は、本発明による装置の画像コンポーネントの概略斜視図である。 図５は、本発明の実施形態の画像コンポーネントの断面である。

図１で、電気加熱式の喫煙装置１００の実施形態の構成要素を簡略化された方法で示す。特に、電気加熱式の喫煙装置１００の要素は、図１では等尺度では表示されていない。本実施形態の理解に関連性のない要素は、簡略された図１では省略されている。

電気加熱式の喫煙装置１００は、ハウジング１０と、例えば紙巻たばこといった喫煙物品中にエアロゾル形成基体１２を含む。エアロゾル形成基体１２は、ハウジング１０内のくぼみに押し込まれ、発熱体１４と熱的に近接するようになる。エアロゾル形成基体１２は、多様な揮発性化合物を異なる温度で放出する。電気加熱式の喫煙装置１００の最大動作温度を、一部の揮発性化合物の放出温度よりも低く制御することにより、これらの煙成分の放出または形成を回避できる。

ハウジング１０内には、電気エネルギー供給源１６、例えば再充電可能リチウムイオン電池がある。マイクロコントローラ１８は、発熱体１４、電気エネルギー供給源１６、およびユーザーインターフェース２０（例えば、ボタンまたはディスプレイ、あるいはボタンおよびディスプレイ）に接続されている。マイクロコントローラ１８は、その温度を調節するために発熱体１４に供給される電力を制御する包埋型ソフトウェアを有する。一般に、エアロゾル形成基体は、２５０〜４５０℃の温度に加熱される。画像センシングモジュール４０は、説明するとおり、マイクロコントローラにも接続される。マイクロコントローラ１８は、説明する通り、装置への喫煙物品の挿入後の画像センシングモジュールからのデータに依存して、発熱体に供給される電力を制御する。

図２は、図１に示したタイプの装置の第一の実施形態の前方端の断面図で、センシングモジュールはない。喫煙物品１２は装置内のくぼみ１５内に受けられる。ヒーター１４は、喫煙物品がくぼみ１５内に受けられた時、エアロゾル形成基体内に位置付けられるセラミック製のブレードである。ハウジング１０は、固定部分２２と、固定部分に対してスライド可能な前面部分２４とを持つ。ヒーターは、ハウジング２２の固定部分に固定される支持体２０に固定される。前面部分２４は、その中に喫煙物品が受けられるスライド式容器を形成する。前面部分には、喫煙物品とヒーター支持体２０の間の後方表面２６が含まれる。前面部分を固定部分から離すようにくぼみの開放端に向けてスライドさせることにより、喫煙物品は、後方表面２６によりヒーター１４を引き外し、そうして装置から簡単に取り外しできる。

図１および図２に示した装置は、点火端を持つ紙巻たばこと同じように片手で簡単に保持できるように、概して円筒形であり細長い。装置は、喫煙物品よりもほんのわずかだけ幅広いことが望ましい。そのため、喫煙物品上のマーキングを認識するためのセンサーシステムのための空間は、装置の前方端の喫煙物品の周りに非常に限定される。図２から特に、画像システム用に、喫煙物品上の異なるマーキングを区別するための十分な光学解像を提供するのに非常にわずかな空間しかないことがわかる。

図３は、図１に示したタイプの装置の前方端の断面図であり、本発明によるセンシングシステムを備える。センシングシステムは、装置内で非常にわずかな空間しか占めず、装置の直径を増やさないが、喫煙物品の広域にわたる画像の取り込みが許容される。

センシングシステムは、センサーモジュール４０と、前面ハウジング３４の内側表面上に形成されたミラー３６とを備える。センサーモジュールは、喫煙物品およびミラーの表面を照射するための一対の発光ダイオード（ＬＥＤ）と、喫煙物品１２の表面の画像を記録するための撮像レンズおよび画像検出器とを備える。センシングモジュールは、支持体２０上のくぼみのベース側端上に位置付けられる。前面ハウジングにある開口部により、センシングモジュールからの光が喫煙物品に到達し、喫煙物品１２およびミラー３６から反射した光がセンシングモジュールに戻るようになる。ミラー３６は、前面ハウジングの内部表面上に反射性の被覆により形成される。ミラーは、ミラー３６と喫煙物品の表面との間にチャネル３８があるように、ハウジングの陥凹部分に形成される。これにより、喫煙の表面の有意な部分の画像が獲得されるようになる。単一のレンズの使用により、大きな開口部が提供される。画像検出器は、くぼみの横ではなくくぼみのベースに位置付けられるため、比較的大きく作製できる。これにより、高解像度および光学効率の高い画像が提供される。ハウジングの前面部分は、センシングシステムの正常な動作を阻止することなく、ハウジングの前面部分が固定されたハウジングに複数の異なる向きで嵌るように複数のミラーを備えうる。

図４はセンシングシステムの概略図である。図４では、喫煙物品の表面とミラーの間のチャネル３８内に光を放出する光源４２を示す。喫煙物品の表面は、存在する喫煙物品のタイプを表すプリントパターン１３を持つ。レンズ４４および画像検出器４６は、光源４２に隣接して配置される。光源は、レンズの光軸に対して、また検出器に対して、傾斜した角度で光を放出するように配置されている。こうすることで、取り込まれた画像の中心の照射が改善されることが判っている。

図３に示す通り、光源、レンズおよび画像検出器を単一のモジュールで提供することが有利である。図５は、ミラー３６および喫煙物品１２に隣接した例示的なセンシングモジュールの断面図である。センシングモジュールは、画像検出器４６のいずれかの側に配置された一対のＬＥＤ ４２を備える。この例では、画像検出器は相補型金属酸化被膜半導体（ＣＭＯＳ）画像検出器であるが、ＣＣＤ検出器でもよい。画像検出器４６およびＬＥＤは、同一の印刷回路基板５４上に取り付けられうる。レンズ４４はシールド構造５０内に提供される。シールド構造５０は不透明であり、回路基板５４上に接着される。シールド構造には、レンズ４４と画像検出器４６の間に必要な空間を提供する不透明のスペーサー要素５２が含まれる。シールド構造にはまた、ＬＥＤにより放出された光をレンズの光軸と傾斜した角度に偏向する光ガイド４８用の開口部が含まれる。この配置により、頑丈かつコンパクトな構造が提供される。このように配置されたセンシングモジュールは、わずか２個のＬＥＤしか必要とせず、比較的小さな電力しか消費しないが、この点は電池容量に限りがある手持ち式喫煙システムで重要である。

センシングモジュールに使用されている材料は、装置のくぼみ内で発生する大きな温度変化に耐えうることが重要である。また、モジュールの光学性能が高温で著しく劣化しないことも重要である。この例では、ハウジング構成要素はポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）から形成され、また光学構成要素はポリカーボネート材料から形成される。

喫煙物品上のしるしは、外側ラッパー紙上に印刷される。ラッパー紙は白色である。しるしは、単に紙上の黒色のマーキングでもよいが、好ましい一つの実施形態では、しるしは異なるグレーレベルを含む。異なるグレーレベルは、インクの量を変化させることにより、またはセンシングモジュールにより解像可能な最小の形状よりも小さなドットを印刷することにより生成できる。しるしは、くぼみ内に任意の向きに配置できるように、バーコード内の各ラインが喫煙物品の周辺に延びる、一次元バーコードでもよい。代わりに、二次元バーコードを使用してもよく、また装置内のマイクロコントローラは、バーコードの開始点と終了点を判断できるソフトウェアを含んでもよい。

しるしをつけるために使用されるインクは、センサーモジュール内に使用されるＬＥＤに対応しなければならない。そのため、ＬＥＤが赤外線（ＩＲ）光を放射する場合、インクはＩＲ光を吸収する必要がある。同じく、レンズはＬＥＤからの光の波長と一致する必要がある。

図１に図示したとおり、センシングモジュールは、装置内のマイクロコントローラ１８に接続される。マイクロコントローラには、画像検出器からの画像データを許容可能な喫煙物品の１つ以上のタイプに関連した保存された画像データと相関付けるためのソフトウェアが含まれる。ユーザーによる装置の起動後、マイクロコントローラは画像センシングモジュールを起動し、画像センシングモジュールはくぼみ内の喫煙物品の画像を取り込む。取り込まれた画像は画像データとしてマイクロコントローラに送信される。マイクロコントローラ１８は、画像データを１つ以上のタイプの許容可能な喫煙物品に関連した保存された画像データと相関付ける。取り込まれた画像データが保存された画像データと十分に相関しない場合、マイクロコントローラはヒーターへの動力供給を阻止する。取り込まれた画像データが保存された画像データと十分に相関する場合、マイクロコントローラは、ヒーターへの動力供給を許容する。マイクロコントローラは、取り込まれた画像データがどの保存された画像データに最もよく相関するかに応じて、ヒーターが特定の温度プロフィールまたは電力プロフィールに従うように、ヒーターへの電力を制御しうる。

当然ながら、上述の例示的な実施形態は例証するが限定はしない。上記で考察した例示的な実施形態に照らすことにより、上記の例示的な実施形態と一貫したその他の実施形態は今や当業者には明らかとなろう。

Claims (15)

1. 喫煙物品を受けるように構成された電気的に動作する喫煙装置であって、
   喫煙物品を少なくとも部分的に受けるためのくぼみを画定するハウジングと、
   喫煙物品上のしるしを検出するためのセンシングシステムとを備え、前記センシングシステムが前記くぼみの周辺に位置付けられ、また光源、ミラー、撮像レンズおよび画像検出器を備え、前記ミラーが前記光源および前記撮像レンズに隣接した前記くぼみの内部表面上に位置付けられている、電気的に動作する喫煙装置。
2. 前記くぼみが、開放端と、前記開放端の反対側の端にあるベースとを持ち、前記喫煙物品が前記開放端を介して受けられ、前記レンズおよび画像検出器が前記くぼみの前記ベースに位置付けられる、請求項１に記載の電気的に動作する喫煙装置。
3. 前記ミラーが前記開放端と前記ベース端の間に延びる前記くぼみの表面に沿って延びる、請求項２に記載の電気的に動作する喫煙装置。
4. 前記光源が前記レンズの光軸に対して傾斜した角度で光を放出するよう構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気的に動作する喫煙装置。
5. 前記光源がＬＥＤを備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電気的に動作する喫煙装置。
6. 前記光源が前記ＬＥＤから放出された光を前記レンズの光軸に向けて偏向するよう位置付けられた光ガイドを備える、請求項５に記載の電気的に動作する喫煙装置。
7. 前記光源が複数のＬＥＤを備える、請求項１〜６のいずれか１項に記載の電気的に動作する喫煙装置。
8. 前記光源および前記検出器が単一の回路基板上に提供されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の電気的に動作する喫煙装置。
9. 前記光源と前記検出器の間に不透明のシールド構造をさらに備える、請求項１〜８のいずれか１項に記載の電気的に動作する喫煙装置。
10. 前記シールド構造が前記光源と前記レンズの間に位置付けられる、請求項９に記載の電気的に動作する喫煙装置。
11. 前記レンズが前記シールド構造の開口部内に提供される、請求項９または１０に記載の電気的に動作する喫煙装置。
12. 使用しているときに前記喫煙物品を受け、喫煙物品が取り外されたときに前記くぼみの前記開放端に向けて移動可能なスライド式容器をさらに備え、前記ミラーが前記スライド式容器の表面上に位置付けられる、請求項２、又は、請求項２に従属する場合の請求項３〜１１のいずれか１項に記載の電気的に動作する喫煙装置。
13. 前記くぼみまたはスライド式容器が、前記喫煙物品が前記くぼみ内に受けられるときに前記ミラーと喫煙物品との間にチャネルを提供する形状である、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の電気的に動作する喫煙装置。
14. 請求項１〜１３のいずれか１項に記載の装置と、前記装置の前記くぼみ内に受けられる喫煙物品とを備えた喫煙システム。
15. 前記喫煙物品の外部表面上にしるしまたはマーキングを備える、請求項１４に記載の喫煙システム。

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