CN103618571A - 一种利用照明光源传输信息的方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种光调制传输信息的方法和系统，特别是一种利用照明光源传输信息的方法和系统。其特征是：系统包括服务端和客户端，服务端至少包括照明光源和调制器，客户端至少包括光电器件和解调单元，服务端的下行信息通过调制器加载到所述照明光源的光波中，客户端通过光电器件接收所述照明光源的光波并通过所述解调单元还原下行信息。有益效果是：利用照明光源传输信息，特别是利用照明光源连接互联网络，通过无线发射单元或信号光源传送上行信息，实现多个客户端的同时使用，通过光电阵列和成像透镜进一步提高信息传输速度和容纳更多的客户端，另外采用光电及无线互补方案满足高速下行及网络稳定。
Description
技术领域
本发明涉及一种光调制传输信息的方法和系统，特别是一种利用照明光源传输信息的方法和系统。
背景技术
一方面光经过调制可以携带信息，另一方面光的自然属性就是照明，如电视屏幕是显示的图像信息，同时，如果忽略图像显示则可以用来照明（忽略照明不稳定的现象）。
光调制就是将一个携带信息的信号叠加到载波光波上，完成这一过程的器件称为调制器。现有的调制器能使载波光波的参数随外加信号变化而变化，这些参数包括光波的振幅、位相、频率、偏振、波长等。
现有的照明光源，如：LED光源、LD光源等具有非常高的频响特征，即可以被调制为很高频率的闪光，这样为携带大量信息提供了光源条件。LED光源带宽可以达到100MHz，LD光源带宽可以达到1000MHz。对于普通照明光源可以采用外光调制的方法。
发明内容
本发明的目的是利用照明光源传输信息，特别是利用照明光源连接互联网络。
本发明的技术方案是：
一种利用照明光源传输信息的系统，其特征是：系统包括服务端和客户端，服务端至少包括照明光源和调制器，客户端至少包括光电器件和解调单元，服务端的下行信息通过调制器加载到所述照明光源的光波中，客户端通过光电器件接收所述照明光源的光波并通过所述解调单元还原下行信息。
所述的一种利用照明光源传输信息的系统，其特征是：服务端还包括无线接收单元，客户端还包括无线发射单元，所述无线接收单元负责接收所述无线发射单元发射的上行信息。
所述的一种利用照明光源传输信息的系统，其特征是：客户端的光电器件是光电器件阵列，光电器件阵列的接收光路中设置有成像透镜，服务端的照明光源通过所述成像透镜在所述光电阵列上成像，光电器件阵列的光电器件单元的信号输出通过解调单元还原下行信息。
所述的一种利用照明光源传输信息的系统，其特征是：系统还设置有阵列控制单元，光电器件阵列由阵列控制单元控制，所述阵列控制单元负责光电器件阵列上的照明光源的图像位置跟踪，以便获取跟踪位置的光电器件单元的信号输出。
所述的一种利用照明光源传输信息的系统，其特征是：系统还设置有IP寻址单元，光电器件阵列的光电器件单元的信号输出通过解调单元还原下行信息并由IP寻址单元寻址提供给客户端计算机。
进一步，所述的一种利用照明光源传输信息的系统，其特征是：客户端的成像透镜设置有自动对焦装置。
所述的一种利用照明光源传输信息的系统，其特征是：服务端还包括光电器件阵列、成像透镜，客户端还包括信号光源，客户端通过信号光源向服务端发送上行信息，信号光源通过服务端的成像透镜在服务端的光电阵列上成像，由服务端的光电阵列获取信号光源的信号。
所述的一种利用照明光源传输信息的系统，其特征是：服务端还设置有阵列控制单元，服务端光电器件阵列由服务端阵列控制单元控制，服务端阵列控制单元负责光电器件阵列上的信号光源的图像位置跟踪，以便获取跟踪位置的光电器件单元的信号输出。
所述的一种利用照明光源传输信息的系统，其特征是：服务端还设置有IP寻址单元，服务端光电器件阵列的光电器件单元的信号输出通过解调单元还原上行信息并由IP寻址单元寻址提供给服务端的服务器。
进一步，所述的一种利用照明光源传输信息的系统，其特征是：服务端的成像透镜设置有自动对焦装置。
所述的一种利用照明光源传输信息的系统，其特征是：系统还包括无线收发单元，以便和照明光源传输信息进行互补。
所述的一种利用照明光源传输信息的系统，其特征是：成像透镜和光电器件阵列之间的光路中设置有色散器件。
所述的一种利用照明光源传输信息的系统，其特征是：光电器件或光电器件阵列是数码相机的CCD或CMOS器件。
一种利用照明光源传输信息的方法，其特征在于，包括：
（1）有服务端和客户端，服务端的服务器获取网络信号，即TCP/IP协议数据包；
（2）服务端的下行信号输入调制器，由调制器调制照明光源形成调制光线；
（3）客户端的光电器件接收调制光线，通过解调单元由计算机接收，同时形成上行信号，上行信号通过无线发射单元由服务端的无线接收单元接收并提供给服务端的服务器完成TCP/IP协议数据包的协议验证；
（4）客户端计算机的请求指令形成上行信号由客户端的无线发射单元发送至服务端的无线接收单元，并由服务端的服务器解释执行。
或：
一种利用照明光源传输信息的方法，其特征在于，包括：
（1）有服务端和客户端，服务端的服务器获取网络信号，即TCP/IP协议数据包；
（2）服务端的下行信号输入调制器，由调制器调制照明光源形成调制光线；
（3）照明光源通过客户端的成像透镜在光电器件阵列上成像，阵列控制单元根据要求选取光电器件阵列的光电器件单元的输出信号，所述输出信号通过解调单元由计算机接收，同时形成上行信号，上行信号通过无线发射单元由服务端的无线接收单元接收并提供给服务端的服务器完成TCP/IP协议数据包的协议验证；
（4）客户端计算机的请求指令形成上行信号由客户端的无线发射单元发送至服务端的无线接收单元，并由服务端的服务器解释执行。
进一步，步骤（3）客户端的上行信号发送单元是WiFi的无线发射单元，相应的服务端的上行信号接收单元是WiFi的无线接收单元，上行信号通过客户端的WiFi的无线发射单元发送至服务端，通过服务端的WiFi的无线接收单元接收上行信号并提供给服务器完成TCP/IP协议数据包的协议验证；同时通过WiFi发送下行信号补充照明光源不稳定的情况。步骤（4）客户端计算机的请求指令形成上行信号通过客户端的WiFi的无线发射单元发送至服务端，通过服务端的WiFi的无线接收单元接收上行信号并提供给服务器由服务器解释执行。
或：
一种利用照明光源传输信息的方法，其特征在于，包括：
（1）有服务端和客户端，服务端的服务器获取网络信号，即TCP/IP协议数据包；
（2）服务端的下行信号输入调制器，由调制器调制照明光源形成调制光线；
（3）客户端的光电器件接收调制光线，通过解调单元由计算机接收，同时形成上行信号，上行信号通过客户端的调制器调制信号光源，所述信号光源通过服务端的成像透镜在服务端的光电器件阵列上成像，阵列控制单元根据服务器要求选取光电器件阵列的光电器件单元的输出信号，所述输出信号通过服务端的解调单元提供给服务器完成TCP/IP协议数据包的协议验证；
（4）客户端计算机的请求指令形成上行信号由客户端的调制器调制信号光源，所述信号光源通过服务端的成像透镜在服务端的光电器件阵列上成像，阵列控制单元根据服务器要求选取光电器件阵列的光电器件单元的输出信号，所述输出信号通过服务端的解调单元提供给服务端的服务器解释执行。
或：
一种利用照明光源传输信息的方法，其特征在于，包括：
（1）有服务端和客户端，服务端的服务器获取网络信号，即TCP/IP协议数据包；
（2）服务端的下行信号输入调制器，由调制器调制照明光源形成调制光线；
（3）照明光源通过客户端的成像透镜在客户端的光电器件阵列上成像，客户端阵列控制单元根据要求选取光电器件阵列的光电器件单元的输出信号，所述输出信号通过客户端解调单元由计算机接收，同时形成上行信号，上行信号通过客户端的调制器调制信号光源，所述信号光源通过服务端的成像透镜在服务端的光电器件阵列上成像，服务端阵列控制单元根据服务器要求选取光电器件阵列的光电器件单元的输出信号，所述输出信号通过服务端解调单元提供给服务器完成TCP/IP协议数据包的协议验证；
（4）客户端计算机的请求指令形成上行信号由客户端的调制器调制信号光源，所述信号光源通过服务端的成像透镜在服务端的光电器件阵列上成像，服务端阵列控制单元根据服务器要求选取光电器件阵列的光电器件单元的输出信号，所述输出信号通过服务端解调单元提供给服务端的服务器解释执行。
考虑到步骤（3）的的目的是客户端向服务端发送上行信号的步骤，步骤（4）是客户端计算机向服务端发送请求上行指令，方法合并描述为：
一种利用照明光源传输信息的方法，其特征在于，包括：
（1）有服务端和客户端，服务端的服务器获取网络信号，即TCP/IP协议数据包；
（2）服务端的下行信号输入调制器，由调制器调制照明光源形成调制光线；
（3）客户端的光电器件接收调制光线，通过解调单元由计算机接收，同时形成上行信号，上行信号通过客户端的上行信号发送单元由服务端的上行信号接收单元接收并提供给服务端的服务器完成TCP/IP协议数据包的协议验证；
（4）客户端计算机的请求指令形成上行信号由客户端的上行信号发射单元发送至服务端的上行信号接收单元，并由服务端的服务器解释执行。
所述的一种利用照明光源传输信息的方法，其特征在于，包括：
步骤（3）客户端的光电器件接收调制光线，通过解调单元由计算机接收，同时形成上行信号，上行信号发送单元是无线发射单元，上行信号接收单元是无线接收单元，上行信号通过客户端的无线发射单元由服务端的无线接收单元接收并提供给服务端的服务器完成TCP/IP协议数据包的协议验证；
步骤（4）客户端计算机的请求指令形成上行信号由客户端的无线发射单元发送至服务端的无线接收单元，并由服务端的服务器解释执行。
或：
所述的一种利用照明光源传输信息的方法，其特征在于，包括：
步骤（3）客户端的光电器件接收调制光线，通过解调单元由计算机接收，同时形成上行信号，上行信号发送单元由客户端调制器和信号光源组成，上行信号接收单元由服务端成像透镜、服务端光电器件阵列、服务端阵列控制单元、服务端解调单元组成，上行信号通过客户端的调制器调制信号光源，所述信号光源通过服务端的成像透镜在服务端的光电器件阵列上成像，阵列控制单元根据服务器要求选取光电器件阵列的光电器件单元的输出信号，所述输出信号通过服务端解调单元提供给服务器完成TCP/IP协议数据包的协议验证；
步骤（4）客户端计算机的请求指令形成上行信号由客户端调制器调制信号光源，所述信号光源通过服务端的成像透镜在服务端的光电器件阵列上成像，服务端阵列控制单元根据服务器要求选取光电器件阵列的光电器件单元的输出信号，所述输出信号通过服务端解调单元提供给服务端的服务器解释执行。
或：
所述的一种利用照明光源传输信息的方法，其特征在于，包括：
步骤（3）客户端的光电器件是光电器件阵列，照明光源通过客户端的成像透镜在客户端光电器件阵列上成像，客户端阵列控制单元根据要求选取光电器件阵列的光电器件单元的输出信号，所述输出信号通过客户端解调单元解调由计算机接收，同时形成上行信号，上行信号通过客户端的上行信号发送单元由服务端的上行信号接收单元接收并提供给服务端的服务器完成TCP/IP协议数据包的协议验证；
步骤（4）客户端计算机的请求指令形成上行信号由客户端的上行信号发送单元发送至服务端的上行信号接收单元，并由服务端的服务器解释执行。
进一步，步骤（3）客户端的上行信号发送单元是由调制器和信号光源组成的上行信号发送单元，相应的服务端的上行信号接收单元由成像透镜、光电器件阵列、阵列控制单元、解调单元组成，上行信号通过客户端的调制器调制信号光源，所述信号光源通过服务端的成像透镜在服务端的光电器件阵列上成像，服务端的阵列控制单元根据服务器要求选取光电器件阵列的光电器件单元的输出信号，所述输出信号通过服务端的解调单元提供给服务器完成TCP/IP协议数据包的协议验证；
步骤（4）客户端计算机的请求指令形成上行信号由客户端的调制器调制信号光源，所述信号光源通过服务端的成像透镜在服务端的光电器件阵列上成像，服务端的阵列控制单元根据服务器要求选取光电器件阵列的光电器件单元的输出信号，所述输出信号通过服务端的解调单元提供给服务端的服务器解释执行。
或：
进一步，所述上行信号发送单元是无线发射单元，上行信号接收单元是无线接收单元。
再进一步：所述上行信号发送单元是无线收发单元，上行信号接收单元也是无线收发单元。
步骤（3）客户端的上行信号发送单元是WiFi的无线发射单元，相应的服务端的上行信号接收单元是WiFi的无线接收单元，上行信号通过客户端的WiFi的无线发射单元发送至服务端，通过服务端的WiFi的无线接收单元接收上行信号并提供给服务器完成TCP/IP协议数据包的协议验证；同时通过WiFi发送下行信号补充照明光源不稳定的情况。
步骤（4）客户端计算机的请求指令形成上行信号通过客户端的WiFi的无线发射单元发送至服务端，通过服务端的WiFi的无线接收单元接收上行信号并提供给服务器由服务器解释执行。
一种光电IP寻址方式共同完成TCP/IP协议数据包的传送的方法：一种利用照明光源传输信息的方法，其特征在于，包括：
（1）有服务端和客户端，服务端的服务器获取网络信号，即TCP/IP协议数据包；
（2）服务端的下行信号输入调制器，由调制器调制照明光源形成调制光线；
（3）照明光源通过客户端的成像透镜在光电器件阵列上成像，光电器件阵列的光电器件单元的信号输出通过解调由IP寻址单元寻址提供给客户端计算机，客户端计算机形成上行信号，上行信号通过客户端的上行信号发送单元由服务端的上行信号接收单元接收并提供给服务端的服务器完成TCP/IP协议数据包的协议验证；
（4）客户端计算机的请求指令形成上行信号由客户端的上行信号发送单元发送至服务端的上行信号接收单元，并由服务端的服务器解释执行。
本发明的有益效果是：利用照明光源传输信息，特别是利用照明光源连接互联网络，通过无线发射单元或信号光源传送上行信息，实现多个客户端的同时使用，通过光电阵列和成像透镜进一步提高信息传输速度和容纳更多的客户端，另外采用光电及无线互补方案满足高速下行及网络稳定。
附图说明
图1为本发明采用调制器调制照明光源的供电电源传输信息的实施方案。
图2为本发明采用外光调制器件调制光线实现信息传输的实施方案。
图3本发明客户端光电器件采用成像透镜和光电器件阵列的原理图。
图4为光电器件阵列原理图。
图5本发明服务端采用成像透镜和光电器件阵列、客户端采用信号光源的实施方案原理图。
图6本发明服务端和客户端都采用成像透镜和光电器件阵列的实施方案原理图。
图7为本发明采用成像透镜和光电器件阵列方案加装自动对焦的示意图。
图8为本发明采用成像透镜和光电器件阵列方案增加色散器件的原理图。
图9为图8实施方案中色散器件为棱镜。
图10为图8实施方案中色散器件为光栅。
图11为本发明照明光源（采用调制器调制光源的供电电源）、无线互补方式传输信息的实施方案。
图12为本发明照明光源（采用外光调制器件调制光线）、无线互补方式传输信息的实施方案。
图13为本发明客户端光电器件采用成像透镜和光电器件阵列、无线互补方式传输信息的实施方案。
图14为一种调制信号的方式。
图15为另一种调制信号的方式。
图16为一种调制方法线路框图。
图17以4*4光电器件阵列为例说明一种IP寻址方式实现通讯的实施方案（客户端）。
图18为图17实施方案服务端的实施方案。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明采用调制器调制照明光源的供电电源传输信息的实施方案。系统由服务端和客户端组成，服务端至少包括调制器101和照明光源，另外还有服务器、无线接收单元；客户端至少包括光电器件和解调单元102，另外还有使用者的计算机、无线发射单元。无线发射单元即上行信号发送单元，无线接收单元即上行信号接收单元。
工作步骤是：
（1）有服务端和客户端，服务端的服务器获取网络信号，即TCP/IP协议数据包；
（2）服务端的下行信号输入调制器101，由调制器101调制照明光源形成调制光线；
（3）客户端的光电器件接收调制光线，通过解调单元102由计算机接收，同时形成上行信号，上行信号通过无线发射单元由服务端的无线接收单元接收并提供给服务端的服务器完成TCP/IP协议数据包的协议验证；
（4）客户端计算机的请求指令形成上行信号由客户端的无线发射单元发送至服务端的无线接收单元，并由服务端的服务器解释执行。
现有的调制方式有对光波（载波）的幅度、频率或相位进行键控，如ASK、FSK、PSK等。
所述服务器可以是路由器、或交换机。
所述无线接收单元可以是现有的无线WiFi的接收部分。
所述无线发射单元可以是现有的无线WiFi的发射部分。
所述解调单元可以是计算机软件也可以是硬件单元。
图2为本发明采用外光调制器件调制光线实现信息传输的实施方案。图2实施方案和图1实施方案原理一致，不同之处在于信号调制采用外光调制器件，即采用外光调制器件对照明光源的光线进行调制。外光调制是根据某些电光或声光晶体的光波传输特性随电压或声压等外界因素的变化而变化的物理现象而实现的，外光调制器主要包括：利用电光效应制成的电光调制器、利用声光效应制成的声光调制器和利用磁光效应制成的磁光调制器，采用以上外调制器，可以完成对光载波的振幅、频率和相位的调制。现有的调制方式有：①线性电光调制：所用介质折射率的变化与电场强度成线性关系（泡克耳斯效应）。常见的线性电光调制又分纵向电光调制和横向电光调制两种。纵向调制装置采用磷酸二氢钾(KDP)、磷酸二氢铵(ADP)等晶体；横向调制典型装置采用钽酸锂、砷化镓等晶体。②平方电光调制：所用介质感生的光学双折射是外加电场强度的二次函数（克尔效应）。这类介质有晶体（如钽铌酸钾）和液体（如硝基苯、溴化苯等）。
图3本发明客户端光电器件采用成像透镜和光电器件阵列的原理图。图3实施方案将光电器件用光电器件阵列替代，同时在光电器件阵列的入射光线的光路中设置成像透镜301，另外还设置阵列控制单元。成像透镜301的作用是将不同位置的照明光源在光电器件阵列上成像，如照明光源1、照明光源n，阵列控制单元的作用是根据要求提取不同位置的照明光源的像信号，所述像信号可以单独或复合提供给解调单元，由解调单元还原调制信息。阵列控制单元的作用是根据要求控制光电器件阵列中光电器件单元的信号输出，阵列控制单元可以由矩阵开关组成。阵列控制单元的控制信号可以来源于单独设置的DSP控制芯片，或来源于计算机，控制的方式如：光源单点跟踪、光源多点跟踪、光电器件单元单线程输出、光电器件单元多线程输出、光源信号分离、光源信号合成等。
工作步骤是：
（1）有服务端和客户端，服务端的服务器获取网络信号，即TCP/IP协议数据包；
（2）服务端的下行信号输入调制器，由调制器调制照明光源形成调制光线；
（3）照明光源通过客户端的成像透镜在光电器件阵列上成像，阵列控制单元根据要求选取光电器件阵列的光电器件单元的输出信号，所述输出信号通过解调单元由计算机接收，同时形成上行信号，上行信号通过无线发射单元由服务端的无线接收单元接收并提供给服务端服务器完成TCP/IP协议数据包的协议验证；
（4）客户端计算机的请求指令形成上行信号由客户端的无线发射单元发送至服务端的无线接收单元，并由服务端的服务器解释执行。
图4为光电器件阵列原理图。光电器件阵列由若干光电器件单元组成，如401为一个光电器件单元，光电器件单元401的输出端为X1、Y1，图4以4*4阵列为例，有16个输出端，分别为：（X1，Y1）、（X1，Y2）、（X1，Y3）、（X1，Y4）、（X2，Y1）、（X2，Y2）、（X2，Y3）、（X2，Y4）、（X3，Y1）、（X3，Y2）、（X3，Y3）、（X3，Y4）、（X4，Y1）、（X4，Y2）、（X4，Y3）、（X4，Y4）。另外，和光电器件阵列配合的阵列控制单元包含有矩阵开关，光电器件阵列的输出端和矩阵开关相连，通过矩阵开关可以获取光电器件阵列的任一光电器件单元的信号，所述信号可以单独或复合输出，如叠加、相减、积分、微分等。阵列控制单元的控制信号可以来源于服务器，或计算机，或DSP控制芯片。
控制的方式如：光源单点跟踪、光源多点跟踪、光电器件单元单线程输出、光电器件单元多线程输出、光源信号分离、光源信号合成等。通过阵列控制单元跟踪照明光源从而建立照明光源与光电器件阵列中某一个或多个光电器件单元之间的通讯通道。
通过阵列控制单元可以跟踪光源图像在光电器件阵列上的位置，从而选择相应的光电器件阵列的光电器件单元的信号输出，建立信号通道，通过光源的单点跟踪可以建立不同的通讯通道（如选择最强的光源），通过不同的信号通道可以实现多个客户端的连接，或通过光源多点跟踪和多线程输出可以建立多通道的大容量通讯。例如：1、假设光源1在401光电器件单元位置处成像，则由（X1，Y1）输出端输出信号，建立光源1和光电器件单元401之间的通讯通道；假设光源2在402光电器件单元位置处成像，则由（X4，Y2）输出端输出信号，建立光源2和光电器件单元402之间的通讯通道；这样不同的客户端可以跟踪不同的光源，建立自己的通讯通道，或者由阵列控制单元根据需要建立不同的通讯通道。2、同时建立光源1和光电器件单元401、光源2和光电器件单元402之间的通讯通道，由阵列控制单元控制输出（X1，Y1）和（X4，Y2）两个信号，实现两线程信号输出。
所述光电器件阵列的光电器件单元的设置密度决定获取照明光源图像的分辨率，光电器件单元的密度越大分辨率越高，越有利于分辨不同的照明光源，理论上高密度光电器件单元的光电器件阵列就是图像光电器件。
作为一种现有器件的实施方案，可以用现有数码相机的CCD或CMOS实现，特别是高速相机成像器件，可以将若干像素点合并为一个光电器件单元以便增加感光度，由阵列控制单元获取光电器件单元的信号输出。
进一步，现有的配置摄像头的电子装置，如手机、谷歌眼镜等，利用摄像头获取调制光源图像，通过解调光源图像像素点的调制信号得到传输信息。再进一步，配合电子装置自带的WiFi无线单元上传上行信息，这样就可以通过摄取被调制的照明光源上网。
图5本发明服务端采用成像透镜和光电器件阵列、客户端采用信号光源的实施方案原理图。服务端至少由照明光源、调制器101、服务器组成外，还包括光电器件阵列502、阵列控制单元503、成像透镜501、解调单元504，由光电器件阵列502、阵列控制单元503、成像透镜501、解调单元504组成上行信号接收单元；客户端包括光电器件、解调单元102、计算机、调制器505、信号光源，由调制器505、信号光源组成上行信号发送单元。与图1实施方案不同的是上行信号通过信号光源提供给服务端。
工作步骤是：
（1）有服务端和客户端，服务端的服务器获取网络信号，即TCP/IP协议数据包；
（2）服务端的下行信号输入调制器101，由调制器101调制照明光源形成调制光线；
（3）客户端的光电器件接收调制光线，通过解调单元102由计算机接收，同时形成上行信号，上行信号通过客户端的调制器505调制信号光源，所述信号光源通过服务端的成像透镜501在服务端的光电器件阵列502上成像，阵列控制单元503根据服务器要求选取光电器件阵列的光电器件单元的输出信号，所述输出信号通过解调单元504提供给服务器完成TCP/IP协议数据包的协议验证；
（4）客户端计算机的请求指令形成上行信号由客户端的调制器505调制信号光源，所述信号光源通过服务端的成像透镜501在服务端的光电器件阵列502上成像，阵列控制单元503根据服务器要求选取光电器件阵列的光电器件单元的输出信号，所述输出信号通过解调单元504提供给服务端的服务器解释执行。
阵列控制单元的控制方式采用光源多点跟踪、光电器件单元多线程输出，以满足接收众多客户端上行信号的信号光源的要求。
另外，如果服务端采用外光调制器件，其工作原理也一样。
图6本发明服务端和客户端都采用成像透镜和光电器件阵列的实施方案原理图。服务端至少由照明光源、调制器101、服务器组成外，还包括光电器件阵列502、阵列控制单元503、成像透镜501、解调单元504，由光电器件阵列502、阵列控制单元503、成像透镜501、解调单元504组成上行信号接收单元；客户端包括成像透镜301、光电器件阵列601、阵列控制单元602、解调单元102、计算机、调制器505、信号光源，由调制器505、信号光源组成上行信号发送单元。
工作步骤是：
（1）有服务端和客户端，服务端的服务器获取网络信号，即TCP/IP协议数据包；
（2）服务端的下行信号输入调制器101，由调制器101调制照明光源形成调制光线；
（3）照明光源通过客户端的成像透镜301在光电器件阵列601上成像，阵列控制单元602根据要求选取光电器件阵列的光电器件单元的输出信号，所述输出信号通过解调单元102由计算机接收，同时形成上行信号，上行信号通过客户端的调制器505调制信号光源，所述信号光源通过服务端的成像透镜501在服务端的光电器件阵列502上成像，阵列控制单元503根据服务器要求选取光电器件阵列的光电器件单元的输出信号，所述输出信号通过解调单元504提供给服务器完成TCP/IP协议数据包的协议验证；
（4）客户端计算机的请求指令形成上行信号由客户端的调制器505调制信号光源，所述信号光源通过服务端的成像透镜501在服务端的光电器件阵列502上成像，阵列控制单元503根据服务器要求选取光电器件阵列的光电器件单元的输出信号，所述输出信号通过解调单元504提供给服务端的服务器解释执行。
另外，如果服务端采用外光调制器件，其工作原理也一样。
图6实施方案可以实现众多照明光源对众多客户端计算机进行网络服务。
图7为本发明采用成像透镜和光电器件阵列方案加装自动对焦的示意图。701为成像透镜，可以是服务端的，也可以是客户端的，和成像透镜701相连的是聚焦装置，通过聚焦装置可以将照明光源或信号光源的图像聚焦成像在光电器件阵列上。
图8为本发明采用成像透镜和光电器件阵列方案增加色散器件的原理图。801为成像透镜，可以是服务端的，也可以是客户端的，802为色散器件，色散器件的作用是将成像透镜形成的图像像素按不同波长的光线进行分离，这样不同波长的光线可以分别调制携带不同的信息（即波分复用技术（WDM）），从而提高了信息传输容量，相应地，服务端的不同波长光线的调制由各自对应的调制器进行调制。色散器件有：滤色介质、棱镜、光栅等。
图9为图8实施方案中色散器件为棱镜。901为棱镜阵列，棱镜阵列即数个棱镜规则排列构成，这样棱镜色散器件可以制造的比较轻薄。
图10为图8实施方案中色散器件为光栅。1001为光栅，通过光栅的衍射将成像透镜801形成的图像像素按不同波长的光线进行分离。
图11为本发明照明光源（采用调制器调制光源的供电电源）、无线互补方式传输信息的实施方案。考虑到图1实施方案中，照明光线可能被遮住或下行信号阻塞时，可以利用无线收发单元进行信号传输，如现有的WiFi方式，这样可以实现光电及无线互补方式上网。
图12为本发明照明光源（采用外光调制器件调制光线）、无线互补方式传输信息的实施方案。考虑到图2实施方案中，照明光线可能被遮住或下行信号阻塞时，可以利用无线收发单元进行信号传输，如现有的WiFi方式，这样可以实现光电及无线互补方式上网。
图13为本发明客户端光电器件采用成像透镜和光电器件阵列、无线互补方式传输信息的实施方案。考虑到图3实施方案中，照明光线可能被遮住或下行信号阻塞时，可以利用无线收发单元进行信号传输，如现有的WiFi方式，这样可以实现光电及无线互补方式上网。对应地，服务端也设置无线收发单元。
图14为一种调制信号的方式。图中所示例为矩形脉冲调频方式，I表示脉冲值，如输入电流，或光强，一组矩形脉冲周期为t1，一组矩形脉冲周期为t2，这两个脉冲周期均小于人眼视觉暂留时间，同时，由于脉冲的占空比为1，这样照明光源通过调制后的平均光强也不会发生变化，这样人眼就观察不到调制信号的闪烁和亮度变化，图例中是3个t1周期脉冲代表0，3个t2周期脉冲代表1，即表达010，理论上，至少需要1个t1周期的脉冲表达0，至少需要1个t2周期的脉冲表达1。
另外还可以有其它周期的脉冲，除t1、t2外，继续增加t3、t4、t5……等等用来表达更多的传输码。
进一步可以调制成ASCII码进行传送。
另外脉冲波形可以是其它形式，如正玄波、异形波。
图14所示例提供了一种调制信号方式，并不限定本发明应用其它调制方式。
图15为另一种调制信号的方式。这种方式是调幅的方式，I表示脉冲值，如输入电流，或光强，i1脉冲代表0，i1脉冲的周期为t1，i2脉冲代表1，i2脉冲的周期为t2，i1、i2之间的时间间隔小于人眼视觉暂留时间，同时i1*t1=i2*t2，这样照明光源通过调制后的平均光强也不会发生变化，这样人眼就观察不到调制信号的闪烁和亮度变化。另外脉冲波形可以是其它形式，如正玄波、异形波。图15所示例提供了一种调制信号方式，并不限定本发明应用其它调制方式。
图16为一种调制方法线路框图。下行信号以二进制码的方式输入1601二选一逻辑器件，假设频率1激励源的频率代表0，频率2激励源的频率代表1，通过激励源驱动高频功率开关器件控制照明光源的双频闪烁（频率1及频率2的频率高于人眼视觉暂留频率，所以人眼观察不到闪烁），这样光源所发出的调制光线是包含二进制码的调制光线。本例提供了一种调制信号的解调方式，并不限定本发明应用其它调制解调方式。
图17以4*4光电器件阵列为例说明一种IP寻址方式实现通讯的实施方案（客户端）。本发明实施方案中图3、图6、图13所示实施方案中客户端的阵列控制单元的作用是跟踪照明光源从而建立照明光源与光电器件阵列中某一个或多个光电器件单元之间的通讯通道。采用图17所示实施方案，去除本发明实施方案图3、图6、图13所示实施方案中的客户端的阵列控制单元，将解调单元应用于每一个光电器件阵列的光电器件单元，同时设置IP寻址单元，实现基于TCP/IP协议的IP数据包通讯，由IP的标识识别不同的光源设备或客户端设备及网络地址。图17中照明光源1、照明光源2、……照明光源n的下行信号为TCP/IP协议的封装数据包，数据包对客户端设备及网络地址进行标识，照明光源通过成像透镜301在客户端的光电器件阵列1701上成像，照明光源1的成像在（X1，Y3）光电器件单元处，照明光源2的成像在（X1，Y2）光电器件单元处，1702为解调单元集合，每一个光电器件单元对应一个解调单元，光电器件阵列1701所有的输出通过1702的解调输出TCP/IP协议数据，即16个输出数据，本例中有（X1，Y3）、（X1，Y2）两个数据，其它数据为无，数据由IP寻址单元处理选择，处理选择方式有三种：1、一个照明光源服务于一个客户端，如照明光源1的（X1，Y3）输出被选择输出服务于客户端1，照明光源2的（X1，Y2）输出服务于客户端2，信号选择由封装数据包中的设备及地址标识（客户端设备及地址标识）进行选择；2、多个照明光源服务于一个客户端，如照明光源1的（X1，Y3）输出被选择输出服务于客户端1，照明光源2的（X1，Y2）输出也服务于客户端1，信号选择由封装数据包中的设备及地址标识（客户端设备及地址标识）进行选择；3、多个照明光源服务于多个客户端，并进行自适应优化调整。
图18为图17实施方案服务端的实施方案。服务端接收客户端的上行信号，采用图18所示实施方案，去除本发明实施方案图5、图6所示实施方案中的服务端的阵列控制单元，将解调单元应用于每一个光电器件阵列的光电器件单元，同时设置IP寻址单元，实现基于TCP/IP协议的IP数据包通讯，由IP的标识识别不同的照明光源设备或客户端设备及网络地址。图18中信号光源1、信号光源2、……信号光源n的上行信号为TCP/IP协议的封装数据包，数据包对服务端设备及网络地址进行标识，信号光源通过成像透镜501在服务端的光电器件阵列502上成像，信号光源1的成像在（X1，Y3）光电器件单元处，信号光源2的成像在（X1，Y2）光电器件单元处，1801为解调单元集合，每一个光电器件单元对应一个解调单元，光电器件阵列502所有的输出通过1801的解调输出TCP/IP协议数据，即16个输出数据，本例中有（X1，Y3）、（X1，Y2）两个数据，其它数据为无，数据由IP寻址单元处理选择，处理选择方式有三种：1、一个信号光源对应一个服务端，如信号光源1的（X1，Y3）输出被选择输出对应服务端1，信号光源2的（X1，Y2）输出对应服务端2，信号选择由封装数据包中的设备及地址标识（服务端设备及地址标识）进行选择；2、多个信号光源对应一个服务端，如信号光源1的（X1，Y3）输出被选择输出对应服务端1，信号光源2的（X1，Y2）输出也对应服务端1，信号选择由封装数据包中的设备及地址标识（服务端设备及地址标识）进行选择；3、多个信号光源对应多个服务端，并进行自适应优化调整。
实际应用的光电器件阵列的光电器件单元设置密度大于4*4阵列，原理和图17、图18描述的原理一致，光电器件单元的密度越大分辨率越高，越有利于分辨不同的光源，理论上高密度光电器件单元的光电器件阵列就是图像成像器件。
图17所示客户端IP寻址方式和图18所示服务端IP寻址方式共同完成TCP/IP协议数据包的传送，原理和现有的路由器原理一致，是一种光电路由设备。IP寻址的工作原理（包括本地网络寻址和非本地网络寻址）：首先看本地网络实现IP 寻址，也就是我们所说的同一网段通信过程，现在我们假设有2个主机，他们是属于同一个网段。主机A和主机B，首先主机A通过本机的hosts表或者wins系统或dns系统先将主机B的计算机名 转换为Ip地址，然后用自己的 Ip地址与子网掩码计算出自己所出的网段，比较目的主机B的ip地址与自己的子网掩码，发现与自己是出于相同的网段，于是在自己的ARP缓存中查找是否有主机B 的mac地址，如果能找到就直接做数据链路层封装并且通过网卡将封装好的以太网帧发送有物理线路上去：如果arp缓存中没有主机B的的mac地址，主机A将启动arp协议通过在本地网络上的arp广播来查询主机B的mac地址，获得主机B的mac地址厚写入arp缓存表，进行数据链路层的封装，发送数据。
图17所示实施方案中，如果上行信号由无线发射单元或WiFi的无线发射单元实现上传，上行信号数据封装包由服务端的服务器进行IP寻址选择。
图17所示客户端IP寻址方式和图18所示服务端端IP寻址方式共同完成TCP/IP协议数据包的传送的方法：其特征在于，包括：
（1）有服务端和客户端，服务端的服务器获取网络信号，即TCP/IP协议数据包；
（2）服务端的下行信号输入调制器，由调制器调制照明光源形成调制光线；
（3）照明光源通过客户端的成像透镜在光电器件阵列上成像，光电器件阵列的光电器件单元的信号输出通过解调由IP寻址单元寻址提供给客户端计算机，客户端计算机形成上行信号，上行信号通过客户端的上行信号发送单元由服务端的上行信号接收单元接收并提供给服务端的服务器完成TCP/IP协议数据包的协议验证；
（4）客户端计算机的请求指令形成上行信号由客户端的上行信号发送单元发送至服务端的上行信号接收单元，并由服务端的服务器解释执行。
Claims (10)
1.一种利用照明光源传输信息的系统，其特征是：系统包括服务端和客户端，服务端至少包括照明光源和调制器，客户端至少包括光电器件和解调单元，服务端的下行信息通过调制器加载到所述照明光源的光波中，客户端通过光电器件接收所述照明光源的光波并通过所述解调单元还原下行信息。
2.根据权利要求1所述的一种利用照明光源传输信息的系统，其特征是：服务端还包括无线接收单元，客户端还包括无线发射单元，所述无线接收单元负责接收所述无线发射单元发射的上行信息。
3.根据权利要求1或2所述的一种利用照明光源传输信息的系统，其特征是：客户端的光电器件是光电器件阵列，光电器件阵列的接收光路中设置有成像透镜，服务端的照明光源通过所述成像透镜在所述光电阵列上成像，光电器件阵列的光电器件单元的信号输出通过解调单元还原下行信息。
4.根据权利要求3所述的一种利用照明光源传输信息的系统，其特征是：系统还设置有阵列控制单元，光电器件阵列由阵列控制单元控制，所述阵列控制单元负责光电器件阵列上的照明光源的图像位置跟踪，以便获取跟踪位置的光电器件单元的信号输出。
5.根据权利要求3所述的一种利用照明光源传输信息的系统，其特征是：系统还设置有IP寻址单元，光电器件阵列的光电器件单元的信号输出通过解调单元还原下行信息并由IP寻址单元寻址提供给客户端计算机。
6.根据权利要求1所述的一种利用照明光源传输信息的系统，其特征是：服务端还包括光电器件阵列、成像透镜，客户端还包括信号光源，客户端通过信号光源向服务端发送上行信息，信号光源通过服务端的成像透镜在服务端的光电阵列上成像，由服务端的光电阵列获取信号光源的信号。
7.根据权利要求6所述的一种利用照明光源传输信息的系统，其特征是：服务端还设置有阵列控制单元，服务端光电器件阵列由服务端阵列控制单元控制，服务端阵列控制单元负责光电器件阵列上的信号光源的图像位置跟踪，以便获取跟踪位置的光电器件单元的信号输出。
8.根据权利要求6所述的一种利用照明光源传输信息的系统，其特征是：服务端还设置有IP寻址单元，服务端光电器件阵列的光电器件单元的信号输出通过解调单元还原上行信息并由IP寻址单元寻址提供给服务端的服务器。
9.一种利用照明光源传输信息的方法，其特征在于，包括：
（1）有服务端和客户端，服务端的服务器获取网络信号，即TCP/IP协议数据包；
（2）服务端的下行信号输入调制器，由调制器调制照明光源形成调制光线；
（3）客户端的光电器件接收调制光线，通过解调单元由计算机接收，同时形成上行信号，上行信号通过客户端的上行信号发送单元由服务端的上行信号接收单元接收并提供给服务端的服务器完成TCP/IP协议数据包的协议验证；
（4）客户端计算机的请求指令形成上行信号由客户端的上行信号发射单元发送至服务端的上行信号接收单元，并由服务端的服务器解释执行。
10.一种利用照明光源传输信息的方法，其特征在于，包括：
（1）有服务端和客户端，服务端的服务器获取网络信号，即TCP/IP协议数据包；
（2）服务端的下行信号输入调制器，由调制器调制照明光源形成调制光线；
（3）照明光源通过客户端的成像透镜在光电器件阵列上成像，光电器件阵列的光电器件单元的信号输出通过解调由IP寻址单元寻址提供给客户端计算机，客户端计算机形成上行信号，上行信号通过客户端的上行信号发送单元由服务端的上行信号接收单元接收并提供给服务端的服务器完成TCP/IP协议数据包的协议验证；
（4）客户端计算机的请求指令形成上行信号由客户端的上行信号发送单元发送至服务端的上行信号接收单元，并由服务端的服务器解释执行。
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