KR20220119612A - 에어로졸 발생 물품을 인증하기 위한 도파관 배치를 갖는 에어로졸 발생 시스템 및 장치 - Google Patents

에어로졸 발생 물품을 인증하기 위한 도파관 배치를 갖는 에어로졸 발생 시스템 및 장치 Download PDF

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패트릭 데베르그
마테오 브루나
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제이티 인터내셔널 소시에떼 아노님
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Abstract

본 발명은 이의 외측 표면 상에 배치된 표시(4)를 포함하는 에어로졸 발생 물품(1), 및 상기 물품과 함께 사용 가능한 에어로졸 발생 장치(2)를 포함하는 에어로졸 발생 시스템에 관한 것이다. 에어로졸 발생 장치(2)는, 공동(2a), 히터, 및 광학 판독기 시스템을 포함한다. 공동(2a)은 외측 본체 부분에서 접근될 수 있는 개구부를 가지며, 개구부는, 이의 삽입 시에, 상기 물품(1)에 배치된 표시(4)를 포함하는 소모품 물품(1)을 수용하도록 구성된다. 광학 판독기 시스템은, 인커플링(12) 및 아웃커플링(14) 표면을 포함하는 적어도 하나의 도파관(10), 및 검출기(30)를 포함한다. 도파관(10)은, 상기 공동(2a) 내의 상기 표시(4)를 광 빔(400)을 통해 조명하고, 상기 표시(4)에 의해 제공된 광 빔(100)을 상기 광학 판독기 시스템의 검출기(30)에 전송하도록 구성된다. 또한, 본 발명은 소모품 물품(1)을 인증하기 위한 방법에 관한 것이다.

Description

에어로졸 발생 물품을 인증하기 위한 도파관 배치를 갖는 에어로졸 발생 시스템 및 장치
본 발명은 에어로졸 발생 제품 분야에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 본 발명은 장치에 삽입 가능한 고체 및/또는 액체 에어로졸화 가능 기재(aerolizable substrate)로부터 에어로졸을 발생시키도록 구성된 전동식 장치를 포함하는 에어로졸 발생 시스템에 관한 것으로서, 특히 전기 가열식 e-액체 시스템 또는 전기 가열식 에어로졸 발생 시스템에 관한 것이다.
에어로졸 발생 소모품 물품에 기초하는 전자 담배는 최근 몇 년간 인기를 얻었다. 주로 두 가지 유형으로서, 액체 기화기 및 가열식 담배 흡입기 장치가 있다. 가열식 담배 흡입기 장치는 "비연소 가열식(heat-not-burn)" 시스템(HNB)으로 지칭된다. 이들은 전자 담배에 비하여 더 진짜 같은 담배 향미를 제공하여, 에어로졸 형성제, 향미제(flavorant), 및 흔히 니코틴을 포함하는 액체 충전물의 가열로부터 흡입식 에어로졸을 전달한다. HNB 시스템의 작동 원리는, 통상적인 담배의 전형적인 연소 온도 미만인 200 내지 400℃로 가열되는 동안 기화되고, 담배 함유 재료로부터 니코틴 및 향미제 성분을 추출하는 증기를 생성하는, 에어로졸 형성 물질(예를 들어, 글리세린 및/또는 프로필렌 글리콜)을 포함하는 실질적으로 고체 담배 함유 재료를 가열하는 것이다. 흡입기 장치는, 소모품 물품, 특히 막대 형상의 물품을 수용하도록 구성된 전형적으로 휴대용 히터이다.
에어로졸 발생 물품(그것이 표준 담배, e-액체, 또는 HNB 물품인 경우)의 불법 거래는, 특히 위조품이 열등한 품질일 수 있거나, e-액체 또는 HNB 소모품 물품의 경우, 결정된 흡연 시스템에 적합하지 않을 수 있기 때문에 문제이다. 에어로졸 발생 소모품 물품이 진품인지를 식별하기 위해, 물품에 관한 정보를 포함하는 코드 또는 동등한 마킹이 물품의 외측 표면 상에 배치될 수 있으므로, 특정 장치와 함께 사용 시에 또는 사용 전에 그것이 검출될 수 있다. 이에 따라, 소모품 물품의 진위를 확인할 수 있으며, 부정적인 확인의 경우, 사용되는 가열 시스템의 전원을 끌 수 있다. HNB 물품과 같은 소모품 물품 상의 코드의 정확한 인증을 제공하기 위해, 적합한 물품이 거부되지 않도록, 인식 확률이 매우 높아야 한다. 그러나, 기존의 표시(indicia)는 이들에 포함될 수 있는 저밀도의 정보로 제한되며, 가장 알려진 표시는, 예를 들어 단순히 인간의 눈으로 코드를 보이게 함으로써, 특정 광학 기기를 사용하지 않고 용이하게 복사될 수 있는 1차원 또는 2차원 바코드와 같은 전형적인 코드에 의존한다.
인증 가능한 에어로졸 발생 물품을 제공하려는 다양한 시도가 이미 종래기술에서 제안되었다. 예를 들어, US20190008206A1은 흡연 물품의 외측 표면 상에 표시를 포함하는 흡연 물품을 개시하며, 흡연 물품의 유형을 표시하고, 1차원/2차원 바코드 또는 패턴의 형태일 수 있다. 표시는, 더 작은 크기를 갖는 도트(dot)로 프린팅함으로써 생성될 수 있는 상이한 그레이 레벨(grey level)을 포함한다. 이러한 표시는 용이하게 검출 가능하고 복제 가능하며, 작은 밀도의 정보만을 포함할 수 있거나, 허용 가능하지 않게 큰 크기로 제공되어야 한다. 공간의 부족으로 인해, US20190008206A1에 설명된 시스템은, 표시에 인접한 검출기를 갖는 단순한 광학 판독기로 제한된다. 또한, US20190008206A1의 광학 판독기는, 판독기의 검출기의 손상 가능성 때문에 장치의 히터에 인접하여 사용될 수 없으므로, 표시를 배치하기 위한 흡연 물품 상의 위치를 제한한다.
US20160302488A1에서, 흡연 물품의 외측 표면 상에 표시를 포함하는 흡연 물품이 설명된다. 표시는 1차원/2차원 바코드의 형태일 수 있다. 코드는, 분무기에 의해 도포되는 표시 층의 식별 가능한 분광 시그니처(spectroscopic signature)를 포함한다. 분광 시그니처는, 흡연 장치의 공동(cavity)에 가깝게 그리고 매우 제한된 공간에 배치되는 단순한 광학 판독기인 광학 판독기에 의해 검출된다. 공간의 부족으로 인해, 단순한 광학 필터만이 사용될 수 있으므로, US 20160302488 A1에 설명된 시스템은, 단순한 스펙트럼 또는 색상만을 검출하도록 제한되거나, 하나 이상의 협대역 필터를 사용하는 것으로 제한된다. 따라서, US 20160302488 A1의 시스템에 의해 제공된 스펙트럼 효과는 복사 또는 복제하기에 용이하다.
WO 2019129378A1에서, 소모품에 관한 정보를 포함하는 표시를 포함하는 흡입기를 위한 에어로졸 발생 소모품 물품이 설명된다. 공간의 부족으로 인해, 간단한 검출기 시스템인 광학 판독기에 의해 정보가 판독된다. 또한, WO 2019129378 A1의 장치는 시스템에 관한 것으로서, 히터는, 소모품 물품을 도입하기 위해 공동의 중심축에 구성된다. 또한, 소모품 상의 표시를 판독하는 광학 판독기 시스템을 포함하는 흡입기가 설명된다. 표시는 간단한 1차원 또는 2차원 바코드의 형태이다. 광 검출기는 고온에 의해 손상될 수 있기 때문에, 시스템은 공동의 벽에 또는 벽 내에 배치된 히터를 위해 적합하지 않다. 또한, WO 2019129378 A1의 장치의 구성으로 인해, 표시는, 보조되지 않은 인간의 눈으로 볼 수 있을 정도로 용이하게 복사될 수 있는 단지 간단한 코드일 수 있다.
따라서, HNB, 베이핑(vaping) 및 흡연 물품과 같은 에어로졸 발생 물품의 인증을 가능하게 하기 위한 개선된 기술이 필요하다. 특히, 인증 품질을 개선하고 물품의 위조를 어렵게 만들기 위해, 훨씬 더 높은 정보 밀도를 포함하는 코드 또는 표시에 기초하는 인증이 바람직하다. 또한, 광학 판독기의 적어도 검출기 부분은 50℃ 미만으로, 전형적으로는 실온으로 유지되는 것이 더욱 바람직하다. 종래기술의 시스템은, 단순한 광학 판독기만이 사용될 수 있기 때문에 단순한 코드로 제한되며, 흡연 장치의 히터에 인접될 수 없는 표시를 필요로 한다.
본 발명의 발명자들은 이러한 에어로졸 발생 장치에서 이용 가능한 매우 제한된 공간에서 광학 판독기의 개선된 배치를 갖는 에어로졸 발생 장치를 포함하는 에어로졸 발생 시스템을 제공함으로써, 전술한 문제에 대한 솔루션을 인식하였다. 또한, 실시형태에서, 본 발명에 따라, 흡연 장치의 히터에 인접하게 배치될 수 있는 표시를 제공할 수 있다. 추가적으로, 본 발명의 장치에 따라, 표시에 포함된 정보를 검출 및 식별하기 위한 솔루션을 제공할 수 있으며, 표시는, 고밀도 코딩된 정보를 포함할 수 있고, 이러한 표시를 포함하는 물품을 수용하도록 배치된 흡연자 장치의 공동과 접촉되게 인접하게 배치될 수 없는 간단한 광학 판독기에 의해 판독될 수 없다.
따라서, 본 발명은 독립 청구항 제1항에 한정된 바와 같은 에어로졸 발생 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 에어로졸 발생 시스템은, 이하에서 소모품 물품으로도 지칭되는 에어로졸 발생 물품을 포함하며, 에어로졸 발생 물품은 종축을 따라 연장되고, 이의 표면 상에 배치된 물품에 관한 정보를 포함하는 적어도 하나의 표시를 포함한다. 에어로졸 발생 시스템은, 외측 본체 부분 내에 배치되는, 전력 공급기 섹션, 공동, 히터, 광학 판독기 시스템을 포함하는 에어로졸 발생 장치를 더 포함하며, 적어도 하나의 광 검출기, 및 적어도 히터 및 광학 판독기 시스템에 명령하도록 구성된 제어 장치를 포함한다. 공동은 외측 본체 부분에서 접근될 수 있는 개구부를 가지며, 개구부는, 상기 물품의 삽입 시에, 상기 물품의 표면 상에 배치된 표시를 포함하는 소모품 물품을 수용하도록 구성되고, 히터는 상기 소모품 물품을 가열하도록 배치된다.
본 발명에 따라, 광학 판독기 시스템은, 인커플링(incoupling) 표면 및 아웃커플링(outcoupling) 표면을 포함하는 적어도 하나의 도파관을 포함한다. 에어로졸 발생 장치는, 에어로졸 발생 물품 상의 상기 표시를 조명 광 빔으로 조명하도록 구성됨으로써, 표시가 입사광과 상호 작용하여 조명 광의 적어도 일부분을 상기 인커플링 표면으로 반사시키고, 인커플링된 광을 가이드함으로써, 상기 적어도 하나의 검출기에 광 빔을 아웃커플링하도록 배치된 아웃커플링 표면에 가이드된 광을 전송한다. 제어 장치는, 반사된 광 빔에 포함된 정보에 기초하여 상기 소모품 물품을 인증하도록 광학 판독기 시스템에 명령하도록 구성된다.
실시형태에서, 인커플링 구조물이 도파관의 인커플링 표면 상에 배치될 수 있다. 유사하게, 아웃커플링 구조물이 도파관의 아웃커플링 표면에 추가로 배치될 수 있다.
그러한 경우, 상기 인커플링 구조물 및/또는 아웃커플링 구조물의 적어도 일부분은, 회절 구조물, 도파관의 평면형(flat) 또는 곡선형 쐐기 부분, 마이크로프리즘(microprism) 어레이, 홀로그램 층, 메타표면(metasurface), 정전기 어드레싱 가능(addressable) 마이크로미러(micromirror) 또는 마이크로셔터(microshutter) 어레이, 렌즈, 미러 중에서 선택될 수 있다. 바람직한 실시형태에서, 회절 구조물은, 도파관의 동일한 제조 공정 동안 도파관의 표면의 일부분 상에 이들이 통합될 수 있기 때문에, 인커플러(incoupler) 및 아웃커플러(outcoupler)를 위해 사용된다. 회절 인커플러 및 아웃커플러는, 비교적 불충분한 효율(즉, 60% 이하 또는 80% 이하)로 도파관의 내부로 또는 외부로 광을 인커플링 또는 아웃커플링하도록 설계될 수 있다. 보다 바람직하게는, 회절 인커플러 또는 아웃커플러는, 렌즈 없이 이미징이 달성될 수 있도록, 집속(focusing) 기능과 같은 광학 기능을 갖도록 설계된다. 또한, 회절 인커플러는 도파관 내로 광을 인커플링할 수 있으므로, 인커플링된 광 빔의 중심 광축은, 회절 인커플러에 대한 수직 방향에 대하여 각도를 형성한다. 변형예에서, 다양한 회절 차수(즉, +1 또는 -1, 또는 +2 또는 -2 회절 차수)에 따라, 광이 인커플링될 수 있다. 추가적인 변형예에서, 단일 회절 인커플러가 도파관 내로 광을 결합할 수 있으므로, 이는 2개의 별도의 아웃커플러에 의해 각각 아웃커플링되는 2개의 대향하는 가이드된 빔에 따라 전파된다. 이는 대향하는 편광 방향에 따라 정보를 제공하는 표시를 식별하기 위해 사용될 수 있으며, 이 경우, 각각의 편광된 광 빔은, 적어도 2개의 회절 아웃커플러에 의해 아웃커플링될 수 있고, 적어도 2개의 별도의 검출기에 의해 검출될 수 있으며, 이에 따라 매우 안전한 인증을 제공할 수 있다.
또한, 이러한 인커플링 구조물 및/또는 아웃커플링 구조물은, 상기 인커플링 구조물 및/또는 아웃커플링 구조물 상에 입사하는 광 빔을 적어도 하나의 평면(X-Y, X-Z, Y-Z)으로 집속 및/또는 편향시키도록 구성될 수 있다.
일 실시형태에서, 인커플링 구조물 및/또는 상기 아웃커플링 구조물은, 적어도 50 nm, 바람직하게는 적어도 100 nm, 보다 바람직하게는 적어도 200 nm의 스펙트럼 대역으로 집속하는 및/또는 각각 동일한 인커플링, 아웃커플링 효율을 제공하는 아크로매틱(achromatic) 구조물이다.
일부 실시형태에서, 상기 인커플링 구조물 및/또는 상기 아웃커플링 구조물은, 도파관의 길이(L) 이상의 초점 길이를 갖는다. 바람직하게는, 도파관의 길이(L)는 100 mm 미만, 바람직하게는 60 mm 미만, 보다 더 바람직하게는 30 mm 미만이다. 도파관의 두께는 500 ㎛ 미만, 바람직하게는 100 ㎛ 미만, 보다 더 바람직하게는 50 ㎛ 미만, 또는 20 ㎛ 미만이다. 실시형태에서, 상기 인커플링 구조물 및/또는 상기 아웃커플링 구조물은, 도파관의 길이(L) 미만의 초점 길이를 갖는다. 그러한 경우, 바람직한 실시형태는 흡수 또는 확산 벽을 갖는 도파관을 제공함으로써, 도파관의 얇은 벽 상에서 전반사가 발생하며, 전반사는 최대 폭을 갖는 벽 상에서만 발생한다. 실시형태에서, 도파관의 두께는, 이의 길이(L)에 수직으로 측정된 바와 같은 도파관의 폭의 1/10 미만, 바람직하게는 1/50 미만이다.
실시형태에서, 도파관은 포물선형 굴절률 분포(parabolic index profile)를 가짐으로써, 영상이 보다 효율적으로 또는 적은 영상 왜곡으로 전송될 수 있다.
실시형태에서, 도파관은 Y자 형상을 가질 수 있으며, 하나의 인커플링 분기부(branch) 및 적어도 2개의 아웃커플링 분기부를 가질 수 있다. 이에 따라, 표시로부터 2개의 상이하게 편광된 광 빔에 의해 제공된 정보와 같은, 복잡한 정보의 검출이 가능하다.
실시형태에서, 인커플러 및/또는 아웃커플러는, 원기둥 렌즈의 광학 기능과 같은, 광학 기능을 제공하도록 구성될 수 있다. 하나의 평면에만 초점을 갖는 인커플러 및 아웃커플러는, 1차원 코드를 검출하기 위한 솔루션을 제공하며, 도파관의 측방향 얇은 벽에서 전반사에 관여하지 않을 수 있다.
바람직한 실시형태에서, 도파관은 강성 또는 가요성 중공 도파관이다. 이에 따라, 전형적으로 1 m 미만의 거리에 걸쳐서 광을 가이드할 수 있으므로, 중공 코어가 진공이거나, 공기와 같은 기체인 경우, 굴절률이 실질적으로 1이기 때문에, 가시광선 및 적외선 광과 같이, 넓은 스펙트럼 분포를 갖는 광이 가이드될 수 있다.
변형예에서, 중공 도파관의 코어 및/또는 클래딩(cladding)은 적어도 2개의 층으로 구성될 수 있다. 도파관의 기계적 및 광학적 특성은, 도파관의 길이를 따라 불균일할 수 있다. 변형예에서, 도파관은 솔리드 또는 가요성 튜브로 배치될 수 있다.
다른 실시형태에서, 상기 인커플링 구조물 및/또는 상기 아웃커플링 구조물은, 도파관의 길이(L) 미만의 초점 길이를 가지며, 집속 구조물이 도파관의 적어도 하나의 면에 배치되고, 상기 집속 구조물은, 상기 표시의 적어도 일부분으로부터의 영상을 아웃커플링 표면으로 또는 도파관의 밖으로 출력 표면으로부터의 거리까지 전송하기 위한 릴레이 구조물로서 구성된다.
일 실시형태에서, 상기 도파관은 광섬유 또는 광섬유 다발이다. 광섬유를 사용함으로써, 좁은 공간 또는 개구를 통하여 또는 좁은 공간 또는 개구 내에 위치될 수 있고 용이하게 감길 수 있는, 매우 저렴하고 상업적으로 이용 가능한 도파관을 제공할 수 있다.
일 실시형태에서, 상기 도파관은 평면형 광도파관이며, 가요성 도파관일 수 있다. 평면형 광도파관을 사용함으로써, 아웃커플링된 표면으로부터 아웃커플링된 표면으로 영상을 전송할 수 있다.
본 발명의 에어로졸 발생 장치의 도파관은, 에어로졸 발생 물품 상에서 판독될 표시의 특성 뿐만 아니라, 장치의 설계 및 성능 요구 사항에 따라, 상이한 재료로 제조될 수 있다. 도파관은, 예를 들어, 폴리실록산, 이미드계를 포함하는 폴리머, 폴리아미드-이미드 또는 폴리이미드로 적어도 부분적으로 제조될 수 있다.
일 실시형태에서, 광 집속 요소가 상기 공동과 상기 인커플링 표면 사이에 배치된다. 도파관의 인커플링 표면과 표시 사이에 배치된 집속 요소를 사용함으로써, 상기 인커플링 표면 상에 표시의 적어도 부분적인 영상을 투영할 수 있다.
일 실시형태에서, 상기 광 집속 요소는 상기 도파관의 일부이다. 집속 요소를 도파관 상에 또는 도파관 내에 통합함으로써, 도파관 내로 광을 집속 및 가이드하는 모놀리식(monolithic) 구성 요소를 제공할 수 있다. 이러한 모놀리식 배치는 광학 판독기의 필요한 공간 및 비용을 감소시키고, 광학 판독기의 안정성 및 신뢰성을 개선한다.
일 실시형태에서, 상기 도파관은, 상기 표시의 적어도 일부분의 확대된 영상을 상기 아웃커플링 표면 상으로 또는 도파관의 외부로 전송하도록 배치된다. 가이드된 광 빔의 확대를 제공하는 도파관을 사용함으로써, 확대를 구현하기 위한 추가적인 광학 요소를 사용하는 것을 방지할 수 있다. 이러한 배치는 광학 판독기의 필요한 공간 및 비용을 감소시키고, 광학 판독기의 안정성 및 신뢰성을 개선한다.
일 실시형태에서, 상기 도파관은 상기 공동의 길이의 둘레에 적어도 부분적으로 감긴다. 감겨진 도파관에 따라, 긴 길이의 가이드된 광이 요구되는 솔루션을 제공할 수 있다. 감겨진 도파관에 따라, 도파관의 하나 초과의 인커플링 표면 및/또는 아웃커플링 표면을 포함할 수 있는 가능성을 제공할 수 있으며, 이러한 도파관에 허용되는 다수의 표시를 배치할 수 있는 가능성을 또한 제공한다.
일 실시형태에서, 상기 도파관의 적어도 일부분은, 방출기(emitter)에 의해 제공된 광을 상기 표시에 전송하도록 구성된다. 또한 광을 표시에 전송할 수 있도록 도파관 또는 도파관 다발을 구성함으로써, 광원과 표시 사이에 배치된 광학 요소를 조명하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 이에 따라, 표시에 인접하게 배치될 필요가 없는 광원을 제공할 수 있다.
일 실시형태에서, 상기 도파관의 적어도 일부분은, 히터 시스템의 히터의 표면 중 적어도 하나 상에 구현된다.
일 실시형태에서, 상기 검출기는 검출기 어레이이다. 검출기 어레이를 사용함으로써, 표시에 의해 제공된 복수의 강도 또는 색상 효과를 검출할 수 있는 가능성을 제공한다.
일 실시형태에서, 상기 아웃커플링 표면과 상기 검출기 사이에 적어도 하나의 광 필터가 배치된다. 광 필터를 사용함으로써, 표시에 의해 제공된 색상 또는 스펙트럼 효과를 검출할 수 있다.
일 실시형태에서, 상기 출력 표면과 상기 검출기 사이에 광학 분광계가 배치된다. 광학 분광계를 사용함으로써, 표시에 의해 제공된 좁은 스펙트럼 효과를 검출할 수 있다.
일 실시형태에서, 상기 검출기는 영상 프로세서를 포함한다. 영상 프로세서를 포함하는 검출기를 사용함으로써, 표시의 적어도 일부분의 영상을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 제2 양태는 소모품 물품을 인증하기 위한 방법에 관한 것이며,
- 전술한 바와 같은 에어로졸 발생 장치, 및 외측 표면 상에 배치된 표시를 포함하는 소모품 물품을 제공하는 단계;
- 표시를 포함하는 소모품 물품의 적어도 일부분을 에어로졸 발생 장치의 공동에 삽입하는 단계;
- 소모품 물품의 외측 표면 상의 표시를 조명하고, 도파관을 통하여 표시로부터 반사광을 수집하며, 상기 반사광을 광학 판독기 시스템의 검출기에 가이드하는 단계;
- 제어 장치의 검출기 상에 충돌하는 반사광에 포함된 정보를 계산함으로써, 소모품 물품을 인증하는 단계를 포함한다.
일 실시형태에서, 방법은, 인증 단계에서 계산된 정보에 기초하여, 제어 장치를 통해 히터에 명령하는 단계를 더 포함한다.
도 1은 회절 인커플링 구조물 및 회절 아웃커플링 구조물을 포함하는 도파관의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 2는 홀로그래픽 인커플링 구조물 및 홀로그래픽 아웃커플링 구조물을 포함하는 도파관의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 3은 쐐기 형상의 인커플링 표면을 포함하는 도파관의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 제조된 에어로졸 발생 장치의 개략도를 도시하며, 상기 장치에 삽입된 소모품 물품을 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 제조된 에어로졸 발생 장치의 일 실시형태의 개략도를 도시하며, 상기 장치에 삽입된 소모품 물품을 도시한다.
도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따른 제조된 에어로졸 발생 장치의 일 실시형태의 개략도를 도시하며, 상기 장치에 삽입된 소모품 물품을 도시한다. 이러한 실시형태에서, 도파관은 도파관의 일부인 광 집속 요소를 포함한다.
도 7은 본 발명의 일 실시형태에 따른 제조된 에어로졸 발생 장치의 개략도를 도시하며, 상기 장치에 삽입된 소모품 물품을 도시한다. 이러한 실시형태에서, 도파관은 나선형으로 감겨진 배치로 구성된다.
도 8은 본 발명의 일 실시형태에 따른 제조된 에어로졸 발생 장치의 개략도를 도시하며, 상기 장치에 삽입된 소모품 물품을 도시한다. 에어로졸 발생 장치의 실시형태는, 흡연 물품의 일부분에 의해 제공된 광을 도파관의 진입면으로 지향시키도록 배치된 반사 미러를 포함한다.
도 9는 본 발명의 일 실시형태에 따른 제조된 에어로졸 발생 장치의 측단면의 개략도를 도시하며, 상기 장치에 삽입된 소모품 물품을 도시한다. 실시형태는, 장치에 삽입된 경우, 물품의 둘레의 적어도 일부분을 따라 배치된 도파관을 포함한다.
도 10은 본 발명의 일 실시형태에 따른 제조된 에어로졸 발생 장치의 개략도를 도시하며, 상기 장치에 삽입된 소모품 물품을 도시한다. 실시형태는 물품의 표시에 대향하는 측방향 인커플링 표면을 포함하는 도파관을 포함한다.
도 11은 본 발명의 일 실시형태에 따른 제조된 에어로졸 발생 장치의 개략도를 도시하며, 상기 장치에 삽입된 소모품 물품을 도시한다. 실시형태는 물품의 표시에 대향하는 에지 인커플링 표면을 포함하는 도파관을 포함한다.
도 12는 본 발명의 일 실시형태에 따른 에어로졸 발생 장치를 도시한다.
도 13 내지 도 16은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 에어로졸 발생 장치의 실시형태를 도시한다.
도 17은 예시적인 구현예를 도시한다.
도 18 및 도 19는 도 17의 장치의 확대된 섹션을 도시한다.
도 20은 바이너리(binary) 회절 구조물의 단면도를 도시한다.
도 21은 4-레벨 회절 구조물의 단면도를 도시한다.
도 22는 블레이즈드(blazed) 회절 구조물의 단면도를 도시한다.
본 발명은 에어로졸 발생 물품(1), 에어로졸 발생 장치(2), 및 물품(1) 및 장치(2)를 포함하는 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 구체적인 실시형태와 관련하여 그리고 첨부된 도면을 참조하여 설명될 것이지만, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 설명되는 도면은 단지 개략적인 것이며, 제한적인 것이 아니다. 도면에서, 일부 요소의 크기는 과장될 수 있으며, 예시적인 목적으로 일정한 비율로 도시되지 않을 수 있다. 치수 및 상대 치수는 본 발명의 실시물에 대한 실제 축도와 일치하지 않는다.
본 발명은 담배 기반 소모품 물품(1)과 관련하여 이하의 실시예에서 설명될 것이지만, 본 발명의 범위는 담배 기반 소모품 물품으로 제한되는 것으로 해석되는 것이 아니라, 가열 시에, 흡입식 에어로졸을 발생시킬 수 있는 에어로졸 발생 기재를 포함하는, 흡연 물품, 비연소 가열식 물품, e-액체 카트리지, 및 카토마이저(cartomizer)와 같은, 임의의 에어로졸 발생 소모품 물품을 포함한다. 담배 기반 소모품 물품은 반드시 대칭 축을 가질 필요는 없으며, 원통형 형상과 같은 신장형 형상, 또는 구형 형상, 또는 빔의 형태와 같은, 임의의 형태 또는 형상을 가질 수 있다. 본 발명의 담배 기반 소모품 물품(1)은, 표시(4)가 배치되고 흡연자측으로의 부분(1a)을 포함하는 적어도 하나의 부분(1b)을 포함한다. 물품(1)은, 표시(4)를 포함하지 않는 추가적인 부분(1c)을 포함한다. 표시(4)는 상기 추가적인 부분(1c)의 면 중 적어도 하나에 배치될 수 있다.
본원에 사용된 바와 같은 "에어로졸 발생 재료"라는 용어는, 가열 시에, 휘발성 화합물을 포함하는 에어로졸 흐름을 방출할 수 있는 재료를 지칭한다. 본원에 설명된 에어로졸 발생 물품의 에어로졸 발생 재료로부터 발생된 에어로졸은 보일 수 있거나 보이지 않을 수 있으며, 증기(예를 들어, 실온에서 통상적으로 액체 또는 고체인, 가스 상태의 물질의 미립자)를 포함할 수 있을 뿐만 아니라, 응축된 증기의 액체 방울 및 가스를 포함할 수 있다.
본원에 사용된 바와 같은 "회절 구조물"이라는 용어는, 회절 요소 또는 회절 구조물을 포함하는 구조물을 지칭한다. 회절 구조물은 폭넓게 정의되며, 메타표면을 포함한다.
본원에 사용된 바와 같은 "홀로그래픽"이라는 용어는, 광으로 조명 시에 홀로그램으로 작용하는 요소 또는 층을 지칭한다.
본원에 사용된 바와 같은 "인커플링" 및 "아웃커플링"이라는 용어는, 각각 도파관의 내부, 외부로의 광의 인커플링을 지칭한다. 인커플링은 인커플러(11)에 의해 구현된다. 아웃커플링은 아웃커플러(13)에 의해 구현된다. 본원에 사용된 바와 같은 인커플러 및 아웃커플러는 도파관(10)의 일부이다. 바람직하게는, 인커플러(11) 및 아웃커플러(13)는 도파관(10)의 구조적 부분이다. 예를 들어, 상기 구조적 부분은 쐐기 형상의 부분일 수 있거나, 회절 또는 임의의 굴절, 반사 또는 투과 구조물일 수 있다. 광의 인커플링 및 아웃커플링은 도파관의 비-구조화(non-structured) 영역(12, 14)에 의해 수행될 수 있으며, 이는 더 간단한 솔루션이지만, 회절 인커플러(11) 또는 아웃커플러(13)와 같은, 인커플러(11) 또는 아웃커플러(13)가 제공되는 경우에 비하여, 더 낮은 인커플링 및 아웃커플링 효율을 가짐을 이해한다. 인커플러(11) 및/또는 아웃커플러(13)는 도파관의 비-구조화 영역(12, 14)일 수 있다. 또한, 인커플링 표면 또는 영역(12, 14)은 도파관(10)의 에지(도 3)일 수 있거나, 도파관(10)의 측방향 표면의 임의의 곡선형 또는 비-곡선형 부분일 수 있다. 상기 인커플링은, 도파관(10)의 내부에서 도파관(10)의 아웃커플링 표면(14) 또는 아웃커플러(13)로 전파되는 단일 모드 또는 다중 모드 광 빔일 수 있는, 적어도 하나의 가이드된 광 빔(100)을 제공한다. 인커플링 요소(20) 및 아웃커플링 요소는, 도파관(10)의 일부가 아니라 도파관(10)의 외부에 위치된 요소인 요소로서 정의되며, 도파관(10)의 내부 및 외부로의 광의 인커플링 및 아웃커플링을 개선하기 위해 적합하다. 인커플링 요소 및 아웃커플링 요소는 동일한 요소일 수 있으며, 이에 제한됨이 없이, 광학 렌즈, 프리즘, 또는 미러, 또는 이들의 조합물일 수 있다. 인커플링 요소 및 아웃커플링 요소는, 마이크로프리즘의 어레이와 같은 광학 요소의 어레이일 수 있다. 인커플링 요소(20) 및 아웃커플링 요소는 전기적 어드레싱 가능 요소일 수 있다. 인커플링 및 아웃커플링 요소는, 예를 들어, 스캐닝되거나 스위칭되기 위해 적합한 MEMS 미러, 또는 전기 광학 요소와 같은, 어드레싱 가능 요소일 수 있다.
본원에 사용된 바와 같은, 광학 판독기 시스템으로도 정의되는 "도파관 시스템"이라는 용어는, 광 검출기, 및 흡연 물품에 의해 제공된 광 정보를 수집하도록 배치되고 그러한 광 정보를 상기 검출기에 전송하도록 구성되는 적어도 하나의 도파관을 포함하는 에어로졸 발생 장치(2)의 서브 시스템을 지칭한다. 도파관 시스템은, 도파관(10)과 분리되거나 도파관(10) 상에 또는 내에 통합되는, 광학 인커플링 요소 및/또는 광학 아웃커플링 요소를 포함할 수 있다.
"도파관(10)의 종축"이라는 용어는, 도파관(10) 내의 광학 광 빔(100)의 가이드 방향으로 정의된 도파관(10)의 중심 가상축으로서 정의된다. 광 가이드는 내부 전반사(TIR)에 의해 수행될 수 있거나, 반사 또는 회절 층 또는 구조물을 사용함으로써 수행될 수 있다.
"표시(4)"라는 용어는, 흡연 물품에 관한 정보를 포함하는 요소 또는 구조물로서 정의되며, 전형적으로 물품의 외측 표면 상에 배치된다. 표시(4)는 물품(1)의 내부에 내장될 수 있다. 표시(4)는 상이한 유형일 수 있으며, 그 중 일부는 아래에 추가로 상세히 설명된다. 본 발명에 따른 에어로졸 발생 물품(1)에 적용 가능한 표시(4)의 전형적인 종류는,
- 반사 표시(4);
- 회절 표시(4);
- 반사 및 회절 표시(4);
- 적어도 하나의 표시 도파관을 포함하는 표시(4); "표시 도파관"이라는 용어는, 물품의 표시(4) 내에 또는 상에 배치되고, 본원에 설명된 바와 같은 에어로졸 발생 장치의 도파관(10)과 상이한, 공진 도파관 격자와 같은 도파관을 의미한다;
- 적어도 하나의 표시 공진 도파관(10)을 포함하는 표시(4);
- 부분적으로 투명한 표시(4);
- 물품에 내장된 조직화된 또는 분산된 화학 물질인 표시;
- 상이한 유형의 상기 전형적인 종류의 표시(4)의 조합물을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
본원에 설명된 바와 같은 표시(4)는, 예를 들어, 광 빔(400)에 의해 조명 시에, 상이한 스펙트럼 및/또는 상이한 반사각을 가질 수 있는 복수의 광 빔을 제공하는, 미리 결정된 직접 반사 효과를 제공하도록 배치될 수 있다. 도면의 명확성의 이유로, 조명 광 빔(400) 또는 광 빔은 모든 도면에 도시되지는 않는다. 반사된 광 빔은, 임의의 회절 차수로 투영된 회절 광 빔일 수 있다. 표시(4)는, 이의 표면 또는 측면 중 적어도 하나 상에 구조물을 포함할 수 있으며, 표시(4)의 층 내부에 내장된 구조물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 회절 구조물이 표시(4)의 외측 표면 상에 제공될 수 있다. 본원에 설명된 바와 같은 광 빔은 시준된 광 빔일 수 있거나, 대구경 광 빔일 수 있으며, 발산 또는 수렴 광 빔일 수 있다. 본원에 설명된 바와 같은 광은, 180 nm 미만의 파장을 갖는 고에너지 광, 또는 UV 광(즉, 180 nm 초과의 파장을 갖는, UVA 또는 UVB 또는 UVC 범위의 UV 광), 가시광선 광, 적외선 광 또는 테라헤르츠파(terahertz wave) 또는 심지어 마이크로파일 수 있다. 도파관은 고에너지 광 또는 마이크로파를 가이드하기 위한 중공 도파관일 수 있다.
표시는 반드시 바코드와 같은 물리적 구조물 형태의 코드이어야 하는 것이 아니라, 광 빔(400)으로 조명 시에, 스펙트럼 시그니처를 제공하는 화학 물질일 수 있다. 이러한 경우, 장치(2)의 도파관(10)은, 표시(4)의 화학 물질로부터 반사되거나 굴절되는 광의 스펙트럼 정보만을 전송하기 위해(즉, 표시(4)의 영상의 전송이 필요하지 않음) 사용될 수 있다.
바람직하게는, 반드시 그럴 필요는 없지만, 표시(4)의 코드 요소 또는 구조물은 인간의 눈에 의해 검출 또는 식별하기가 개별적으로 어렵거나 불가능하므로, 광학 시스템을 사용하지 않고는, 표시가 용이하게 판독 또는 복사되지 않을 수 있다. 표시(4)는 구조물의 2D 또는 3D 배치에 따라 배치될 수 있으며, 물품(1)의 외측 표면(5)의 전체 둘레 상에 배치될 수 있는 정사각형 또는 직사각형 형상의 밴드와 같은 임의의 형상을 가질 수 있다. 위조 방지 특성 외에도, 표시(4)는, 시간에 따른 가열 프로파일 또는 이상적인 온도 범위와 같은 흡입기 장치에 의해 사용되어야 하는 특정 파라미터, 또는 흡연자에게 상이한 흡연 맛 또는 강도를 제공할 수 있게 하는 파라미터의 정보를 더 포함할 수 있는 것이 바람직하다.
도파관(10)을 사용함으로써, 설명된 바와 같은 상이한 유형의 표시(4)에 따라 배치될 수 있는 에어로졸 발생 장치(2)를 제공할 수 있다. 또한, 이에 따라, 이러한 에어로졸 발생 장치(2)의 우수한 설계 유연성을 제공할 수 있으며, 필요한 광학 판독기 시스템의 구성 요소의 매우 제한된 가용 공간 및 가열 문제와 같은 문제에 대처할 수 있다.
본원에 사용된 바와 같은 "인커플링 표면(12)"이라는 용어는, 광이 도파관(10)의 영역을 통하여 도파관 내로 진입하는 영역으로서 이해되어야 한다. 영역은, 임의의 제한 없이, 굴절, 회절, 홀로그래픽, 또는 금속 구조물 또는 구조물 어레이와 같이, 인커플러(11)가 배치되는 가상 표면일 수 있다. 또한, 인커플러(11)는, 광이 도파관(10) 내로 지향될 수 있게 함으로써 가이드된 광 빔(100)으로서 전파되도록 하는, 구조물(즉, 인커플링 구조물)로서 정의된다. 특정한 경우, 인커플링 표면은, 인커플러(11)로서 작용하도록 배치될 수 있다. 다른 경우에(도 1 및 도 2), 인커플러(11)는 인커플링 표면(12)에 대향할 수 있다.
또한, "아웃커플링 표면(14)"이라는 용어는, 광이 도파관(10)에서 배출되는(즉, 가이드된 광(100)의 적어도 일부분이 도파관(10) 외부의 매체에 결합되는) 아웃커플링 영역으로서 이해되어야 한다. 아웃커플링 영역은, 임의의 제한 없이, 굴절, 회절, 홀로그래픽, 또는 금속 구조물 또는 구조물 어레이와 같이, 아웃커플러(13)가 배치되는 가상 표면일 수 있다. 아웃커플러(13)는, 도파관(10) 내의 가이드된 광(100)이 이의 외부로 지향될 수 있게 하는, 구조물로서 정의된다. 특정한 경우, 아웃커플링 표면(14)은, 아웃커플러(13)로서 작용하도록 배치될 수 있다. 다른 경우에(도 1 및 도 2), 아웃커플러(13)는 아웃커플링 표면(14)에 대향할 수 있다. 추가로 설명되는 바와 같이, 인커플러(11) 및 아웃커플러(13)는 도파관(10)의 일측면 상의 영역일 수 있거나, 도파관(10)의 측면 표면에 비하여 쐐기 형상을 갖거나 코팅을 갖는 도파관(10)의 표면의 일부분일 수 있다. 또한, 인커플러(11) 및 아웃커플러(13)는, 이들이 도파관의 마이크로 또는 나노-구조화 부분일 수 있거나, 전용 인커플링 및 아웃커플링 층일 수 있기 때문에, 인커플링 및 아웃커플링 구조물로서 또는 인커플링 및 아웃커플링 층으로서 각각 정의된다. 인커플러(11) 및 아웃커플러(13)는 정적 구조물 또는 층일 수 있지만, 예를 들어 정전기 구동 마이크로셔터 또는 마이크로미러의 경우에, 이들이 전기력과 같은 작용력의 작용에 의해 변화될 수 있는 광 방향 특성을 가질 수 있다는 점에서, 동적 층일 수도 있다.
"검출 시스템"이라는 용어는, 흡연 물품(1)의 표시(4)에 의해 제공된 광 정보를, 상기 물품(1)을 위해 사용되어야 하는 에어로졸 발생 장치(2)의 파라미터에 관한 정보 및/또는 흡연 물품(1)을 식별하기 위해 사용될 수 있는 전기 신호 또는 데이터로 변환하기 위한 수단을 포함한다. 에어로졸 발생 물품(1)에 관한 광 정보는, 흡연 물품(1) 상에 배치된 표시(4)에 의해 제공될 수 있지만, 흡연 물품의 적어도 일부분에 의해 제공될 수도 있으며, 예를 들어, 상기 에어로졸 발생 물품 상에 또는 내에 내장된 임의의 정보 또는 상기 부분의 표면 구조물에 의해 제공될 수도 있다. 스펙트럼 및/또는 색상 효과 및/또는 강도 효과일 수 있는 광학 효과를 제공할 수 있는 한, 임의의 물리적 또는 화학적 수단에 의해 상기 에어로졸 발생 물품(1) 상에 또는 내에 정보가 내장될 수 있다. 상기 도파관에 따라, 상기 장치의 작동 시에, 상기 광학 효과를 상기 검출 서브시스템에 전달할 수 있다.
도파관(10)
본원에 설명된 바와 같은 도파관(10)은, 전자기 방사선(전형적으로, UV, 가시광선 및 전체 적외선(IR) 범위를 포함하는 파장을 갖는 방사선)을 가이드하도록 구성된다.
도파관(10)은 이하의 유형일 수 있지만, 전적으로 그런 것은 아니다:
- 단일 모드 또는 다중 모드 도파관(10);
- 도파관(10)의 다발;
- 도파관(10)의 종축에 직교인 것으로 정의되는, 비-원형 형상의 단면을 갖는 도파관(10);
- 직사각형 단면을 갖는 도파관(10). 바람직하게는, 평면형 도파관은 높이(t1)를 갖는 얇은 벽(10''')을 가지며, 바람직하게는 상기 높이(t1)보다 더 큰 폭(t2)을 갖는 2개의 면(10', 10'')을 갖는다.
- 도파관(10)은 비-가요성 또는 가요성 재료, 또는 그러한 재료의 조합물로 제조될 수 있다;
- 표시(4)에 의해 제공된 적어도 하나의 가이드된 광 빔(100) 및 적어도 하나의 조명 광 빔을 가이드하도록 배치된 도파관(10);
- 본 발명의 도파관(10)은 Y자 형상의 도파관일 수 있으며, 광 커플러(11, 13)를 포함할 수 있고, 표시(4)에 광을 제공하거나 표시(4)로부터 광을 수집하기 위한 2개 초과의 도파관 분기부를 포함할 수 있다;
- 도파관(10)은 하이브리드일 수 있으며, 상이한 유형의 도파관(예를 들어, 다중 모드 섬유가 상부에 배치된 평면형 도파관)을 포함할 수 있다;
- 도파관은 이후에 상세히 설명되는 중공 도파관일 수 있다.
평면 도파관으로도 정의되는 평면형 도파관은, 평면형 도파관의 평행 면들 사이의 내부 전반사로 인해, 표시의 1차원 영상을 형성하기 위해 특히 적합하다. 예를 들어, 평면형 도파관은, 물품의 둘레 상에 배치된 일련의 평행한 코드 라인의 1D 영상을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 이의 길이가 코드 라인에 직교하도록 배치된 평면형 도파관을 사용하는 광학 시스템은, 가상 라인을 따라 상이한 신장형 도트로 구성되는 영상을 제공할 수 있다.
직사각형 및 정사각형 단면을 갖는 도파관을 사용함으로써, 2D 영상을 제공하는 것이 가능하다. 이를 달성하기 위해, 소위 셀프-이미징(self-imaging) 효과에 의존해야 한다. 영상은 실제로는 도파관을 통하여 "전송"되지 않으며, 이는 평면형 도파관 또는 임의의 다중 모드 섬유인 도파관의 길이를 따라 주기적 반복을 갖는 단지 이의 상 분포이다. 평면형 도파관의 미리 결정된 길이를 사용함으로써, 셀프-집속(self-focusing)의 조건을 충족시키기 위해 이의 폭 및 파장을 선택할 수 있다. 이하의 간행물은 도파관에서의 셀프-이미징의 효과를 설명한다:
- O. Bryngdale; 미국 광학 학회지(vol.63, nr.4, 1973년).
실시형태에서, 적어도 2개의 도파관이 서로 위에 배치될 수 있으며, 이러한 하이브리드 배치의 적어도 하나의 도파관은, 표시를 적어도 부분적으로 조명하기 위해 조명 광 빔을 가이드하도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 조명 광원 및 검출기가 상기 표시로부터 이격되게(예를 들어, 작동 시에, 온도가 100℃ 미만, 가능하게는 50℃ 미만인 장치의 영역에) 위치되는 구성을 제공한다. 도파관(10)의 유형 및 치수 및 재료는, 표시(4)의 유형, 및 그것이 구현되는 에어로졸 발생 장치의 기하학적 및 작동 온도 요건에 따라 선택될 것이며, 전형적으로 이하의 선택이지만, 전적으로 그런 것은 아니다:
- 강도, 편광 및 스펙트럼 정보를 전송하기 위한 단일 섬유(10);
- 영상을 전송하고 광 빔을 조명하기 위한 섬유 다발(10);
- 영상의 전송 및 광 빔의 조명 뿐만 아니라, 강도, 편광 및 스펙트럼 정보를 전송하기 위한 평면형 도파관(10).
본원의 모든 실시형태는 도파관(10)에 배치된 광원에 의해 표시(4)로부터 이격된 일면에 제공되는 조명 빔을 또한 가이드하도록 맞춰질 수 있다. 이는 도파관(10)의 내부에 구현될 수 있거나, 도파관(11) 상에 배치될 수 있거나 별도의 조명 도파관일 수 있는 추가적인 도파관(13)을 배치함으로써 구현될 수 있다.
예를 들어, 내시경에 사용되는 바와 같은, 광섬유(10) 및 섬유 다발(10)은, 가이드 광학 분야의 당업자에게 잘 알려져 있으며, 여기서 추가로 설명되지 않는다. 물체를 조명하여 그러한 물체에 의한 반사광 또는 투과광을 수집하기 위해 적합한 광섬유 배치를 구성하는 방법도 알려져 있다. 이는 또한 종래기술에 설명되어 있으며, 추가로 언급되지 않는다. 원칙적으로, 정보가 푸리에 변환 함수에 포함되기 때문에, 단일 광섬유에 의해 부분적인 영상을 전송하는 것도 가능하다. 이는 예를 들어 보정 및/또는 편광 요건을 보장하도록 구성된 더 복잡한 광학 판독기를 필요로 하기 때문에, 평면형 도파관을 사용하는 것보다 더 복잡한 솔루션이지만, 일 실시형태에서 구현될 수도 있다. 단일 다중 모드 섬유에 의해 적어도 부분적으로 영상을 전송하는 것은, 가용 공간이 매우 제한된 상이한 이미징 애플리케이션을 위해 매우 중요하며, 예를 들어 다음과 같은 문헌에서 최근에 설명되었다:
- A.Fertman, D.Yerlin의 "실시간 모드 상 복원을 사용하는 광섬유를 통한 영상 전송"(미국 광학 학회지 B, vol.39, pp.149-157(2013년));
- P.Caramazza 등의 "다중 모드 섬유를 통한 자연 풍경 영상의 전송"(네이처 커뮤니케이션즈, 물리학 및 천문학 스쿨, 글래스고 대학교(2019년) 10:2029; https:// dol.org/10.1038/s41467-019-10057-8/www.nature.com/naturecommunications);
- V.S.Feschenko 등의 "도파관을 갖는 광학 이미징 시스템"(물리학 및 양자 광학, 광학 및 분광학, vol.97, nr.3, 2004년, pp.468-471).
에어로졸 발생 장치(2)의 평면형 광도파관(10)은, 본 발명의 다양한 실시형태에 대한 이하의 설명으로부터 명백해지는 바와 같이, 간단한 광섬유 또는 섬유 다발에 비하여 기하학적 및 기능적 이점을 갖는다.
도 1은 회절 인커플링 구조물(12) 및 회절 아웃커플링 구조물(14)을 포함하는 평면형 도파관(10)의 일부분의 개략적인 단면도를 도시한다. 인커플링 및 아웃커플링 구조물(12, 14) 둘 모두는 구조화 반사 격자(SRG1, SRG2)일 수 있다. 실시형태에서, 하나 초과의 인커플링 또는 아웃커플링 구조물(12, 14)이 도파관(10)에 배치될 수 있으며, 인커플링 또는 아웃커플링 구조물 중 하나(12)는 투과 격자일 수 있다. 본 발명의 모든 실시형태에서, 인커플링 및/또는 아웃커플링 구조물은, 도파관(10)의 어느 한 면 또는 에지에 배치될 수 있다.
도 2는 홀로그래픽 인커플링 구조물(12) 및 홀로그래픽 아웃커플링 구조물(14)을 포함하는 평면형 도파관(10)의 일부분의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 3은 쐐기 형상의 인커플링 표면(12)을 포함하는 평면형 도파관의 일부분의 개략적인 단면도를 도시한다. 도 3의 실시형태에서, 도시된 바와 같이, 내부의 적어도 부분적인 편향 구조물이 제공될 수 있다.
본 발명의 도파관(10)을 위해 사용되는 재료의 선택에는 제한이 없다. 바람직하게는, 재료는, 통상적인 또는 특수 유리 또는 TiO2, 또는 HfO2, 또는 Ta2O5, 또는 ZrO2, 또는 AlN, 또는 Al2O3, 또는 ZnO, 또는 SiO2, 또는 Si3N4, 또는 CaF2 또는 MgO, 또는 이들의 조합물을 포함하는 유전체 그룹으로부터 선택된 재료로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 재료는, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA), 폴리에스테르, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌 푸라노에이트(furanoate), 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA), 폴리 (비스-시클로펜타디엔) 응축물계 폴리머, 무색 폴리이미드(CP), 셀룰로오스, PEEK 폴리머, 및 이들의 조합물을 포함하는 실질적으로 투명 폴리머로부터 선택될 수 있다. 폴리머 매트릭스계 복합 재료 또는 폴리머는 탄성이므로 얇은 도파관(10)을 위한 가요성을 제공하는 이점이 있다. 폴리머 또는 유전체는, 화학 물질 또는 나노 입자와 같은 첨가제를 더 포함할 수 있다. 또한, Si 및 Ge, 또는 이들의 조합물과 같은 반도체가 도파관(1)을 위한 재료로서 선택될 수 있으며, 특히 조명 및 이미징을 위해 적외선 광이 사용된다. 다양한 가능한 재료에 따라, 전자기 스펙트럼의 UV, 가시광선 및 적외선 부분의 광을 가이드하기 위해 적합할 수 있는 상이한 길이의 다양한 도파관(10)을 설계할 수 있다. 본 발명의 도파관(10)은 적어도 부분적으로 도핑된 도파관(10)일 수 있으며, 기울기(gradient) 및/또는 계단(step) 굴절률 도파관(10)으로 구성될 수 있다. 도파관(10)은 클래딩 층을 포함할 수 있으며, 보호 층을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 도파관(10)은, 이의 광학 특성의 변경 없이, 최대 400℃의 온도를 견딜 수 있는 재료로서 정의되는 내열 재료로 제조된다. 변형예에서, 도파관(10)은 독립형 도파관(10)일 수 있거나, 반드시 광학 기능을 가질 필요는 없는 기재 상에 구현되는 도파관(10)일 수 있다.
추가로 상세히 설명되는 바람직한 실시형태에서, 도파관은, 최대 290℃까지 안정적인 광학 특성을 갖는 폴리실록산으로 제조된다.
본 발명의 도파관(10)의 재료를 위한 다른 우수한 후보는 폴리이미드 및 폴리아미드-이미드이다. 이미드계를 포함하는 이러한 재료는 300℃ 초과의 온도를 견디며, 전형적으로 cm 크기(예를 들어, 1 내지 5 cm 또는 5 내지 10 cm)인 도파관(20)의 길이에 대해 대체로 충분한, 0.2 dB/cm 이하의 전형적인 손실과 같이, 충분한 광 전송을 갖는다.
방향족 폴리아미드-이미드 폴리머(PAI)는, 본 발명에 따른 도파관(10)을 구현하기 위한 특히 관심을 끄는 열가소성 수지이다. 그 이유는, 이들이 광학적으로 투명하여, 300℃ 초과에서도 높은 열안정성을 제공하고, 우수한 화학적 저항성을 가지며, 견고한 기계적 특성을 가짐으로써, 이들이 히터(3)의 근처에서 또는 장치(2)의 임의의 고온 위치에서 용이하게 감기거나/감기고 맞춰질 수 있기 때문이다. 또한, 이들은 830 nm 파장에서 0.2 내지 0.3 db/cm만큼 적은 손실을 가지며, 이는 20 내지 50 mm의 전파 길이 후에, 사실상 강도 손실이 없음을 의미한다. 가시광선 스펙트럼 범위의 파장의 약 1/10의 거칠기를 갖는 측방향 표면을 갖는 도파관을 구현하는 것이 가능하다.
가요성 도파관(10)은 제한된 공간에서 큰 이점을 제공하지만, 도파관은, 도파관을 통하는 선택된 전송 스펙트럼 대역의 졸-겔 또는 임의의 캐스터블(castable) 투명 재료와 같이, 기계적으로 형성 또는 에칭될 수 있거나 성형될 수 있는 경질 투명 재료로도 제조될 수 있다. 본 출원의 도파관(10)은 작은 길이(L)(전형적으로, 20 cm 미만, 또는 10 cm 미만, 또는 심지어 50 mm 미만)를 갖기 때문에, 전송 특성은 그렇게 많이 중요하지 않으며, 예를 들어 2배 또는 3배의 강도 손실이 여전히 용이하게 이용될 수 있다.
바람직한 실시형태에서, 도파관은 강성 또는 가요성 중공 도파관이다. 중공 코어 섬유는 일반적으로 솔리드 섬유에 비해 이들의 더 높은 흡수 손실(이는 전형적인 통신 사용에 유해함)로 알려져 있지만, 이들은 본 발명의 도파관으로서 적합하며, 가용 공간이 매우 제한된 에어로졸 발생 장치에 이들이 끼워 맞춰져야 하기 때문에, 도파관의 총 길이는 전형적으로 10 mm 미만이다. 실제로, 이러한 짧은 길이의 중공 도파관에 걸쳐서, 30% 초과 및 최대 50%까지의 강도 손실은, 에어로졸 발생 장치 상의 표시로부터 반사된 또는 굴절된 광을 검출기에 전송하기 위한 이의 목적에 있어서 도파관의 성능에 부정적인 영향을 주지 않는다. 100 m에 걸쳐서 10% 미만의 강도 손실을 나타내는 중공 코어 섬유에 따라, 가이드된 광의 파장과 무관하게, 10% 미만의 손실로 전형적으로 1 m 미만의 거리에 걸쳐서 광을 가이드할 수 있다. 따라서, 중공 코어가 진공이거나, 공기와 같은 기체인 경우, 도파관의 내측 굴절률이 실질적으로 1과 동일하기 때문에, UV, 가시광선 및 적외선 광과 같은 넓은 스펙트럼 분포 광이 동시에 중공 코어 도파관 내에서 가이드될 수 있다.
본 발명의 맥락에서, 중공 코어 도파관은, 적어도 500 ㎛, 바람직하게는 적어도 50 ㎛, 보다 바람직하게는 적어도 5 ㎛의 코어 횡단면의 최소 치수를 갖는 원통형 또는 비-원통형 코어를 갖는 중공 코어 섬유일 수 있다.
중공 코어 도파관은 완전히 중공 코어를 기반으로 해야 하는 것이 아니라, 클래딩의 벽 상의 중공 코어의 내부에 바람직한 구조물을 포함할 수 있음을 이해한다. 중공 코어 도파관의 제조 동안, 광 전송을 개선하기 위해 구조물이 통합될 수 있다.
실시형태에서, 도파관을 보호하기 위해, 예를 들어 열 보호를 위해, 모세관이 사용될 수 있다. 이러한 경우, 모세관의 중앙 개구에 도파관(10)이 배치된다. 모세관은 적어도 2개의 도파관을 포함할 수 있다.
변형예에서, 도파관의 코어 및/또는 클래딩은 적어도 2개의 층으로 구성될 수 있다. 도파관의 기계적 및 광학적 특성은, 도파관의 길이를 따라 불균일할 수 있다.
실시형태에서, 도파관(10)은, 최대 200℃까지 또는 최대 250℃까지 또는 최대 300℃까지 이의 기계적 또는 광학적 특성을 변화시키지 않는 재료로 제조되는 한, 히터(3)의 표면 상에 직접 형성될 수 있다. 예를 들어, 합성 다이아몬드 층이 히터의 외부 또는 내부 상에 구현될 수 있으며, 도파관으로서 구성될 수 있다.
실시형태에서, 예를 들어, 폴리머 평면형 도파관(10)에 인접한 솔리드 SiO2 도파관과 같은, 적어도 2개의 상이한 도파관이 배치될 수 있으며, 솔리드 도파관은 장치(2)의 고온 위치에 배치되고, 폴리머 평면형 도파관(10)은, 영상과 같은, 표시에 관한 광 정보를 고온 위치로부터 이격되어 위치된 검출기에 전송하도록 배치된다.
인커플러(11) 및 아웃커플러(13)
바람직한 실시형태에서, 상기 도파관(10)의 적어도 일부분은 공진 도파관 격자(RWG)에 따라 배치된다. 공진 도파관은 인커플러 및 아웃커플러로서 바람직한 선택이다. RWG는 예를 들어 다음에서 설명된다:
- A. Sharon 등의 "가시광선 및 근적외선 방사선을 위한 공진 격자-도파관 구조물"(J.Opt.Soc.Am vol.14, nr.11, pp.2985-2993, 1997년).
RWG는 다층 구성을 사용하여 제조되며, 서브파장 격자와 얇은 도파관을 조합한다. 입사광이 격자에 의해 회절되어 도파관의 모드와 매칭되는 경우, 공진이 발생한다. 대부분의 스펙트럼의 인커플링된 광이 도파관 내에 결합되지 않기 때문에, 강한 스펙트럼 효과는 반사 및/또는 투과 시에 제공된다. 이는 RWG가 파상 도파관이며 도파관-격자로서 작용한다는 점 때문이다. 표시에 RWG를 사용함으로써, 식별 및 복제하기가 극히 어려운 고유한 광학 효과를 제공할 수 있다. RWG는 일반적으로 이들이 작동되는 파장보다 더 짧은 공간 주기성을 갖도록 설계되므로, "서브파장" 구조물 또는 서브파장 장치로 지칭된다. 결국, 이들은 이들이 작동되는 파장에 가까운 그리고 이를 약간 초과하는 주기성을 갖는다. 흔히, 주기는, 이들이 작동되는 자유 공간 파장보다 훨씬 더 작다(예를 들어, 이의 1/3). 이들의 작은 주기성으로 인해, 이들은 다양한 회절 차수를 허용하지 않으며, 이는 도 20 내지 도 22에 도시된 훨씬 더 단순한 회절 광학 요소(DOE)와 이들을 구별되게 한다.
RWG를 사용함으로써, 예를 들어 높은 인커플링 및/또는 아웃커플링 효율을 제공하여, 고유한 인커플링 및 아웃커플링 광학 효과를 제공할 수 있거나, 바이너리 회절 격자와 같은 통상적인 회절 격자를 사용하여 가능하지 않는 미리 결정된 각도로 또는 보다 효율적으로 편광된 광 빔을 인커플링 및 아웃커플링할 수 있다. RWG는 엠보싱 기술에 의해 구현될 수 있으므로, 이들의 설계에 따라, 특히 미리 결정된 특정 파장에 따라 좌우될 수 있는 매우 효율적인 광 커플링 효율을 갖는 저렴한 도파관을 제공할 수 있다. 도면에 도시되지 않은 변형예에서, 도파관(10)의 측방향 표면 중 적어도 하나는, 이의 전체 길이의 적어도 50%에 걸쳐서, 인커플링 표면(12) 및/또는 아웃커플링 표면(14)으로서 연속적으로 또는 불연속적으로 배치된다. 상기 인커플링 표면(12) 및/또는 아웃커플링 표면(14)은 RWG로서 구성될 수 있다.
인커플러(11) 및 아웃커플러(13)에 대한 다른 바람직한 선택은, 이에 제한됨이 없이, 다음과 같다:
- 바이너리 격자(도 20);
- 경사진 격자;
- 멀티레벨 회절 구조물(도 21);
- 블레이즈드 격자 구조물(도 22);
- 굴절 및/또는 반사 마이크로프리즘;
- 체적 홀로그램 층과 같은 홀로그램, 예를 들어 포토폴리머 홀로그램;
- 내장형 마이크로 어레이;
- 표면 릴리프(Relief) 격자;
- 메타표면.
바이너리 및 멀티레벨 회절 구조물은 도 20, 도 21, 도 22에 도시된다. 회절 구조물은, 사용된 파장의 함수로 선택된 피치(Δ)를 나타낸다. 바이너리 구조물에 따라, 적어도 2개의 회절 차수로 회절된 광을 지향시킬 수 있다. 도 20은 도파관에서 두 방향으로 광을 결합시킬 수 있게 하는 2-레벨 격자를 도시한다. 멀티레벨 접근법을 사용함으로써, 회절 효율은 하나의 방향으로(예를 들어, 차수 m=-1) 더 높고, 8-레벨 격자가 형성된 경우, 성능은 도 22에 도시된 바와 같은 블레이즈드 격자의 성능이다. 이러한 격자 구조물은, 고온 엠보싱 또는 포토리소그래피 및 복제 방법과 같은, 상이한 공정에 의해 형성될 수 있다. 회절 구조물은, 복잡한 광학 구성 요소를 필요로 하는 광학 기능을 구현하도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 회절 구조물은, 광 빔을 도파관 내에 결합하는 동시에 광 빔을 편향 및 집속하도록 설계될 수 있으며, 이는 평면형 도파관 내에 광을 효율적으로 결합하기 위해 특히 유용하다. 회절 구조물은, 가이드된 광 빔의 형상 및 구경을 변경하도록 도파관을 따라 배치될 수 있거나, 광학 효과가 편광된 광의 사용에 기초하는 표시를 복제하기 어려운 검출에 특히 유용한, TE 또는 TM 편광된 광만을 인커플링, 가이드 및 아웃커플링하기 위해 사용될 수 있다. 변형예에서, 도파관은, 예를 들어, 강도 참조 목적을 위해 또는 가능하게는 제2 표시를 조명 및/또는 검출하기 위해, 가이드된 광 빔(100)의 일부분을 아웃커플링하도록, 이의 표면 상에 회절 격자를 포함할 수 있다.
굴절 및 반사 마이크로프리즘은 인커플러 및 아웃커플러를 구현하기 위한 가장 용이한 방식이고, 도파관(10)을 제조하기 위해 사용된 것과 동일한 주형을 통해 구현될 수 있지만, 이들은 표면 구조물이 아니며, 인커플링 및/또는 아웃커플링을 위한 돌출부 또는 에지 표면을 갖는 도파관을 나타낸다. 인커플링 및/또는 아웃커플링 구조물(11, 13)로서 메타표면의 사용은 일부 특정한 이점이 있다. 메타표면은, 바이너리 나노구조물만을 사용함으로써, 매우 얇은 표면에서 정밀한 아크로매틱 특성을 제공하도록 구성될 수 있다. 정밀한 아크로매틱 인커플링 및/또는 아웃커플링에 따라, 스펙트럼으로 광대역의 광 정보가 표시(4)에 의해 제공되는 솔루션을 제공할 수 있다. 복잡한 아날로그 표면 릴리프 회절보다 바이너리 나노구조물을 제조하는 것이 더 용이하며, 예를 들어 나노임프린트(nanoimprint) 리소그래피 또는 소프트 리소그래피를 사용함으로써, 이들을 복제하는 것도 더 용이하다. 메타표면은, 도파관 기재 또는 도파관(10) 상의 층(예를 들어, 높은 굴절률 무기 층) 상의 직접 임프린트에 의해, 또는 레지스트 리프트-오프 공정에 의해 생성될 수 있다.
도 4는 표시(4)에 의해 제공된 광이 인커플링 요소(20)(렌즈와 같은 임의의 광 집속 요소일 수 있음)에 의해 인커플링되는 일 실시형태를 도시한다. 광 집속 요소(20)는 도 8의 실시형태에 도시된 바와 같은 곡선형 미러일 수 있다. 상기 렌즈 또는 미러는 원통형 형상을 가질 수 있다. 인커플링(20) 및 아웃커플링 광학 요소는, 상이한 또는 다수의 광학 요소를 포함할 수 있다. 표시(4)의 조명은 상이한 유형의 광원(40)에 의해 제공될 수 있으며, 바람직하게는, 백색 LED와 같은, 광대역 및 저렴한 광원(40)에 의해 제공될 수 있다. 또한, 광원(40)은, VCSEL 또는 VCSEL 어레이, 또는 임의의 다른 유형의 반도체 레이저, 예를 들어 가시광선 또는 적외선 반도체 레이저일 수 있다. 실시형태에서, 광원(40)은, 상이한 유형의 광원, 또는 상이한 방출 강도 및/또는 방출된 빔 형상 및/또는 방출된 광 빔 방향을 갖는 광원을 포함할 수 있다. 변형예에서, 표시(4)를 조명하기 위해 사용되는 광원은, 작동 시에, 히터(3)에 의해 방출되는 적외선 광일 수 있다.
실시형태에서, 낮은 레벨의 광도를 검출할 수 있도록 하기 위해, 광원은 펄스형 광원일 수 있다. 광학 판독기 시스템은, 피드백 전자 시스템, 예를 들어, 검출기가 매우 낮은 강도 신호를 검출할 수 있도록 하는 로크인(lock-in) 증폭기와 같은, 동기식 검출 시스템(이는 장치(2)의 전력 소비를 감소시키기 위해 사용될 수 있음)을 포함할 수 있다. 반사된 및/또는 회절된 광 빔(102)은 도파관(10)에 의해 인커플링되어 가이드되며, 검출기(30)에 의해 적어도 부분적으로 검출된다. 검출기(30)는 단일 검출기 또는 검출기 어레이일 수 있거나, 소형 카메라일 수 있다. 실시형태에서, 검출기(30)는, 조명된 표시(4)에 의해 제공된 광의 스펙트럼 또는 색상 분포를 검출하고, 물품에 관한 정보를 포함하는 전기 신호 및 데이터로 광 정보를 변환하도록 배치된다. 본원에 설명된 바와 같은 모든 실시형태의 변형예에서, 검출기(30)는, 에어로졸 발생 장치가 흡연 물품을 식별하거나/식별하고, 흡연 물품에 대한 사용 파라미터(예를 들어, 필요한 온도 범위 또는 최대 온도와 관련된 파라미터)를 조정할 수 있도록, 데이터를 처리 및 변환하기 위한 처리 전자 회로 및/또는 CPU를 포함하는 검출기 시스템일 수 있다.
도파관(10) 및 장치(2) 배치
도면의 명확성의 이유로, 모든 구성 요소가 모든 도면에 도시되는 것은 아니며, 예를 들어 도 12, 도 14, 도 16, 도 17만이 제어 장치(250)를 도시하고, 도 14, 도 17, 도 18만이 장치(2)의 공동(2a)을 도시한다.
도 4, 및 추가적인 도 5 내지 도 16은 본 발명의 시스템과 호환 가능한 에어로졸 발생 장치에서의 도파관의 대안적인 배치를 설명한다. 비연소 가열식 스틱(1)과 같은 에어로졸 발생 물품(1)의 외측 표면 상에 제공된 표시(4)는, 에어로졸 발생 장치(2)의 고온 표면 근처에 배치될 수 있다. 본 발명의 도파관 시스템을 사용함으로써, 검출기(30)는 이에 따라 고온 표면으로부터 멀리 배치될 수 있으므로, 검출기(30)를 가열하는 것을 방지한다. 도파관(10)의 인커플링 표면(12) 또는 인커플러(11)가 고온 표면 근처에 배치되는 본 발명의 모든 실시형태의 변형예에서, 도파관(10)은 내열 재료로 제조된다. 도파관(10)의 길이 또는 임의의 치수에 대한 특별한 제한은 없다. 길이(L)는, 이의 인커플링 표면으로부터 아웃커플링 표면으로의 도파관 내의 광의 전파 방향을 따라 측정된 바와 같은, 도파관 치수로서 정의된다. 예를 들어, 도파관(10)은, 상기 인커플링 표면(12)으로부터 상기 아웃커플링 표면(14)으로 5 mm 내지 30 mm의 길이(L)로 한정된 거리를 갖는 짧은 도파관일 수 있다. 상기 길이(L)는 30 mm 초과일 수 있다. 바람직하게는, 도파관(10)은 이의 폭보다 더 길지만, 이의 폭만큼 클 수 있다. 또한, 폭은 길이(L) 초과일 수 있다. 도파관은 정사각형의 형상을 가질 수 있으며, 하나의 코너에 배치된 인커플링 표면, 및 다른 코너의 아웃커플링 표면을 가질 수 있다. 도파관(10)은 적어도 2개의 인커플러 및/또는 적어도 2개의 아웃커플러를 가질 수 있으며, 이들은 물품의 2개의 상이한 단면에 위치되고 포장지 상의 상이한 위치 상에 배치되는 표시를 검출하기 위해, 포장지의 표면 둘레에 만곡되는 도파관(10)의 배치에 사용될 수 있다. 실시형태에서, 도파관(10)은, 인커플링 분기부 및 적어도 2개의 아웃커플링 분기부를 갖는 Y자 형상을 가질 수 있다. 변형예에서, 도파관(10)은 십자형 형상을 가질 수 있다. 실시형태에서, 도파관(10)의 임의의 표면 부분으로부터, 예를 들어, 얇은 벽(10''')의 일부분으로부터, 광이 인커플링 및/또는 아웃커플링될 수 있다. 이는 주로 강도 또는 편광의 검출의 경우에 관심을 끈다. 표시(4)의 영상의 전송의 경우, 인커플러 및 아웃커플러는 바람직하게는 도파관(10)의 평면에(즉, 이의 얇은 벽(10''')에 수직으로) 배치된다.
도 5는 도파관 시스템의 구성을 도시하며, 인커플링 표면(12)은 표시(4)에 대향하고, 인커플링 요소를 사용하지 않으면서, 표시(4)에 의해 제공된 광을 수집하도록 구성된다. 도 2는 도파관 시스템을 도시하며, 검출기(30)를 포함하는 검출기 시스템은, 도파관(10)의 인커플링 표면(12)이 위치된 일면보다는 물품(1)의 다른 면에 위치된다.
도 6은 통합형 인커플링 및 이미징 렌즈(20)를 포함하는 평면형 광도파관(10)의 단면도를 도시한다. 이러한 렌즈(20)는 굴절 렌즈일 수 있거나, 집속 기능을 갖도록 구성된 회절 광학 구조물일 수 있다. 도파관(10)은, 표시(4)의 적어도 일부분의 영상을 검출기(30)에 전송하도록 구성된다. 도 6의 실시형태에서, 상기 부분이 최대 폭(W1)을 가지며, 상기 부분의 폭(W1)보다 더 큰 계수(F)인 최대 폭(W2)을 갖는 영상(120)으로서 도파관(10)의 아웃커플링 표면(14) 상에 투영되는, 확대 도파관 시스템이 도시된다. 변형예에서, 상기 계수(F)는 적어도 2, 바람직하게는 5 초과, 보다 더 바람직하게는 10 초과일 수 있다. 광학 요소(20)가 도파관(10) 상에 또는 내에 통합된 경우, 국부적인 두께(t3)는, 도파관 단면의 두께(t1)보다 더 크거나 더 작을 수 있다. 변형예에서, 도 6에 도시된 바와 같은 통합형 광학 요소(20)는 히터에 제공된 개구 내에 배치될 수 있거나, 히터(3)의 일부인 기계적 요소에 배치될 수 있다.
본 발명의 도파관(10)은, 0.3 mm 내지 0.5 mm, 보다 바람직하게는 0.5 mm 내지 2 mm의 전형적인 최대 두께(t1)를 가질 수 있다. 본 발명의 도파관은 불균일한 도파관일 수 있으며, 예를 들어 테이퍼형(tapered) 도파관(10)일 수 있다. 일부 실시형태에서, 도파관(10)은 2 mm보다 더 두꺼울 수 있다. 상기 통합형 집속 요소는 0.05 mm 내지 1 mm의 전형적인 두께(t2)를 가질 수 있다. 도파관(10)은, 이의 출력 표면(14)에서, 도면에 도시되지 않은 통합형 집속 투영 집속 요소를 포함할 수 있다. 통합형 집속 투영 집속 요소는, 상기 통합형 집속 요소(20)와 유사한 형상 및 기하학적 구조를 가질 수 있다.
실시형태에서, 도파관(10)(광섬유 또는 평면형 도파관)은 코어 층 및 클래딩 층을 가질 수 있으며, 코어 층은, 클래딩 층의 굴절률보다 더 높은 굴절률을 갖는다. 변형예에서, 유전체 또는 금속 층이 도파관(20)의 적어도 하나의 면에 배치될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시형태에 따른 제조된 에어로졸 발생 장치의 개략도를 도시하며, 상기 장치에 삽입된 소모품 물품을 도시한다. 이러한 실시형태에서, 도파관은 나선형 배치로 구성된다. 도 7의 실시형태의 변형예에서, 상기 도파관(10)은 복수의 인커플링 표면을 가질 수 있거나/가질 수 있고, 복수의 아웃커플링 표면을 가질 수 있다. 복수의 인커플링 및 아웃커플링 표면을 제공함으로써, 흡연 물품 상에 배치된 복수의 표시에 의해 제공된 광을 수집할 수 있는 도파관 시스템의 배치를 구현할 수 있다. 예를 들어, 도면에 도시되지 않은 도 7의 실시형태의 변형예에서, 도파관(10)은 표시(4)의 어레이를 포함할 수 있으므로, 각각의 인커플링 표면(12)은 상기 어레이의 표시(4)의 적어도 일부분에 대향한다. 이에 따라, 공동(2a) 내의 이의 삽입 후에, 그러한 표시를 갖는 에어로졸 발생 물품의 축방향 배향과 무관하게 표시(4)를 검출할 수 있다.
도 8은 표시(4)가 흡연 물품(1)의 말단부에 배치되어 LED(4)에 의해 제공된 광 빔(400)에 의해 조명되는 일 실시형태를 도시한다. 넓은 각도의 광 빔(400)은, 작동 시에, 물품(4)의 전체 둘레 상에 배치된 표시(4)를 조명한다. 이에 따라, 장치(2)의 고정식 도파관 시스템에 비하여, 흡연 물품(1)의 축방향 배향에 영향을 받지 않는 솔루션을 제공할 수 있다. 도 8은 표시(4)에 의해 제공된 반사광이 오목 미러(202)에 지향됨으로써, 도파관(10)의 인커플링 표면(12) 상으로 광을 편향 및 집속시킬 수 있는 일 실시형태를 도시한다. 인커플링된 광은 도파관에 의해 가이드되며, 장치(2)의 타측에 배치된 검출기(30) 또는 검출기 시스템으로 지향된다. 도 8에 도시된 바와 같은 그리고 본원의 모든 실시형태에서의 도파관(10)의 곡률은 단지 예시적인 구성일 뿐이다.
도 9는 표시가 흡연 물품(10)의 전체 둘레 상에 배치되는 일 실시형태를 도시하며, 도파관(10)은, 인커플링 표면(12)이 항상 표시(4)의 적어도 일부분에 대향하도록 배치된다. 이에 따라, 검출된 광 신호가 물품(1)의 축방향 배향과 무관한 솔루션을 제공한다.
도 10은 표시(4)가 흡연 물품(10)의 전체 둘레 상에 배치되는 다른 실시형태를 도시하며, 도파관(10)은, 인커플링 표면(12)이 항상 표시(4)의 적어도 일부분에 대향하도록 배치된다. 이에 따라, 검출된 광 신호가 물품(1)의 축방향 배향과 무관한 솔루션을 제공한다. 도 10은 표시의 스펙트럼 정보를 검출기(30)에 전송하는 도파관(10)(즉, 바람직하게는 평면형 도파관)의 일 실시예를 도시한다. 변형예에서, 복수의 다중 모드 섬유를 포함하는 평면형 케이블이 사용될 수 있다.
도 11은 도파관(10)의 조명 부분(13')이 광원에 의해 제공된 광(400)을 가이드하도록 구성되는 일 실시형태를 도시한다. 다른 부분(11)은, 표시(4)에 의해 제공된 광(100)을 수집 및 가이드하기 위해 적합하다. 바람직한 변형예에서, 상기 조명 부분(10')은, 평면형 광도파관(10')에 배치되는 다중 모드 섬유와 같은 다른 도파관일 수 있다.
도 12는 적어도 2개의 도파관(10, 10')이 에어로졸 발생 장치(2)에 배치되는 일 변형예를 도시한다. 각각의 상기 도파관(10, 10')은 상이한 표시(4, 4')에 배치될 수 있으며, 적어도 2개의 별도의 검출기(30, 30') 또는 검출기 시스템에 광 정보가 제공될 수 있다. 상기 적어도 2개의 별도의 검출기(30, 30') 또는 검출기 시스템은 상이할 수 있으며, 이들 중 적어도 하나는, 광 필터 및/또는 소형화된 분광계 및/또는 소형 카메라를 포함할 수 있다.
도 13은 반사 색상 또는 스펙트럼이 적어도 하나의 흡수 또는 회절 층에 의해 변경되는 층을 표시(4)가 포함하는 일 실시형태를 도시한다. 백색 LED와 같은 광대역 광원(40)은, 광역 스펙트럼을 갖는 광 빔(400)을 상기 표시(4) 상으로 지향시킨다. 도파관(10)은, 표시(4)의 반사 스펙트럼을 상기 표시(4)로부터 이격되게 배치된 분광계(50)에 전송하도록 배치된다.
본 발명의 도파관(10)은 다양한 형태 및 기하학적 구조로 배치될 수 있거나, 에어로졸 발생 장치(2)에서 임의의 구성으로 배치될 수 있음을 이해한다. 도 14는 검출기(30) 또는 분광계(50)가 에어로졸 발생 장치(2)의 벽(2') 또는 임의의 다른 구조물에 의해 상기 공동(112)으로부터 분리된 영역(2'') 내에 배치될 수 있도록, 적어도 하나의 도파관(10)이 배치되는 전형적인 구성을 도시한다. 도 15는 적어도 2개의 별도의 도파관(10, 10')을 포함하는 예시적인 구성을 도시한다.
도 15 및 도 16은 에어로졸 발생 장치에서의 도파관(10)의 사용을 도시하는 다른 실시형태를 도시한다.
또한, 본 발명은 소모품 물품(1)을 인증하기 위한 방법에 관한 것으로서,
- 설명된 바와 같은 에어로졸 발생 장치(2), 및 외측 표면 상에 배치된 표시를 포함하는 설명된 바와 같은 소모품 물품(1)을 제공하는 단계;
- 표시(4)를 포함하는 소모품 물품(1)의 적어도 일부분을 에어로졸 발생 장치(2)의 공동(112)에 삽입하는 단계;
- 소모품 물품(1)의 외측 표면 상의 표시(4)를 조명하고, 도파관(10)을 통하여 표시(4)로부터 반사광을 수집하며, 상기 반사광을 광학 판독기 시스템의 검출기(30, 50)에 가이드하는 단계;
- 제어 장치의 검출기(30) 상에 충돌하는 반사광에 포함된 정보를 계산함으로써, 소모품 물품(1)을 인증하는 단계를 포함한다.
일 실시형태에서, 검출기(30)는 검출기 시스템이며, 분광계(50)일 수 있거나 분광계(50)를 포함할 수 있다.
일 실시형태에서, 방법은, 인증 단계에서 계산된 정보에 기초하여, 제어 장치를 통해 히터에 명령하는 단계를 더 포함한다.
예시적인 구현예(실시예 1, 2)
실시예 1: 독립형 도파관(10)
도 17 내지 도 19는 물품(1)을 가열하기 위한 히터(3)를 포함하는 장치(2)의 예시적인 구현예를 도시한다. 독립형 도파관(10)은, 적어도 250℃ 그리고 약 300℃ 내지 350℃까지의 온도에 도달할 수 있는 튜브형 히터(3)의 후면에 배치된다. 독립형 도파관은, 이하의 구현예의 제2 실시예에서 설명되는 바와 같은 증착된 도파관과 대조적으로, 예를 들어, 도파관의 적어도 일부분의 접착 또는 용접 또는 기계적 클리핑(clipping)에 의해, 장치에서 처리 및 배치될 수 있는 도파관으로서 정의된다.
상기 튜브형 히터(3)는, 에어로졸 발생 물품(1)을 수용하기 위한 내측 튜브형 공동을 한정하는 금속 튜브와 같은, 전기 및/또는 열 전도성 튜브로 형성될 수 있다. 튜브는, 삽입된 경우 소모품 물품(1)을 저항성으로 가열하기 위해, 에어로졸 발생 장치(2)의 전원 및 제어 장치에 전기적으로 연결될 수 있다. 대안적으로, 튜브형 히터(3)는, 튜브의 둘레에 감겨서 장치(2)의 전원에 연결되는 가요성 지지 재료 상에 배치된 저항성 와이어 또는 트랙과 같은, 저항성 전기 수단과 접촉될 수 있다. 장치(2)의 외부로의 대류 가열을 방지하기 위해, 명확성을 위해 도면에 표시되지 않은 절연 조립체가 하우징 내의 히터(3)를 중심으로 제공될 수 있으므로, 장치의 수동 홀딩과 호환 가능한 하우징의 외부 온도(전형적으로, 최대 30℃ 내지 50℃)를 유지할 수 있다.
도파관(10)은 인커플러(11) 및 아웃커플러(13)를 포함한다. 인커플러(11)는, 표시(4)에 의해 제공된 광을 인커플링하도록 구성되며, 아웃커플러가 가이드된 광 빔(100)의 적어도 일부분을 아웃커플링하는 단부로 전파되는 가이드된 광 빔(100)을 제공한다. 예시적인 구현예에서, 인커플러(11) 및 아웃커플러(13)는 회절 격자이다. 아웃커플링된 광은, 이미징 CMOS 영상 장치일 수 있는 검출기(30)로 지향된다. 아웃커플러는, 예를 들어, 아웃커플러(13)의 레벨에서 가이드된 광 빔 섹션의 크기의 함수로 선택되는, 아웃커플러 폭(13a) 및 아웃커플러 길이(13b)를 갖는, 둥근 또는 직사각형 형상을 가질 수 있다. 아웃커플러(13) 및/또는 인커플러(11)는, 원기둥 렌즈와 유사한 하나의 평면으로, 또는 대칭 렌즈와 유사한 2개의 직교 평면으로 집속하도록 구성될 수 있다. 변형예에서, 아웃커플러(13)는, 2개의 상이한 방향으로, 그리고 적어도 2개의 별도의 검출기로 광을 지향시키도록 구성될 수 있다.
도 17의 예시적인 구현예의 유형의 그러한 장치(2)에서, 이의 외측 표면 상에 프린팅된 표시(4)를 판독하기 위해, 공동(2a)에 삽입된 경우 에어로졸 발생 물품(1)에 대한 광학적 액세스를 통해, 하우징 내의 광학 확대 시스템과 같은 광학 시스템을 배치하기 위한 매우 제한된 공간이 이용 가능하다. 구체적으로는, 전형적으로 내부 공간은, 30 mm3 미만의 길이, 및 1x2 또는 1x3 또는 2x2 또는 2x3 또는 2x4 mm의 단면을 갖는 작은 체적으로 제한된다. 변형예에서, 제한된 공간의 형상은 상이할 수 있으며, 비-직사각형 단면을 가질 수 있다.
예시적인 도파관(10)은 실질적으로 직사각형 횡단면을 가지며, 작은 높이(t1) 및 큰 폭(t2)을 갖는 얇은 벽을 갖는다. 전형적인 치수(t1 x t2)는, 1 mm x 3 mm, 1 mm x 5 mm, 또는 예를 들어 2 mm x 6 mm, 또는 0.5 mm x 3 mm, 또는 0.1 mm x 2 mm, 또는 50 ㎛ x 3 mm이다. 도파관(10)의 높이(t1)는 50 ㎛ 미만일 수 있다. 바람직하게는 도파관(10)은, 폴리이미드, 캅톤(Kapton) 또는 폴리이미드-아미드와 같이, 100℃ 초과, 바람직하게는 200℃ 초과의 온도를 견디는 내열 폴리머로 제조된다. 이러한 고온 저항성 도파관에 따라, 도파관(10)은 히터(3)와 접촉될 수 있거나, 전형적으로 0.5 mm 미만으로, 이에 근접할 수 있다. 인커플러(11)는, 도 17의 확대된 부분(I)으로서 도 18에 도시된다. 바람직하게는, 인커플러(11)는 집속 및 편향 회절 구조물(11)이므로, 광 및 이에 따른 표시의 적어도 일부분의 영상을 도파관 내에 인커플링할 수 있다. 집속 인커플러(11)는, 도파관(10)의 단부에 직접 영상(direct image)이 형성되도록 선택된 초점 길이를 갖는다. 도파관(10)이 더 넓은 것보다 더 얇아짐에 따라(즉, t1<<t2), 그리고 가이드된 빔(100)의 개구각에 따라, 도파관(10)의 넓은 면(10', 10'') 사이에서만 내부 전반사가 발생할 수 있다. 변형예에서, 적어도 하나의 유전체 또는 흡수 코팅이 얇은 벽에 도포될 수 있다. 변형예에서, 인커플러(11) 및/또는 아웃커플러(13)는 수직 평면으로만 집속을 제공할 수 있다.
도 17의 시스템의 아웃커플링 부분(O)은 도 19에 도시된다. 아웃커플러(13)는, 측방향 치수(13a, 13b)를 갖는 직사각형 크기의 아웃커플러(13)일 수 있다. 측방향 치수(13a, 13b)는 전형적으로 1 mm x 3 mm, 1 mm x 3 mm, 2 mm x 3 mm, 3 mm x 3 mm, 3 mm x 4 mm일 수 있다.
이러한 얇은 공간에 광학 확대 시스템을 제공하는 것은, 그것이 극히 작지 않는 한(즉, 1 mm 미만) 불가능하다(그러나, 이 경우, 이에 따라, 0.2 내지 0.5 mm 폭의 바코드로 제조된 표시와 같은, 거시적 크기의 코딩된 표시를 이미징할 수 없다). 도 18에서 확대된 뷰로 도시된 바와 같이, 본 발명에 의해 가능해지는 바와 같은 가요성 도파관을 사용함으로써, 도파관(10)의 일 단부 또는 양 단부가 만곡될 수 있으므로, 인커플러(11) 및/또는 아웃커플러(13)는, 공동(2a)의 개구 또는 벽(2a')과 평행하거나 접촉되는 인커플러(11)의 정렬과 같은, 미리 결정된 위치 내에 배치된다.
고온을 견디기 위해, 도파관(10)은 바람직하게는 높은 경화 폴리실록산으로 제조되며, 이에 따라, 850 nm에서 0.02 db/cm 미만의 낮은 광 손실을 달성할 수 있다. 폴리실록산 도파관은 매우 가요성이며, 최대 290℃까지 안정적인 광학 특성을 갖고, 290℃에서의 손실은 전형적으로 0.6 dB/cm 미만이다. 설명된 바와 같은 대안은, 폴리아미드-이미드 폴리머를 사용하여 도파관(10)을 제조하는 것이다.
변형예에서, Al2O2 융합 실리콘 또는 유리 또는 졸-겔과 같은 내열 재료, 또는 본원에 설명된 바와 같은 임의의 내열 폴리머로 제조되고, 채널을 제공하도록 길이에 걸쳐서 에칭되어 제조되는 히터(3)가 채널에 고정될 수 있으며, 히터의 일면으로부터 히터의 다른 면으로 광 정보를 전송하기 위한 도파관(10)으로서 사용될 수 있다.
실시예 2: 증착된 도파관(10)
도면에 도시되지 않은 다른 예시적인 구현예에서, 도파관(10)은, 적합한 증착 공정에 의해, 장치의 요소의 표면 상에 증착될 수 있다. 예를 들어, 도파관(10)은, 공동의 일부분을 적어도 부분적으로 둘러싸는 링 상에 잉크젯 프린팅함으로써 프린팅될 수 있다. 다른 실시예에서, 히터(3)는 증착된 도파관(10)을 포함할 수 있다. 도파관(10)은 예를 들어, 히터(3)의 에칭된 길이로 증착될 수 있거나, 장치(2)의 임의의 구성 요소의 에칭된 길이로 증착될 수 있다.

Claims (26)

  1. 에어로졸 발생 시스템으로서,
    - 종축을 따라 연장되는 에어로졸 발생 물품(1)으로서, 이의(1) 표면 상에 배치된 상기 물품(1)에 관한 정보를 포함하는 적어도 하나의 표시(4)를 포함하는, 에어로졸 발생 물품(1); 및
    - 에어로졸 발생 장치(2)를 포함하며,
    상기 에어로졸 발생 장치(2)는,
    상기 에어로졸 발생 물품(1)을 수용하도록 구성된 개구부를 갖는 공동(2a);
    상기 공동(2a) 내의 이의 삽입 후에 상기 소모품 물품(1)을 가열하기 위해, 상기 공동(2a)의 둘레에 배치된 히터(3);
    적어도 하나의 광 검출기(30)를 포함하는 광학 판독기 시스템;
    전력 공급기 장치; 및
    적어도 상기 히터 및 광학 판독기 시스템을 제어하도록 구성된 제어 장치(250)를 포함하고,
    상기 광학 판독기 시스템은 광 빔을 통해 상기 공동(2a) 내의 상기 표시를 조명하도록 구성되며, 인커플링 표면(12) 및 아웃커플링 표면(14)을 포함하는 적어도 하나의 도파관(10)을 포함하고,
    상기 도파관(10)은, 상기 표시(4)로부터의 적어도 반사된 광 빔을 상기 아웃커플링 표면(14)에 전송하여, 상기 반사된 광 빔을 상기 적어도 하나의 검출기(30)에 아웃커플링하도록 구성되는,
    에어로졸 발생 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    인커플링 구조물(11)이 상기 인커플링 표면(12)에 배치되는, 에어로졸 발생 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    아웃커플링 구조물(13)이 상기 아웃커플링 표면(14)에 배치되는, 에어로졸 발생 시스템.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 인커플링 구조물(11) 및/또는 아웃커플링 구조물(13)의 적어도 일부분은, 회절 구조물, 상기 도파관(10)의 평면형 또는 곡선형 쐐기 부분, 마이크로프리즘 어레이, 홀로그램 층, 메타표면, 정전기 어드레싱 가능 마이크로미러 또는 마이크로셔터 어레이, 렌즈, 미러 중에서 선택되는, 에어로졸 발생 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 인커플링 구조물(11) 및/또는 아웃커플링 구조물(13)은, 상기 인커플링 구조물(11) 및/또는 아웃커플링 구조물(13) 상에 입사하는 광 빔을 적어도 하나의 평면(X-Y, X-Z, Y-Z)으로 집속 및/또는 편향시키도록 구성되는, 에어로졸 발생 장치 시스템.
  6. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인커플링 구조물(11) 및/또는 상기 아웃커플링 구조물(13)은, 적어도 50 nm, 바람직하게는 적어도 100 nm, 보다 바람직하게는 적어도 200 nm의 스펙트럼 대역으로 집속하는 및/또는 각각 동일한 인커플링, 아웃커플링 효율을 제공하는 아크로매틱 구조물인, 에어로졸 발생 시스템.
  7. 제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인커플링 구조물(11) 및/또는 상기 아웃커플링 구조물(13)은, 상기 도파관(10)의 길이(L) 이상의 초점 길이를 갖는, 에어로졸 발생 시스템.
  8. 제2항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인커플링 구조물(11) 및/또는 상기 아웃커플링 구조물(13)은, 상기 도파관(10)의 길이(L) 미만의 초점 길이를 가지며,
    상기 도파관의 적어도 하나의 면에 집속 구조물이 배치되고,
    상기 집속 구조물은, 상기 표시(4)의 적어도 일부분으로부터의 영상을 상기 아웃커플링 표면(14)으로 또는 상기 도파관(10)의 밖으로 상기 출력 표면(14)으로부터의 거리(d)까지 전송하기 위한 릴레이 구조물로서 구성되는, 에어로졸 발생 시스템.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도파관(10)은 광섬유 또는 광섬유 다발인, 에어로졸 발생 시스템.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도파관(10)은 평면형 광도파관인, 에어로졸 발생 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 도파관(10)은 가요성 도파관인, 에어로졸 발생 시스템.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도파관(10)은 폴리실록산으로 적어도 부분적으로 제조되는, 에어로졸 발생 시스템.
  13. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도파관(10)은 이미드계를 포함하는 폴리머로 적어도 부분적으로 제조되는, 에어로졸 발생 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 도파관(10)은 폴리아미드-이미드 또는 폴리이미드로 적어도 부분적으로 제조되는, 에어로졸 발생 시스템.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공동(2a)과 상기 인커플링 표면(12) 사이에 광 집속 요소(20)가 배치되는, 에어로졸 발생 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 광 집속 요소(20)는 상기 도파관(10) 내에 또는 상기 도파관(10) 상에 모놀리식으로 통합되는, 에어로졸 발생 시스템.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도파관(10)은, 상기 표시(4)의 적어도 일부분의 확대된 영상을 상기 아웃커플링 표면(14) 상으로 또는 상기 도파관(10)의 외부로 전송하도록 배치되는, 에어로졸 발생 시스템.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도파관(10)은 상기 공동(2a)의 길이의 둘레에 적어도 부분적으로 감기는, 에어로졸 발생 시스템.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도파관(10)의 적어도 일부분은, 방출기에 의해 제공된 광을 상기 표시(4)에 전송하도록 구성되는, 에어로졸 발생 시스템.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도파관(10)의 적어도 일부분은, 상기 히터 시스템의 상기 히터(3)의 표면 중 적어도 하나 상에 구현되는, 에어로졸 발생 시스템.
  21. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 검출기(30)는 검출기 어레이인, 에어로졸 발생 시스템.
  22. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 아웃커플링 표면(14)과 상기 검출기(30) 사이에, 및/또는 상기 공동(2a)과 상기 인커플링 표면(12) 사이에, 적어도 하나의 광 필터(F)가 배치되는, 에어로졸 발생 시스템.
  23. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 아웃커플링 표면(14)과 상기 검출기(30) 사이에 광학 분광계(50)가 배치되는, 에어로졸 발생 시스템.
  24. 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 검출기(30)는 영상 프로세서를 포함하는, 에어로졸 발생 시스템.
  25. 제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 따른 시스템을 사용하여 소모품 물품(1)을 인증하기 위한 방법으로서,
    - 상기 표시를 포함하는 상기 소모품 물품의 적어도 일부분을 상기 에어로졸 발생 장치(1)의 상기 공동(2a)에 삽입하는 단계;
    - 상기 에어로졸 발생 물품의 외측 표면 상의 상기 표시를 조명하고, 상기 도파관을 통하여 상기 표시로부터 반사광을 수집하며, 상기 반사광을 상기 광학 판독기 시스템의 상기 검출기에 가이드하는 단계;
    - 상기 제어 장치의 상기 검출기(30) 상에 충돌하는 상기 반사광에 포함된 정보를 계산함으로써, 상기 에어로졸 발생 물품(1)을 인증하는 단계를 포함하는,
    제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 따른 시스템을 사용하여 소모품 물품(1)을 인증하기 위한 방법.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 인증 단계에서 계산된 상기 정보에 기초하여, 상기 제어 장치(250)를 통해 상기 히터(3)에 명령하는 단계를 더 포함하는, 방법.
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