Курительное устройство с электрическим управлением, содержащее систему для идентификации курительных изделий в таком устройстве
Изобретение относится к табачной промышленности, более конкретно к электронным курительным устройствам. Предложено курительное устройство с электрическим управлением, выполненное с возможностью размещения курительного изделия и содержащее корпус, образующий полость для, по меньшей мере, частичного размещения курительного изделия и считывающую систему для обнаружения знаков на курительном изделии, расположенную на периферии указанной полости. Считывающая система содержит источник света, зеркало, формирующую изображение линзу и детектор изображения, причем зеркало расположено на внутренней поверхности указанной полости смежно с источником света и формирующей изображение линзой. Технический результат – обеспечение возможности отображения широкого поля обзора в малом пространстве, идентификация курительных изделий, компактность и низкое энергопотребление при надежном и минимально ошибочном отклонении приемлемых курительных изделий. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 5 ил.
Настоящее изобретение относится к курительным устройствам с электрическим управлением, в которых при использовании размещаются курительные изделия. В частности, настоящее изобретение относится к курительным устройствам с электрическим управлением, которые способны распознавать курительное изделие, вставленное внутрь устройства, путем формирования изображения знаков на курительном изделии.
В ряде документов уровня техники, таких как US5060671A, US5388594 и US5505214, раскрыты курительные системы с электрическим управлением, в которых образующий аэрозоль субстрат нагревают, а не сжигают. Эти системы функционируют таким образом, чтобы нагревать субстрат до температуры, при которой происходит высвобождение требуемых летучих соединений, однако эта температура поддерживается ниже температуры, при которой может произойти возгорание.
Поскольку ароматы образуются и высвобождаются в результате управляемого нагрева образующего аэрозоль субстрата без сжигания, которое имеет место в сигаретах с сжигаемой курительной частью, курительные изделия, создаваемые для курительных систем с электрическим нагревом, обычно специально предназначаются для конкретной курительной системы. Структура курительного изделия, предназначенного для курительной системы с электрическим нагревом, обычно отличается от структуры курительного изделия с сжигаемой курительной частью. Использование курительного изделия с сжигаемой курительной частью вместе с курительной системой с электрическим нагревом может привести к неудовлетворительным ощущениям пользователя от курения и может также повредить систему. Например, курительное изделие может быть несовместимо с системой из-за того, что оно имеет недостаточное содержание влаги. Кроме того, возможно наличие нескольких различных курительных изделий, каждое из которых выполнено для использования с системой, но создает у пользователя отличные от других ощущения при курении и может потребовать нагрева до отличной от других температуры.
Контрафакция курительных изделий также является проблемой. Контрафактные курительные изделия могут иметь низкое качество или они вообще могут не подходить к курительной системе.
Следовательно, необходима курительная система, которая была бы способна идентифицировать курительные изделия как приемлемые или неприемлемые для использования с курительной системой. Тем не менее, хотя и желательно, чтобы система идентифицировала неприемлемые курительные изделия и не работала с ними, важно также исключить ошибочное отклонение курительной системой изделий, которые приемлемы для использования с системой. Пользователи быстро стали бы испытывать неудовлетворение от системы, которая часто отклоняет приемлемые курительные изделия
В WO2010/073122 раскрыта система, в которой знаки на курительном изделии, такие как напечатанный штрих-код, считываются с помощью оптического датчика с целью различения разных курительных изделий.
Однако желательно, чтобы никакая считывающая система того типа, которая описана в WO2010/073122, не оказывала существенного влияния на размеры курительной системы, энергопотребление курительной системы или стоимость курительной системы. В то же самое время, считывающая система должна быть надежной и иметь достаточную разрешающую способность для распознавания напечатанных изображений на небольших курительных изделиях. И тот факт, что курительные изделия, как правило, выполняются по форме в виде сигарет с сжигаемой курительной частью, означает, что указанные знаки наносятся на криволинейную поверхность. Это затрудняет формирования изображения узора.
Задача настоящего изобретения состоит в создании курительного устройства со считывающей системой, которая была бы способна идентифицировать курительные изделия, была бы компактной и имела бы низкое энергопотребление, но при этом была бы надежной и сводила бы к минимуму ошибочное отклонение приемлемых курительных изделий.
В первом аспекте настоящего изобретения предложено курительное устройство с электрическим управлением, выполненное с возможностью размещения курительного изделия и содержащее:
корпус, образующий полость для по меньшей мере частичного размещения курительного изделия; и
считывающую систему для обнаружения знаков на курительном изделии, расположенную на периферии указанной полости и содержащую источник света; зеркало; формирующую изображение линзу; и детектор изображения, причем указанное зеркало расположено на внутренней поверхности указанной полости смежно с источником света и формирующей изображение линзой.
Наличие зеркала на внутренней поверхности указанной полости обеспечивает возможность отображения широкого поля обзора в малом пространстве. Зеркало обеспечивает также оптическую эффективность.
В контексте данного документа термин «зеркало» обозначает поверхность, которая является оптически отражающей и, в частности, зеркально отражает свет источника света. Зеркало может быть выполнено в виде оптически отражающего покрытия.
Указанная полость может быть цилиндрической, и она может иметь открытый конец, через который обеспечена возможность размещения курительного изделия. Указанная полость может иметь основание на конце, противоположном открытому концу. Линза и детектор изображения могут быть расположены на основании указанной полости. Источник света также может быть расположен на основании указанной полости. Зеркало может проходить вдоль поверхности указанной полости, которая проходит между открытым концом и концом основания. Может быть желательно, чтобы устройство имело удлиненную форму с длиной, намного превышающей диаметр. Может быть желательно, чтобы диаметр устройства был близок к диаметру сигареты с сжигаемой курительной частью и был ненамного больше, чем диаметр курительного изделия. Устройство может быть выполнено таким образом, чтобы курительное изделие вставлялось внутрь указанной полости в продольном направлении. Такая компоновка детектора изображения и зеркала обеспечивает возможность нахождения детектора изображения и относящейся к нему электронной схемы в месте, которое исключает увеличение диаметра устройства.
Источник света может быть выполнен с возможностью излучения света под непрямым углом к оптической оси линзы. Таким образом повышается яркость в центре поля обзора результирующего изображения.
Источник света может содержать светодиод. Источник света может содержать световод, расположенный с возможностью отклонения света, излучаемого светодиодом. Световод может отклонять свет в направлении оптической оси линзы. Таким образом обеспечивается возможность повышения яркости результирующего изображения, снимаемого детектором.
Источник света может содержать более чем один светодиод. Наличие двух или более отдельных источников света может обеспечить возможность повышения однородности яркости курительного изделия и результирующих изображений, снимаемых детектором.
Источник света и детектор могут быть выполнены на одной схемной плате. Таким образом обеспечивается компактная система. Между источником света и детектором изображения может быть обеспечена непрозрачная экранная структура. Экранная структура обеспечивает возможность недопущения поступления света от источника света непосредственно на детектор без предварительного отражения света курительным изделием.
Экранная структура может быть обеспечена между источником света и объективом и между любыми световодами и линзой. В одном варианте осуществления линза установлена в отверстии экранной структуры. Световоды также могут быть установлены в отверстиях экранной структуры. Экранная структура может содержать один или более прокладочных элементов для поддержки линзы на требуемом расстоянии от детектора. Прокладочный элемент может быть непрозрачным для света от источника света.
Детектор изображения может представлять собой детектор, способный формировать данные изображения указанных знаков. Детектор изображения может представлять собой детектор на основе КМОП или ПЗС.
Устройство может содержать обеспечивающий скольжение держатель, в котором при использовании размещается курительное изделие и который выполнен с возможностью перемещения в направлении открытого конца указанной полости в случае необходимости извлечения курительного изделия. Скользящий держатель снижает риск повреждения курительного изделия во время его извлечения из указанной полости. Зеркало может быть выполнено на поверхности скользящего держателя. Скользящий держатель может содержать отверстие, расположенное таким образом, чтобы обеспечивать возможность достижения зеркала и курительного изделия светом от источника света. То же самая или другое отверстие в скользящем держателе может обеспечивать возможность достижения линзы светом от зеркала и курительного изделия. В качестве альтернативы, скользящий держатель может быть полностью или частично прозрачным с тем, чтобы для света от источника света была обеспечена возможность достижения зеркала и курительного изделия и возврата на детектор изображения.
Указанная полость или скользящий держатель могут иметь такую форму, чтобы образовать канал между зеркалом и курительным изделием при размещении курительного изделия в указанной полости. Указанный канал обеспечивает возможность достижения снимаемого участка курительного изделия светом от источника света.
Устройство может содержать образующий аэрозоль элемент, который взаимодействует с курительным изделием для образования аэрозоля. Образующий аэрозоль элемент может представлять собой нагреватель, выполненный с возможностью нагрева курительного изделия при нахождении этого курительного изделия в указанной полости. Нагреватель может содержать электрорезистивный материал. Подходящие электрорезистивные материалы включают в себя, но без ограничения: полупроводники, например легированную керамику, электрически «проводящую» керамику (например такую, как дисилицид молибдена), углерод, графит, металлы, сплавы металлов и композитные материалы, изготовленные из керамического материала и металлического материала. Такие композитные материалы могут содержать легированную или нелегированную керамику. Примеры подходящей легированной керамики включают в себя легированные карбиды кремния. Примеры подходящих металлов включают в себя титан, цирконий, тантал, платину, золото и серебро. Примеры подходящих сплавов металлов включают в себя нержавеющую сталь; никель-, кобальт-, хром-, алюминий-, титан-, цирконий-, гафний-, ниобий-, молибден-, тантал-, вольфрам-, олово-, галлий-, марганец-, золото- и железосодержащие сплавы; суперсплавы на основе никеля, железа, кобальта, нержавеющей стали и Timetal®; и сплавы на основе железа-марганца-алюминия. В композитных материалах электрорезистивный материал может быть при необходимости встроен в изоляционный материал, инкапсулирован в него или покрыт им, или наоборот, в зависимости от кинетики переноса энергии и требуемых внешних физико-химических свойств.
Нагреватель может содержать внутренний нагревательный элемент или внешний нагревательный элемент или как внутренний, так и внешний нагревательные элементы, причем термины «внутренний» и «внешний» относятся к курительному изделию. Внутренний нагревательный элемент может иметь любую подходящую форму. Например, внутренний нагревательный элемент может иметь форму нагревательного лезвия. Нагревательное лезвие может быть образовано из керамической подложки с одной или более резистивными нагревательными дорожками, образованными из платины иди другого подходящего материала, нанесенного на одну или обе стороны лезвия. В других примерах внутренний нагреватель может иметь форму корпуса или подложки, имеющих различные электропроводные участки, или форму электрорезистивной металлической трубки. В других примерах внутренний нагревательный элемент может представлять собой одну или более нагревательных игл или стержней, которые проходят через центр образующего аэрозоль субстрата. Другие примеры включают в себя нагревательную проволоку или нить, например Ni-Cr (хромоникелевую), платиновую, вольфрамовую или изготовленную из сплава проволоку или нагревательную пластину. При необходимости, внутренний нагревательный элемент может быть нанесен внутри или снаружи на жесткий несущий материал. В одном таком варианте осуществления электрорезистивный нагревательный элемент может быть образован с использованием металла, имеющего определенную зависимость между температурой и удельным сопротивлением. В таком иллюстративном устройстве металл может быть образован в виде дорожки на подходящем изоляционном материале, таком как керамический материал, и затем помещен между слоями другого изоляционного материала, такого как стекло. Образованные таким образом нагреватели могут быть использованы как для нагрева, так и для контроля температуры нагревательных элементов во время работы.
Внешний нагревательный элемент может иметь любую подходящую форму. Например, внешний нагревательный элемент может иметь форму одного или более листов гибкой нагревательной фольги на диэлектрической положке, такой как полиимидная. Листам гибкой нагревательной фольги может быть придана форма, соответствующая периметру указанной полости. В качестве альтернативы, внешний нагревательный элемент может иметь форму металлической сетки или сеток, гибкой печатной схемной платы, литого соединительного устройства (MID), керамического нагревателя, гибкого нагревателя из углеродного волокна, или он может быть образован с использованием технологии нанесения покрытий, такой как плазменное осаждение из газовой фазы, на подложке подходящей формы. Внешний нагревательный элемент может также быть образован с использованием металла, имеющего определенную зависимость между температурой и удельным сопротивлением. В таком иллюстративном устройстве металл может быть образован в виде дорожки между двумя слоями подходящих изоляционных материалов. Образованный таким образом внешний нагревательный элемент может использоваться как для нагрева, так и для контроля температуры внешнего нагревательного элемента во время работы. Скользящий держатель может содержать отверстие для нагревателя для обеспечения возможности контакта между внешним нагревательным элементом и курительным изделием в указанной полости.
Нагреватель предпочтительно нагревает курительное изделие за счет проводимости. Нагреватель может по меньшей мере частично находиться в контакте с субстратом. В качестве альтернативы, тепло от внутреннего или от внешнего нагревательного элемента может передаваться на субстрат посредством теплопроводного элемента.
Устройство может содержать схему управления для сравнения данных изображения от детектора изображения с хранимыми данными изображения. Схема управления может быть соединена с детектором изображения. Схема управления может также быть соединена с нагревателем или с другим образующим аэрозоль элементом. Схема управления может управлять подачей питания на образующий аэрозоль элемент в зависимости от результата сравнения между данными изображения от детектора изображения и хранимыми данными изображения. Например, если данные изображения от детектора изображения в недостаточной степени коррелируют с хранимыми данными изображения, то схема управления обеспечивает возможность недопущения подачи питания на образующий аэрозоль элемент. Если же данные изображения от детектора изображения в достаточной степени коррелируют с хранимыми данными изображения, схема управления обеспечивает возможность допущения подачи питания на образующий аэрозоль элемент. Иначе говоря, на основе результата сравнения изображений схема управления обеспечивает возможность идентификации присутствия приемлемого курительного изделия в указанной полости и обеспечивает возможность допущения функционирования устройства лишь в том случае, если определено присутствие приемлемого курительного изделия в указанной полости. Схема управления обеспечивает возможность осуществления конкретного процесса управления питанием в зависимости от того, с какими из хранимых данных изображения в наибольшей степени коррелируют данные изображения от детектора изображения. Иначе говоря, на основе результата сравнения изображений схема управления обеспечивает возможность идентификации конкретного типа курительного изделия и возможность управления устройством тем способом, который является подходящим для данного курительного изделия. Например, различные курительные изделия могут предпочтительно нагреваться до различных температур для образования требуемого аэрозоля.
Схема управления может содержать один или более микроконтроллеров. Каждый из указанных одного или более микроконтроллеров может содержать микропроцессор и, предпочтительно, он содержит программируемый микропроцессор. Схема управления может содержать энергонезависимую память. Устройство может содержать интерфейс, выполненный с возможностью передачи данных на схему управления и с нее от внешних устройств. Интерфейс может обеспечивать возможность загрузки в схему управления программного обеспечения для его выполнения на программируемом микропроцессоре. Интерфейс может представлять собой проводной интерфейс, такой как порт Micro-USB, или он может представлять собой беспроводной интерфейс.
Образующее аэрозоль устройство может дополнительно содержать источник питания для подачи питания на образующий аэрозоль элемент. Источник питания может представлять собой любой подходящий источник питания, например источник напряжения постоянного тока. В одном варианте осуществления источник питания представляет собой литий-ионную батарею. В качестве альтернативы, источник питания может представлять собой никель-металлогидридную батарею, никель-кадмиевую батарею или батарею на основе лития, например литий-кобальтовую, литий-железо-фосфатную, литий-титановую или литий-полимерную батарею.
Предпочтительно, курительное устройство представляет собой удерживаемое в руке образующее аэрозоль устройство, удобное для его удерживания пользователем между пальцами одной руки. Курительное устройство может иметь по существу цилиндрическую форму. Курительное устройство может иметь длину от примерно 70 мм до примерно 120 мм. Курительное устройство может иметь диаметр от примерно 10 мм до примерно 20 мм.
Во втором аспекте настоящего изобретения предложена курительная система, содержащая устройство согласно первому аспекту настоящего изобретения и курительное изделие.
Курительное изделие может содержать знаки или метки на внешней поверхности курительного изделия. Указанные знаки могут представлять собой рисунок, такой как рисунок в шахматную клетку. В качестве альтернативы, указанные знаки могут содержать одномерный штрих-код или двумерный штрих-код. Указанные знаки могут проходить вокруг всего периметра курительного изделия.
Курительное изделие может иметь по существу цилиндрическую форму. Курительное изделие может быть по существу удлиненным. Курительное изделие может иметь направление длины и окружное направление, по существу перпендикулярное направлению длины. Курительное изделие может содержать образующий аэрозоль субстрат. Образующий аэрозоль субстрат может иметь по существу цилиндрическую форму. Образующий аэрозоль субстрат может быть по существу удлиненным. Образующий аэрозоль субстрат также может иметь направление длины и окружное направление, по существу перпендикулярное направлению длины.
Курительное изделие может иметь общую длину от примерно 30 мм до примерно 100 мм. Курительное изделие может иметь внешний диаметр от примерно 5 мм до примерно 12 мм. Курительное изделие может содержать фильтрующую заглушку. Фильтрующая заглушка может быть расположена на дальнем по ходу потока конце курительного изделия. Фильтрующая заглушка может представлять собой ацетилцеллюлозную фильтрующую заглушку. Фильтрующая заглушка в одном варианте осуществления имеет длину примерно 7 мм, однако она может иметь длину от примерно 5 мм до примерно 10 мм.
В одном варианте осуществления курительное изделие имеет общую длину примерно 45 мм. Курительное изделие может иметь внешний диаметр примерно 7,2 мм. Кроме того, образующий аэрозоль субстрат может иметь длину примерно 10 мм. В других примерах образующий аэрозоль субстрат может иметь длину примерно 12 мм. Кроме того, диаметр образующего аэрозоль субстрата может составлять от примерно 5 мм до примерно 12 мм. Курительное изделие может содержать внешнюю бумажную обертку. Указанные знаки могут находиться на внешней бумажной обертке. Указанные знаки могут быть напечатаны на внешней бумажной обертке. Кроме того, курительное изделие может содержать разделитель между образующим аэрозоль субстратом и фильтрующей заглушкой. Указанный разделитель может иметь размер примерно 18 мм, однако он может иметь размер в диапазоне от примерно 5 мм до примерно 25 мм. Разделитель в курительном изделии предпочтительно заполнен теплообменником, охлаждающим аэрозоль по мере его прохождения через курительное изделие от субстрата к фильтрующей заглушке. Теплообменник может представлять собой, например, фильтр на полимерной основе, например гофрированный материал из полимолочной кислоты.
Образующий аэрозоль субстрат может представлять собой твердый образующий аэрозоль субстрат. В других примерах образующий аэрозоль субстрат может содержать как твердые, так и жидкие компоненты. Образующий аэрозоль субстрат может содержать табакосодержащий материал, содержащий летучие ароматические соединения табака, которые высвобождаются из субстрата при нагреве. В других примерах образующий аэрозоль субстрат может содержать нетабачный материал. Образующий аэрозоль субстрат может дополнительно содержать образователь аэрозоля. Примерами подходящих веществ для образования аэрозоля являются глицерин и пропиленгликоль.
Если образующий аэрозоль субстрат представляет собой твердый образующий аэрозоль субстрат, то этот твердый образующий аэрозоль субстрат может содержать, например, одно или более из следующего: порошок, гранулы, шарики, крупицы, тонкие трубки, полоски или листы, содержащие одно или более из следующего: травяные листья, табачные листья, фрагменты табачных жилок, восстановленный табак, гомогенизированный табак, экструдированный табак, формованный листовой табак и расширенный табак. Твердый образующий аэрозоль субстрат может иметь рассыпную форму или он может быть обеспечен в подходящей емкости или картридже. При необходимости, твердый образующий аэрозоль субстрат может содержать дополнительные табачные или нетабачные летучие ароматические соединения, высвобождаемые при нагреве субстрата. Твердый образующий аэрозоль субстрат может также содержать капсулы, которые содержат, например, дополнительные табачные или нетабачные летучие ароматические соединения, и такие капсулы могут плавиться во время нагрева твердого образующего аэрозоль субстрата.
В контексте данного документа термин «гомогенизированный табак» относится к материалу, образованному в результате агломерирования табака в виде частиц. Гомогенизированный табак может иметь форму листа. Содержание образователя аэрозоля в гомогенизированном табачном материале может составлять более 5% в пересчете на сухой вес. В других примерах содержание образователя аэрозоля в гомогенизированном табачном материале может составлять от 5% до 30% в пересчете на сухой вес. Листы гомогенизированного табачного материала могут быть образованы путем агломерирования табака в виде частиц, полученного путем помола или иного измельчения слоев табачного листа и/или жилок табачного листа. В других примерах или дополнительно листы гомогенизированного табачного материала могут содержать одно или более из следующего: табачная пыль, табачная мелочь и другие табачные отходы в виде частиц, образующиеся, например, при обработке, перемещении и отгрузке табака. Листы гомогенизированного табачного материала могут содержать одно или более внутренних связующих, т.е. табачных эндогенных связующих, одно или более внешних связующих, т.е. табачных экзогенных связующих, или их сочетание, что способствует агломерированию табака в виде частиц. В других примерах или дополнительно листы гомогенизированного табачного материала могут содержать другие добавки, включая, но без ограничения, табачные и нетабачные волокна, образователи аэрозоля, увлажнители, пластификаторы, ароматизаторы, наполнители, водные и неводные растворители и их сочетания.
При необходимости, твердый образующий аэрозоль субстрат может быть обеспечен на термостабильном носителе или встроен в него. Носитель может иметь форму порошка, гранул, шариков, крупиц, тонких трубочек, полосок или листов. В других примерах носитель может представлять собой трубчатый носитель, имеющий тонкий слой твердого субстрата, нанесенный на его внутреннюю поверхность и/или на его внешнюю поверхность. Такой трубчатый носитель может быть образован, например, из бумаги или бумагообразного материала, нетканого мата из углеродных волокон, легкой металлической сетки с открытыми ячейками, или перфорированной металлической фольги, или любой другой термостабильной полимерной матрицы.
Твердый образующий аэрозоль субстрат может быть нанесен на поверхность носителя в виде, например, листа, пены, геля или суспензии. Твердый образующий аэрозоль субстрат может быть нанесен на всю поверхность носителя или, в других примерах, он может быть нанесен в виде узора с целью обеспечения неоднородной доставки аромата во время использования.
Несмотря на то, что выше упоминаются твердые образующие аэрозоль субстраты, специалистам с обычной квалификацией в данной области техники будет понятно, что с другими вариантами осуществления могут быть использованы другие формы образующего аэрозоль субстрата. Например, образующий аэрозоль субстрат может представлять собой жидкий образующий аэрозоль субстрат. Если используется жидкий образующий аэрозоль субстрат, то образующее аэрозоль устройство предпочтительно содержит средства для удержания жидкости. Например, жидкий образующий аэрозоль субстрат может удерживаться в емкости. В качестве альтернативы или дополнительно, жидкий образующий аэрозоль субстрат может быть абсорбирован внутри пористого несущего материала. Пористый несущий материал может быть изготовлен из любой подходящей абсорбционной заглушки или тела, например из вспененного материала или пластмассового материала, полипропилена, терилена, нейлоновых волокон или керамики. Жидкий образующий аэрозоль субстрат может удерживаться в пористом несущем материале перед использованием образующего аэрозоль устройства или, в других примерах, материал жидкого образующего аэрозоль субстрата может высвобождаться в пористый несущий материал во время использования или непосредственно перед использованием. Например, жидкий образующий аэрозоль субстрат может быть обеспечен в капсуле. Оболочка указанной капсулы предпочтительно плавится при нагреве и высвобождает жидкий образующий аэрозоль субстрат внутрь пористого несущего материала. Указанная капсула может, при необходимости, содержать твердое вещество в сочетании с жидкостью.
В качестве альтернативы, носитель может представлять собой нетканое полотно или пучок волокон, в которые включены табачные компоненты. Указанное нетканое полотно или пучок волокон может содержать, например, углеродные волокна, натуральные целлюлозные волокна или волокна из производных целлюлозы.
Примеры осуществления настоящего изобретения будут далее подробно описаны со ссылками на сопроводительные графические материалы, на которых:
на фиг. 1 показано схематичное изображение образующего аэрозоль устройства;
на фиг. 2 показано поперечное сечение переднего конца устройства того типа, который показан на фиг. 1;
на фиг. 3 показано поперечное сечение переднего конца устройства согласно приведенным выше фигурам, содержащего систему формирования изображения курительного изделия согласно настоящему изобретению;
на фиг. 4 показан схематичный перспективный вид компонентов формирования изображения устройства согласно настоящему изобретению; и
на фиг. 5 показано поперечное сечение компонентов формирования изображения в варианте осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 1 компоненты варианта осуществления курительного устройства 100 с электрическим нагревом показаны в упрощенном виде. В частности, элементы курительного устройства 100 с электрическим нагревом на фиг. 1 изображены не в масштабе. Элементы, которые не являются существенными для понимания данного варианта осуществления, в целях упрощения фиг. 1 были опущены.
Курительное устройство 100 с электрическим нагревом содержит корпус 10 и образующий аэрозоль субстрат 12 в курительном изделии, например сигарете. Образующий аэрозоль субстрат 12 вдавливают внутрь полости в корпусе 10 для размещения в тепловой близости от нагревательного элемента 14. Образующий аэрозоль субстрат 12 будет высвобождать ряд летучих соединений при различных температурах. Путем регулирования максимальной рабочей температуры курительного устройства 100 с электрическим нагревом таким образом, чтобы она была ниже температуры высвобождения некоторых из летучих соединений, обеспечивают возможность недопущения высвобождения или образования этих компонентов дыма.
Внутри корпуса 10 расположен источник 16 электроэнергии, например перезаряжаемая литий-ионная батарея. Микроконтроллер 18 соединен с нагревательным элементом 14, источником 16 электроэнергии и интерфейсом 20 пользователя, например кнопкой и/или дисплеем. Микроконтроллер 18 имеет встроенное программное обеспечение для управления подачей питания на нагревательный элемент 14 с целью регулирования его температуры. Образующий аэрозоль субстрат обычно нагревают до температуры от 250 до 450 градусов по Цельсию. Также с микроконтроллером соединен модуль 40 считывания изображения, который будет описан ниже. Микроконтроллер 18 управляет подачей питания на нагревательный элемент в зависимости от данных от модуля считывания изображения после размещения курительного изделия внутри устройства, как будет описано ниже.
На фиг. 2 показан вид в поперечном сечении переднего конца устройства того типа, который показан на фиг. 1, без модуля считывания. Курительное изделие 12 размещено в полости 15 устройства. Нагреватель 14 представляет собой керамическое лезвие, которое расположено внутри образующего аэрозоль субстрата при размещении курительного изделия в полости 15. Корпус 10 имеет неподвижный участок 22 и передний участок 24, который способен совершать скольжение относительно неподвижного участка. Нагреватель закреплен на опоре 20, которая прикреплена к неподвижному участку 22 корпуса. Передний участок 24 образует скользящий держатель, внутри которого размещается курительное изделие. Передний участок содержит заднюю поверхность 26 между курительным изделием и опорой 20 нагревателя. В результате скольжения переднего участка с удалением от неподвижного участка в направлении открытого конца указанной полости, курительное изделие выталкивается от нагревателя 14 посредством задней поверхности 26 и таким образом обеспечивается возможность его легкого извлечения из устройства.
Устройство, показанное на фиг. 1 и 2, является в целом цилиндрическим и удлиненным, так что обеспечивается возможность его легкого удержания в одной руке таким же образом, что и в случае сигареты с сжигаемой курительной частью. Желательно, чтобы устройство было лишь ненамного шире, чем курительное изделие. Благодаря этому, пространство для считывающей системы, осуществляющей распознавание меток на курительном изделии, является очень ограниченным на переднем конце устройства вокруг курительного изделия. В частности, на фиг. 2 можно видеть, что имеет место очень малое пространство для системы формирования изображения, что будет обеспечивать достаточное оптическое разрешение для распознавания различных меток на курительном изделии.
На фиг. 3 показан вид в поперечном сечении переднего конца устройства того типа, который показан на фиг. 1, с считывающей системой согласно настоящему изобретению. Считывающая система занимает очень малое пространство в устройстве и не увеличивает диаметр устройства, но при этом обеспечивает возможность захвата изображения в пределах широкой области курительного изделия.
Считывающая система содержит модуль 40 считывания и зеркало 36, образованное на внутренней поверхности переднего корпуса 34. Модуль считывания содержит пару светодиодов (light emitting diodes, LED) для освещения поверхности курительного изделия; зеркало; формирующую изображение линзу; и детектор изображения для регистрации изображения поверхности курительного изделия 12. Модуль считывания расположен на опоре 20 на расположенном на конце основания указанной полости. Отверстие в переднем участке корпуса обеспечивает возможность достижения курительного изделия светом от модуля считывания и возможность возврата света, отраженного от курительного изделия 12 и зеркала 36, на модуль считывания. Зеркало 36 образовано отражающим покрытием на внутренней поверхности переднего участка корпуса. Зеркало образовано в месте выемки корпуса, так что образован канал 38 между зеркалом 36 и поверхностью курительного изделия. Таким образом обеспечивается возможность получения изображения значительной области поверхности курительного изделия. Благодаря использованию единственной линзы, обеспечено большое отверстие. Детектор изображения может быть изготовлен сравнительно большим, поскольку он расположен на основании указанной полости, а не на боковой стороне полости. Таким образом обеспечиваются изображения с высоким разрешением и высокой оптической эффективностью. Передний участок корпуса может содержать множество зеркал, чтобы обеспечить возможность вставки переднего участка корпуса в неподвижный участок корпуса с множеством различных ориентаций, без помех для нормального функционирования считывающей системы.
На фиг. 4 показана схематичная иллюстрация считывающей системы. На фиг. 4 показан источник 42 света, излучающий свет в канал 38 между поверхностью курительного изделия и зеркалом. Поверхность курительного изделия имеет напечатанный рисунок 13, который показывает тип курительного изделия. Объектив 44 и детектор 46 изображения расположены смежно с источником 42 света. Источник света расположен таким образом, чтобы излучать свет под непрямым углом к оптической оси линзы и детектора. Было обнаружено, что это повышает яркость центральной области снятого изображения.
Предпочтительно, источник света, линза и детектор изображения выполнены в едином модуле, как показано на фиг. 3. На фиг. 5 показан вид в поперечном сечении примера модуля считывания, смежного с зеркалом 36 и курительным изделием 12. Модуль считывания содержит пару светодиодов 42, расположенных с обеих сторон детектора 46 изображения. В данном примере детектор изображения представляет собой детектор изображения на основе комплементарного металлооксидного полупроводника (complementary metal oxide semiconductor, CMOS), однако он может также представлять собой детектор на ПЗС. Детектор 46 изображения и светодиоды установлены на общей печатной схемной плате 54. Линза 44 расположена в экранной структуре 50. Экранная структура 50 является непрозрачной и приклеена к схемной плате 54. Экранная структура содержит непрозрачные прокладочные элементы 52, которые обеспечивают требуемый промежуток между линзой 44 и детектором 46 изображения. Экранная структура содержит также отверстия для световодов 48, которые отклоняют свет, излучаемый светодиодами, под непрямым углом к оптической оси линзы. Такая компоновка обеспечивает прочную и компактную структуру. Расположенный таким образом модуль считывания требует лишь двух светодиодов и потребляет сравнительно мало мощности, что важно в удерживаемой рукой курительной системе с ограниченной емкостью батареи.
Важно, что материалы, используемые в модуле считывания, способны выдерживать большие изменения температуры, имеющие место внутри полости устройства. Важно также, что оптические свойства указанного модуля существенно не ухудшаются при высоких температурах. В данном примере компоненты корпуса образованы из полиэфирэфиркетона (PEEK), а оптические компоненты образованы из поликарбонатного материала.
Знаки на курительном изделии напечатаны на внешней оберточной бумаге. Оберточная бумага является белой. Указанные знаки могут быть просто черными метками на бумаге, однако в предпочтительном варианте осуществления указанные знаки содержат различные уровни серого. Различные уровни серого могут задаваться путем варьирования дозы краски или путем печати точек, которые меньше, чем минимальный характеристический размер, распознаваемый модулем считывания. Указанные знаки могут представлять собой одномерный штрих-код, в котором каждая линия штрих-кода проходит вокруг периметра курительного изделия, так что обеспечивается возможность размещения последнего в указанной полости с любой ориентацией. В качестве альтернативы, может использоваться двумерный штрих-код, и микроконтроллер устройства может содержать программное обеспечение, которое способно определять, где начинается и где заканчивается штрих-код.
Краски, используемые для образования указанных знаков, должны соответствовать светодиодам, используемым в модуле считывания. Таким образом, если светодиоды излучают инфракрасный (ИК-) свет, то краски должны поглощать ИК-свет. Аналогичным образом, линза должна соответствовать длине волны света от светодиодов.
Модуль считывания соединен с микроконтроллером 18 устройства, как показано на фиг. 1. Микроконтроллер содержит программное обеспечение для вычисления корреляции данных изображения от детектора изображения с хранимыми данными изображения, относящимися к одному или более типам приемлемых курительных изделий. Вслед за активацией устройства пользователем микроконтроллер активирует модуль считывания изображения, и этот модуль считывания изображения осуществляет считывание изображения курительного изделия в указанной полости. Снятое изображение передается на микроконтроллер в виде данных изображения. Микроконтроллер 18 вычисляет корреляцию указанных данных изображения с хранимыми данными изображения, относящимися к одному или более типам приемлемых курительных изделий. Если снятые данные изображения не коррелируют в достаточной степени с хранимыми данными изображения, то микроконтроллер не допускает подачи питания на нагреватель. Если снятые данные изображения в достаточной степени коррелируют с хранимыми данными изображения, то микроконтроллер допускает подачу питания на нагреватель. Микроконтроллер может управлять подачей питания на нагреватель таким образом, чтобы нагреватель следовал конкретному температурному профилю или профилю мощности, в зависимости от того, с какими из хранимых данных изображения сильнее всего коррелируют снятые данные изображения.
Следует понимать, что вышеописанные примерные варианты осуществления являются иллюстративными, а не ограничивающими. В свете вышеописанных примерных вариантов осуществления, специалисту с обычной квалификацией в данной области техники будут теперь понятны и другие варианты осуществления, соответствующие вышеописанным примерным вариантам осуществления.
1. Курительное устройство с электрическим управлением, выполненное с возможностью размещения курительного изделия и содержащее:
корпус, образующий полость для по меньшей мере частичного размещения курительного изделия; и
считывающую систему для обнаружения знаков на курительном изделии, расположенную на периферии указанной полости и содержащую источник света, зеркало, формирующую изображение линзу и детектор изображения, причем указанное зеркало расположено на внутренней поверхности указанной полости смежно с источником света и формирующей изображение линзой.
2. Курительное устройство с электрическим управлением по п. 1, в котором указанная полость имеет открытый конец, через который обеспечена возможность размещения курительного изделия, и основание на конце, противоположном открытому концу, причем указанная линза и детектор изображения расположены на основании указанной полости.
3. Курительное устройство с электрическим управлением по п. 2, в котором зеркало проходит вдоль поверхности указанной полости, которая проходит между открытым концом и концом основания.
4. Курительное устройство с электрическим управлением по любому из предыдущих пунктов, в котором источник света выполнен с возможностью излучения света под непрямым углом к оптической оси линзы.
5. Курительное устройство с электрическим управлением по любому из предыдущих пунктов, в котором источник света содержит светодиод.
6. Курительное устройство с электрическим управлением по п. 5, в котором источник света содержит световод, расположенный с возможностью отклонения света, излучаемого светодиодом, в направлении оптической оси линзы.
7. Курительное устройство с электрическим управлением по любому из предыдущих пунктов, в котором источник света содержит множество светодиодов.
8. Курительное устройство с электрическим управлением по любому из предыдущих пунктов, в котором источник света и детектор установлены на одной схемной плате.
9. Курительное устройство с электрическим управлением по любому из предыдущих пунктов, также содержащее непрозрачную экранную структуру между источником света и детектором.
10. Курительное устройство с электрическим управлением по п. 9, в котором указанная экранная структура расположена между источником света и линзой.
11. Курительное устройство с электрическим управлением по п. 9 или 10, в котором линза расположена в отверстии экранной структуры.
12. Курительное устройство с электрическим управлением по любому из предыдущих пунктов, также содержащее скользящий держатель, в котором при использовании размещается курительное изделие и который выполнен с возможностью перемещения в направлении открытого конца указанной полости при необходимости извлечения курительного изделия, причем зеркало расположено на поверхности скользящего держателя.
13. Курительное устройство с электрическим управлением по любому из предыдущих пунктов, в котором указанная полость или скользящий держатель имеют такую форму, чтобы образовать канал между зеркалом и курительным изделием при размещении курительного изделия в указанной полости.
14. Курительная система, содержащая устройство согласно любому из предшествующих пунктов и курительное изделие, размещаемое в полости указанного устройства.
15. Курительная система по п. 14, содержащая знаки или метки на внешней поверхности курительного изделия.
