CN108352896A - 将数据嵌入到光中 - Google Patents

Abstract

信号通知设备包括：非发光元件，被安排成透射和/或反射来自发光元件的光，所述非发光元件具有分别可变的透射和/或反射，并且所述非发光元件是与所述发光元件分开的；以及控制器，被配置成控制非发光元件的透射和/或反射，以便在时间上调制所述光，并且由此将数据以人类视觉不可觉察的方式嵌入到光中；其中所述非发光元件被安排成向被容纳于与发光元件和非发光元件分开的单元中的检测设备透射和/或反射所述光，以便让所嵌入的数据被所述检测设备检测到。

Description

将数据嵌入到光中

技术领域

本发明涉及光的调制，以便将数据嵌入到光中。

背景技术

编码光涉及借以将数据调制到由光源，诸如基于LED的光源，发射的光中的技术。这样，数据可被称为嵌入到来自光源的光中。例如，数据可被调制到由诸如基于LED的照明器那样的照明器发射的照明中。因此，除了提供照亮环境的照明以外（为此目的，光源可能已经存在于所述环境中），光源还充当能够传送数据到编码光的适当接收器的发射器。调制典型地以足够高的频率执行，使得尽管所述照明是在可见光谱中，但所述调制是人类视觉不可觉察的。即，所以用户只感知总的照明，而没有感知数据被调制到该照明中的效果。

数据借助于诸如幅度键控或频移键控那样的技术被调制到光中，由此调制的性质（例如，幅度或频率）被使用来代表信道码元。调制典型地牵涉到编码方案，以将数据比特（有时，称为用户比特）映射到这样的信道码元上。一个例子是常规的曼彻斯特(Manchester)码，它是二进制码，由此数值0的用户比特以低-高脉冲的形式被映射到信道码元上，以及数值1的用户比特以高-低脉冲的形式被映射到信道码元上。另一个例子是最近开发的三元曼彻斯特（Ternary Manchester）码。

有许多已知的技术，用于在接收侧检测和译码编码光。例如，编码光可以通过使用经常被集成在类似移动电话或平板电脑那样的移动设备中的、日常的 “滚动快门”型照相机而被检测。在滚动快门型照相机中，照相机的图像捕获单元被划分成多条线（line）（典型地，水平线，即行），它们被顺序地逐条线地曝露。也就是，为了捕获给定的帧，第一条线被对目标环境中的光曝露，接着，在稍微以后的时间在序列中的下一条线被曝露，等等。典型地，该序列依次“滚动”通过所述帧，例如，按行从顶部到底部，从而称为“滚动快门”。当被使用于捕获编码光时，这意味着，在一个帧内的不同线在不同的时间捕获所述光，因此，如果线速率（line rate）相对于调制频率足够高，则在调制波形的不同相位处捕获所述光。因此，可以检测光中的调制。如果帧速率相对于调制频率足够高，则编码光也可以通过使用全局快门照相机检测，或通过使用具有适当的采样速率的专用的光电元件检测。

支持编码光信号的传输的照明器能够使许多感兴趣的应用实现。

例如，被嵌入在由光源发射的照明中的数据可包括该光源的标识符。这个标识符然后可以由遥控单元检测，然后被使用来识别光源，以便经由反向信道，诸如RF反向信道，远程地控制它。例如，遥控单元可以采取运行遥控应用（或，“app”）的智能电话或平板电脑的形式，在这种情形下，光传感器可以是装置的内建的照相机。所述app通过使用照相机检测标识符，然后经由RF接入技术，诸如Wi-Fi、ZigBee或蓝牙，使用这个标识符来寻址所述光源。

在另一个例子中，所述标识符可被使用于导航，或提供其他的基于位置的信息或功能性。这是通过提供在光源的标识符与光源的已知位置之间的映射，和/或与位置相关联的其它信息而达到的。在这种情形下，（例如，通过内建照相机）接收光的装置，诸如移动电话或平板电脑，可以检测嵌入的标识符，并且使用它来（例如，在通过诸如互联网那样的网络访问的位置数据库中）查找对应的位置和/或被映射到标识符的其它信息。查找装置的位置的目的可以是帮助所述装置的用户导航，例如，找到他或她的贯穿大的建筑物或综合性建筑（诸如医院）的路；和/或确定所述装置是否被授权访问某些基于位置的服务，诸如控制特定房间中的照明的能力。或者在将其它信息映射到标识符的情形下，这可被使用来查找与光源被部署的位置有关的信息，诸如以查找关于在博物馆的某个房间或地带中博物馆展览的信息。

在再一个应用中，除了仅仅标识符以外的信息可以被直接编码到光中（与根据被嵌入在光中的ID进行查找相反）。因此编码光可被用作为对广播可能希望用于正在讨论的应用的任何任意数据内容的、基于无线电的手段的替换方案（或补充）。

发明内容

在现有的系统中，为了创建编码光，通过调制由光源发射的光的量而对所述光进行调制。然而，这里认识到，这并不是实现编码光的唯一可能的方式。例如，可能希望能够把数据嵌入到来自预先存在的或自然地发生的光源的光中，由此发射的光本身不能在发射点处被调制。

按照这里公开的一方面，提供了信号通知设备，其包括被安排来透射和/或反射来自发光元件的光的非发光元件，其中所述非发光元件具有分别可变的透射和/或反射。所述非发光元件与所述发光元件是分开的，至少因为所述非发光元件与所述发光元件没有一起容纳在任何相同的单元中（以及在实施例中两个都完全不会必然地被容纳在任何单元中）。而且，所述设备包括控制器，其被配置成控制所述非发光元件的透射和/或反射，以便在时间上调制所述光，由此将数据以人类视觉不可觉察的方式嵌入到光中。所述非发光元件被安排成朝向被容纳在与所述发光元件和非发光元件分开的单元中的检测设备透射和/或反射所述光，以便让所述嵌入的数据被检测设备检测到。

对于采取任何的各种各样形式的信号通知设备，这可以有许多可能的应用。在各种实施例中，发光元件可以是人造光源，或可以是太阳或另外的自然发生的光源。在特别有利的应用中，所述光包括照明由用户占用的环境的环境光，例如，来自太阳的日光或来自照明器的照明。非发光元件可以是以下的任一项（施加在以下任何一项上的改装的层）：窗户、或日常物品（诸如用户终端、厨房器具、家具制品、建筑物、汽车或衣服制品或其它可穿戴制品）的表面；或路标、广告牌、或其它标牌。例如，房间中窗户的透射率可被调制成用信号通知房间的ID，例如，以便帮助用户在所述建筑物导航、或查找关于房间或位置的特定于位置的信息，或有条件地提供对基于位置的服务的访问。作为另一个例子，发光元件可以是照明器，以及非发光元件可以是在照明器的表面上改装的改装层（例如，箔或薄膜），以便把编码光功能性添加到本身未配备有这种能力的“遗留的”照明器上。或者，在诸如电视屏、计算机监视器、膝上型电脑或平板电脑那样的器具上的显示屏幕的前面层的反射（反射来自太阳或照亮环境的一个或多个照明器的环境光）可被调制成用信号通知所讨论的器具的标识符，使得诸如智能电话或平板电脑那样的移动用户设备可以控制器具或与器具配对。或者，作为另一个例子，电视屏的反射可被调制成用信号通知附加的信息，例如相关的内容，诸如EPG（电子节目指南）。在实施例中，这可以再次地借助于在屏幕上的改装层而达到。

因此，如例示的，在实施例中，光可以具有是人类用户可觉察的主要功能，以及所述数据的嵌入可以是用户不可觉察的辅助功能。例如，主要功能可以是照亮由用户占用的环境（来自照明器的光）。替换地，主要功能可以是提供视觉上可觉察的信息给用户，其是不同于所述数据的信息。

虽然现有的编码光确实常常使用预先存在的光源，诸如用于照亮房间的照明器，但这里应当认识到，这仍旧有浪费，因为发射的光水平的快速调制（例如，接通和关断）仍旧耗费相当大量的额外功率。另一方面，切换另一非发光元件的透射或反射所需要的功率耗费相对较小的额外功率。因此，通过使用已经为另一用途而存在的预先存在的光源，而且调制某个被适当安排的非发光元件的透射和/或反射、而不是调制来自光源本身的光的发射，于是，这只需要相对较小量的额外功率以便把嵌入的数据加到来自光源的光。

优选地，发光元件并不在它发射的光中嵌入数据，使得以将数据嵌入到光中为目的的仅有的调制是通过非发光元件的透射和/或反射的所述调制。

在实施例中，非发光元件是与发光元件分开的，因为它并不附着到发光元件，也不附着到容纳发光元件的任何单元，也不是布置在发光元件上的任何覆盖。在实施例中，发光元件是与非发光元件以在发光元件与非发光元件的任何两个相应点之间不小于10cm的空气或自由空间间隔开的，使得光在被非发光元件透射和/或反射之前传播通过所述空气或自由空间。在实施例中，间隔可以是分别在所述两个元件上的任何两个点之间不小于50cm、不小于1m、不小于2m、不小于5m或不小于10m。

为了避免疑问，应当指出，这里的术语透射是在光透射或透射率的意义下使用的，即，穿过介质的光的通过，或某个元件让光穿过的程度（而不是信号的发射或初始发出）。为了避免混淆，传达信号的过程在这里称为用信号通知（signalling）。还应当指出，为了本公开的目的，“透射”和“透射率”可互换地被使用，是指光经过材料的通过的任何度量；类似地，“反射”和“反射率”可互换地被使用，是指当光入射到那个表面时改变方向离开材料的表面返回的光的任何度量。

优选地，非发光元件的透射和/或反射率是可变的，因为跨非发光元件的区域，所述透射和/或反射可以仅仅均匀地变化，使得通过在时间上跨所述区域而均匀地变化透射和/或反射而执行所述调制。也就是，在所谓的非发光元件的透射或反射是变化的，以便在时间上调制所述光等等的场合下，这优选地意味着，在给定点处的透射或反射是可变的，以及所述调制包括在非发光元件的同一个区域内一起变化每个给定点的透射和/或反射（与通过在使用不同的离散相邻元件（具有互相不同的反射或透射率）之间切换来进行调制相反）。

在实施例中，调制只包含在时间上跨整个所述区域而均匀地变化透射或反射。在这方面的具体的实施例中，非发光元件可以是单个均匀的介质（例如，“电子皮肤”），不带有透射或反射中的空间变化，即，是连续元件，而不是并排的离散的相邻元件。

替换地，非发光元件可包括多个不同的分段（离散的空间区域），每个具有可独立地变化的透射和/或反射；以及控制器可被配置成控制每个所述分段的透射和/或反射，以便调制由每个分段透射的和/或反射的光，且由此将不同的分量不可感知地嵌入到由不同分段中的每个分段透射的和/或反射的光中。例如，非发光元件可以是广告牌或窗户，带有以被施加到它的一个表面上（广告牌的正面或窗户的任一侧）的薄膜或箔的形式的可调光过滤器，并且这可以被划分成分段。在实施例中，所述不同的分段可以用信号通知不同的单独的信号（可独立地译码，以及各自凭本身的权利包含有意义的信息）。替换地，所述不同的分段可被协同地使用来用信号通知信息，即，借助于时间的和空间的调制一起（时间上调制的分段的图案）来用信号通知信息，使得译码器需要来自每个分段的子信号去译码。

在实施例中，非发光元件没有提供动态的可视信息（所以，仅仅是不可视的动态信息和静态的可视信息，诸如在广告牌上的）。在实施例中，非发光元件是非像素化的元件，即，非矩阵元件。

在实施例中，所述光是在可见光谱内，以及控制器被配置成以超出人类视觉感知的频率执行所述调制。在实施例中，所述数据包括码元序列，所述频率是码元的码元频率，以及其中码元频率是大于或等于50Hz，优选地是大于或等于100Hz，或更优选地是大于或等于150Hz或甚至200Hz。替换地，可以通过使用在光谱的非可见部分中的光，即红外或紫外光，而使所述光不可见。

在实施例中，非发光元件可以是被布置在物品（例如家用物品）的表面上的可适形的层。在实施例中，这一层可以是改装层。

按照这里公开的另一个方面，提供了一种系统，所述系统包括：信号通知设备，其包括：非发光元件，被安排成透射和/或反射来自发光元件的光，所述非发光元件具有分别可变的透射和/或反射，并且所述非发光元件是与所述发光元件分开的，至少因为非发光元件和发光元件没有一起被容纳在任何相同的单元中；以及检测设备，被容纳在与发光元件和非发光元件分开的单元中（即，信号通知设备未容纳在任何与所述检测设备相同的单元中）；其中所述透射设备包括控制器，被配置成控制非发光元件的透射和/或反射，以便在时间上调制所述光，并且由此将数据以人类视觉不可觉察的方式嵌入到光中；以及其中所述非发光元件被安排成朝向所述检测设备透射和/或反射所述光，所述检测设备被安排成从所述光中检测所嵌入的数据。

在实施例中，所述系统可包括按照这里公开的任何例子的信号通知设备和/或检测设备。

按照本发明的另一个方面，提供了用信号通知的方法，所述方法包括：使用非发光元件透射和/或反射从发光元件发射的可见光，所述非发光元件具有分别可变的透射和/或反射，所述非发光元件是与所述发光元件分开的，至少因为非发光元件和发光元件没有一起被容纳在任何相同的单元中；控制非发光元件的透射和/或反射，以便以超出人类视觉感知的频率调制所述光，并且由此将数据以由人类视觉不可觉察的方式而不可觉察地嵌入到光中；将透射的和/或反射的光引导朝向被容纳在与发光元件和非发光元件分开的单元中的检测设备，使得所嵌入的数据被所述检测设备检测。

在实施例中，所述方法可包括按照这里公开的任何示例性特征的操作。

附图说明

为了帮助了解本申请以及显示实施例是如何付诸实施的，可以借助于例子参照附图，其中：

图1是包括信号通知设备和检测设备的通信系统的示意图，其中信号通知设备通过从源到检测设备的光的经调制的透射而用信号通知；

图2是包括信号通知设备和检测设备的另一个通信系统的示意图，其中信号通知设备通过从源到检测设备的光的经调制的反射而用信号通知；

图3示意地图解了通过光的经调制的透射而用信号通知的示例性应用；以及

图4示意地图解了通过光的经调制的反射而用信号通知的示例性应用。

具体实施方式

编码光是将信息嵌入到光中的一种技术，典型地，将信息以数据传输不打扰光源的主要功能的方式嵌入到在其他方面正常的可见光（例如，面向任务的照明、环境照明等等）。这有时也被称为可见光通信（VLC）。嵌入的信息因此对于人类观察者是不可察觉的，这是通过使用足够快速的调制频率而达到的。

嵌入的信息可以由任何光敏元件或光敏元件组检测。这例如可以是光电二极管，它是遥控器的一部分，或作为照明系统的一部分被安装在天花板中，例如，以监视单独的光贡献。这也可以是成像传感器。例如，在移动电话的照相机中的CMOS传感器，使得它可以提供对在照明系统中的单独的灯的遥控或在零售环境中提供产品或位置信息。

被嵌入在编码光中的数据可以承载任何形式的数字信息，诸如视频流，但也可以表示对于在一系列光源中间的每个光源独特的识别码。这样的ID，可以说是给光源“加标签”，使得它可被使用来例如作为位置信标。另外，这样的ID给被照明的物体加标签，使得它承载不可察觉的标识符，其例如允许移动电话提供关于物体的信息。

编码光当前是通过发光元件的调制而被产生的，所述发光元件常常是发光二极管（LED），但也可以是荧光灯或甚至于白炽灯光源，只要它可以以足够高的速率被调制即可。

编码光的概念因此已经在各种应用中与各种光源一起被有利地使用。然而，有许多环境，其中或许不一定可能或不一定希望调制所发射的光，例如，因为光源是预先存在的“遗留的”器件或自然发生的光源，其发射是不可控制的，或因为调制所发射的光将增加功率消耗，或因为提供可控制的光源将增加花费。如果动态信息仍然可以被包括在来自这样的光源的光中，则将是有利的。为了应对这个或其它考虑，下文公开了用于通过与不同地不主动产生光的表面的透射或反射率的调制相组合地使用未调制的光源而生成编码光的布置。

该思想是使用“电子纸”、“电子皮肤”或“智能窗户”型技术等等，来调制非发射表面或物体的反射率和/或透射。未调制的入射光（它可以是日光或人造光）在透射或反射后因此变为被调制的。在接收端，这个透射的或反射的编码光可以以与当前对于源自经调制光源的编码光所进行的相同的方式被检测。

用于实施调制的技术任选项包括以下技术，诸如：

*电泳术，诸如平面内电泳术，例如飞利浦电子皮肤（例如，参阅：K.-M.H. Lenssen,M.H.W.M. van Delden, M. Müller和L.W.G. Stofmeel, “Bright e-skin technologyand applications: simplified gray-scale e-paper”, J. Soc.Info. Display 19/1,第1-7页, 2011 ），或作为另一个例子，电子墨水（应当指出，电子墨水表面不能是透明的，所以它只能使用于反射）；

*电动力学（例如，参阅：Brad Benson, Qin Liu, Tim R. Koch, Jeff Mabeck, RandyL. Hoffman, Devin A. Mourey, Gregg Combs, Zhang-Lin Zhou and Dick Henze,“Reflective Full Color Electrokinetic Displays”, Proc. IDW’11, EP4-1, 2011）；

*悬浮粒子装置（例如，http://www.smartglass.com）；或

*其它已知的技术，诸如电润湿、电射流、液晶、电化学等等，或甚至微机械技术，类似Mirasol（向日葵）显示器或微百叶窗（应当指出，Mirasol不能是透明的，所以这仅仅可被使用于反射）。

以上的技术本身对于本领域的技术人员是已知的，用于可切换的窗口、数字标牌、电子读物和电子纸显示器。然而，这里认识到，它们具有用于新的应用的潜力，即，作为一种创建编码光的新方式，而且这些技术中的几种技术的切换频率高得足以在可见光谱中实现这一点，而无需让该调制对于人类视觉可感知（50Hz以上和优选地100Hz以上）。类似电子皮肤的其它技术当前仅仅可以高达约每300ms一次地被切换，这并不是不可见的、真正足够高的频率。然而，在这种情形下，可以改而通过调制在可见光谱之外的光来使调制不可见。

编码功能性可以被集成到类似智能窗口板或广告牌那样的物体的主功能性中，或者它可以通过将有源的薄膜、张贴物或皮肤施加到（可能不同地是无源的）物体而（有可能以改装的方式在后继的市场）被分别地加上。

可以通过各种这样的实施例达到的某些好处可包括，例如：

*超低功率消耗（与发光的编码光技术相比较）；

*潜在地较低的花费，因为薄膜可以在大容量卷对卷（roll-to-roll）加工中被制成，且不需要包括光源，或者薄膜可被沉积在预先存在的衬底上；

*将用信号通知的功能性加到几乎任何家用物品或其它表面的能力，例如，通过调制器具（类似电视机）的屏幕或外壳的透射或反射，或将可适形的薄膜或箔（foil）附着到物体上，因此潜在地使得任何物体能够发射信号，或甚至于被做成交互的，包括传统上的非电子物体，类似家具、装饰物等等；和/或

*更好的定位，这对于移动的物体是特别感兴趣的。也就是，从照明器发射的编码光从它照明的环境中的每个东西反射，这有时使得信号源很难定位。然而当被调制的光是已经从表面被反射过一次时，那么编码光分量没有被来自其它附近表面的显著的另外的反射遮挡。

注意：就术语的含义而论，薄膜是指被沉积在衬底上的层，而如果衬底是柔性的话，组合的衬底和层可以是箔（替换地，衬底可以是预先存在的表面，诸如日常的家用物品，其将不一定形成箔）。或者，如果所讨论的材料可被用作为衬底（具有结构的整体性），但不需要在其上沉积单独的层以达到相同的效果（在这种情形下，是调制的能力），它也将是箔。所以箔意味着包括衬底或者作为衬底的层，而一般来说层不是。还应当指出，调制元件不一定必须是箔或薄膜，例如，作为另一个替换例，可调制的透射率或反射可以是一片透明或半透明的固体材料（诸如智能窗）的积分性质。

现在参照图1到4更详细地讨论各种实施例的某些例子。

图1和2每个图示一个系统，包括：(i)包括发光元件的光源102，(ii)信号通知设备103，和(iii)检测设备108。

光源102被安排来或正巧发射光，优选地是可见光谱中的光。它可以是天然发生的光源，诸如太阳；或人造光源，诸如用于提供照明的照明器。从光源102发射的光是未调制的，因为它是恒定的或至少不具有被嵌入到其中的信息信号（“未调制”不一定排除调光等等，即，对于总的水平的伪静态调节，或不传达数据的被发射光的其它性质）。

信号通知设备103包括非发光元件104和可操作地连接到非发光元件104的控制器106。所述非发光元件104本身不发射任何光。而是，非发光元件104被安排成透射（通过）或反射至少某些从光源102朝向检测设备108的光。图1示意地图示了透射的情形，而图2示意地图示了反射的情形。控制器106可以被容纳在与非发光元件104相同的单元中，例如，在同一个器具中，或可以是分开的。正如不久更详细地例示的，非发光元件104可以采取任何的各种各样的形式，诸如窗玻璃、显示屏幕的前面层（front layer）、或在家用物品上布置（例如，改装）的柔性薄膜或箔。

非发光元件104具有可变的透射率或反射，由此，分别由非发光元件104透射的或反射的光的性质是经由从控制器106到非发光元件104的连接而可控制的。在实施例中，变化的性质是透射的或反射的光的量（即，被透射或反射的入射光的比例），但潜在地，调制的性质可以是另一个性质，诸如被透射或反射的光的极化或波长（例如，液晶可被使用来调制极化）。控制器106因此能够通过经由从控制器106到非发光元件104的连接（它可以是有线或无线连接）来调制这个性质，而将信号调制到光中。控制器106本身可以以被安排来在一个或多个处理器上运行的控制软件、或专用硬件电路或可配置的或可重新配置的硬件电路，诸如PGA或FPGA，或这些任选项的任何组合的形式来实施。

因此信号通知设备103被配置成调制由光源102发射的、原先未调制的光。在调制在下面被描述为由信号通知设备103执行的场合下，将理解，这是一种简约表达法，意指透射或反射元件104在控制器106的控制下将调制加到光中。

调制可以通过使用任何适当的调制方案来执行，调制方案是例如，诸如NRZ(非归零)的行代码、曼彻斯特(Manchester)编码或三元曼彻斯特；或通常基于各种技术的任何调制手段来执行，调制手段是诸如幅度调制、频率调制、相位调制、脉冲宽度调制、脉冲位置调制等等。还应当指出，这里提到的调制或切换不一定必须指在完全开与完全关之间的切换，即，在0%与100%的透射率之间的切换，或在0%与100%的反射率之间的切换。而是，也有可能是为了编码所述数据而在两个或更多个离散的级别之间切换，例如在80%与90%的透射率之间的切换，或在10%与20%的反射率之间的切换（其中百分数可以是所述光的任何适当的性质的百分数，例如，透射的或反射的功率或强度、或幅度、或极化中的改变）。事实上，当调制只覆盖总的透射或反射范围的一部分时，这能够允许更高的调制频率。而且，所述调制甚至不必是在离散的级别之间，而是相反人们可以按照模拟调制方案以连续可变（或有效地连续可变）的方式调制透射率或反射。

优选地，由所述光源102发射的和由所述设备103调制的光包括可见光。在这种情形下，信号通知设备103被配置成以人类视觉不可觉察的频率执行调制（仅仅由与人类观察者相比的、一个或多个检测设备可检测）。这可以意味着对于世界上的平均的用户，或所有的用户（所有可能的用户）是不可觉察的。典型地，所述信号包括一系列离散的码元，例如在常规的（二进制）曼彻斯特编码的情况中，每个码元或是通-断脉冲以代表数据内容的数值为0的比特，或是断-通脉冲以代表数据内容的数值为1的比特，或者反之亦然。在这样的情形下，为了是不可觉察的，码元频率应当高于50Hz，优选地高于100Hz，或更优选地高于150Hz，或甚至200Hz。

检测设备108包括光传感器110，诸如照相机或专用光电元件，以及可操作地被连接的译码器112，其一起被容纳在一个单元，诸如智能电话、平板电脑、膝上型电脑、专用遥控单元、或其他便携式或静止用户装置中。检测设备108被容纳在与光源102和信号通知设备108分开的单元中，即，光源102没有被容纳在与检测设备108相同的单元中（也不一定被容纳在任何单元中，例如，在太阳的情形下）。在实施例中，检测设备108的光传感器110可以是与光源102以最短的直线距离（即，在两个部件的表面上最接近的点之间）间隔开，最短的直线距离大于0.1m、或大于0.5m、或大于1m、或大于2m、或大于5m或大于10m。检测设备108被容纳于其中的单元也与信号通知设备103分开。即：信号通知设备不与检测设备108一起被容纳在同一单元中（也不一定被容纳在任何特定单元中，例如在窗户或者附着到物体外部的薄膜的情况下）。在实施例中，检测设备108的光传感器110可以与非发光元件104以最短的直线距离间隔开，最短的直线距离大于0.1m、或大于0.5m、或大于1m、或大于2m、或大于5m、或大于10m。此外，信号通知设备103可以与光源102分离，再次地不被组合到同一单元的外壳中（事实上也不一定被容纳在任何特定单元中），并且在实施例中，非发光元件104与光源102以最短的直线距离间隔开，最短的直线距离大于0.1m、或大于0.5m、或大于1m、或大于2m、或大于5m或大于10m。

信号通知设备103的非发光元件104被安排成透射或反射从光源102朝向检测设备108的光传感器110的至少某些光，以便被光传感器110捕获。在反射的情形下，在实施例中，反射优选地是漫反射或朗伯式的（lambertian）（“像涂料那样”），与镜面反射（“像镜面那样”）成对比。然而，也不排除镜面反射。还应当指出，发光元件102和非发光元件104通过空气或自由空间被间隔开，使得光在由非发光元件104进行所描述的透射或反射之前经由空气或自由空间从发光元件102行进到非发光元件104。类似地，非发光元件104和光传感器110由空气或自由空间间隔开，使得光在由光传感器110进行所描述的检测之前经由空气或自由空间从非发光元件104行进到光传感器110。事实上，编码光有时也被称为自由空间光通信。

光传感器110被安排成捕获从非发光元件104透射或反射的光。在实施例中，光传感器110可以取照相机的形式，诸如滚动快门照相机或全局快门照相机，或可以取另一种形式，诸如专用光电元件。译码器16可以以被存储在接收设备108的存储器上的软件的形式来实施，并且被安排成在接收设备的处理器上运行，或可以替换地以硬件或硬件与软件的任何组合被实施。

无论通过什么装置实施，译码器112被配置成根据许多已知技术的任何技术来译码在由光传感器捕获的光中接收的嵌入的信号。例如，检测编码光的一种方式是使用滚动快门照相机，由此图像捕获元件被划分成多条线，且每帧被逐条线地曝露，即，每个接连的线的曝露在时间上相对于前一条线偏移。因此，光的各个样本从每条线被捕获，各自代表在时间上稍微不同的点处的调制的光水平。译码器112然后组合在一帧中来自不同线的样本，以恢复所述信号或部分的信号（以及如果消息持续长于一帧，则它也将来自不同帧的部分拼接（stitch）在一起）。然而，替换地，如果帧速率或采样速率（各自地）相对于信号的码元速率是足够高的话，也有可能用其它手段检测编码光，诸如全局快门照相机或专用光电元件。用于检测编码光的技术本身在本领域是熟知的，这里将不更详细地讨论。在实施例中，本公开的用信号通知技术可以被有利地使用来发送信号，用于由常规的编码光检测手段进行检测，常规的编码光检测手段例如是在用户终端上（诸如在智能电话或平板电脑上）运行且使用用户终端的内建滚动快门照相机来捕获编码光的app。

现在相关于图3讨论光的经调制透射的某些示例性应用。

在图3上图示的情形中，光源102取太阳的形式，以及非发光元件104取具有可变透射率的透射元件的形式。具体地，在图示的情形中，透射元件104取被安装在房间300中的窗户的形式，被安排成允许来自太阳102的未调制日光进入到房间300的内部。窗户104由诸如智能玻璃那样的材料制成，它是透明或半透明的，允许光穿过，但具有可变的（和可控制的）透射率。控制器106被安排成调制窗户104的透射率，以便将信号引入到进入房间300的光中（即，房间外的光是未调制的，但是被允许通过窗户104进到房间300的光是被调制的）。控制器106（图3上未示出）可位于任何地方，且通过有线或无线装置被连接到窗户104，例如，它可被嵌入到窗框中，或可以是被布置在房间别的地方的无线控制器。

作为以上情形的一个变例，非发光元件104可以取改装的透明的或半透明薄膜的形式，可调制的透射被施加到传统的“哑”窗户的表面上。

应当指出，正如这里使用，术语“窗户”可以是指在房间300中覆盖一个孔径、而同时允许光穿过该孔径进入到房间300的任何元件。另外，房间300更一般地可以是可由人类用户占用的任何空间，窗户是在围住该空间的任何表面中。因此，窗户104可以是通过建筑物的外墙壁的常规的窗户、或是在建筑物的房顶中的天窗、或是部分被包围的空间的墙壁的窗户、或是汽车的侧窗或可开式车顶，等等。

检测设备108可以取便携式用户终端的形式，诸如智能电话、平板电脑或膝上型电脑，具有以内建照相机的形式的光传感器110，且运行实施译码器112的应用（“app”）。在这种情形下，所述应用被配置成使用照相机110来检测被加到通过窗户104进入的光的信号，以及提供相关联的功能性给用户设备108的用户302。

例如，由窗户104引入到光中的信号可包括窗户的ID、或房间300的ID或房间300所处在的建筑物的ID；以及在用户设备108上运行的app可被配置成根据检测由窗户104引入的嵌入的ID而给用户302提供基于位置的功能性。在一个这样的应用中，这个功能性可包括检测用户设备108在地图或平面布置图上的近似的位置，例如，以检测它的近似的地图坐标、或房间在建筑物内的位置或至少检测它处在哪个建筑物中。这是通过检测到在由用户设备108检测的光中嵌入的ID，然后访问位置数据库以查找被映射到所检测到的ID的信息（诸如房间300的GPS或其它这样的地图坐标，或在平面布置图上房间的位置的指示，或房间的名称或建筑物的地址）而达到的。并且/或者，如果在不同墙壁上的窗户具有不同的ID（或只有一个窗户发射ID），则在某些实施例中，甚至可以确定照相机110的取向（方向）。

为了查找这样的信息，数据库可被本地存储在移动用户设备108上，或它可被存储在服务器上（包括在一个或多个地点处的一个或多个服务器单元），以及所述应用可以经由用户设备108能够连接到的一个或多个网络（诸如互联网）来访问数据库。

替换地或另外，在数据库中的信息可包括与房间300有关的其它信息，例如，在房间中的珍藏品或展品的信息，或位置特定的广告。

作为另一个例子，嵌入的ID可被使用来检验用户设备108是否有权访问某些位置相关的服务，诸如控制房间中的公用设施（utility）的能力，类似照明、供暖和/或空调。对于这样的公用设施，今天常常有可能借助于在用户设备与公用设施的控制器之间的无线连接（例如，Wi-Fi、ZigBee、蓝牙或甚至蜂窝连接），从用户设备108控制公用设施。然而，典型地用户302应当仅仅被允许在物理地存在于房间300或所讨论的环境中，或至少在某些预定的区域内的情况下，从他或她的用户设备108控制公用设施。通常，这借助于室内定位网络来评估，但按照本申请，可以使在某个房间300或区域中用户的存在以用户设备108能够检测由窗户104用信号通知的ID或代码为条件。或者这个条件可被编程到app本身，或者可以要求app在接入被批准之前提交该代码给基于位置的服务的服务器。还应当指出，在这样的情形下，检测设备108可以替换地是专用遥控设备。

替换地或附加地，ID的不存在或存在可以指示隐私是否被保证，或 “覆盖物的幕布”是否已打开。即，如果在来自窗户的光中存在ID或其它指示器，则这可以向检测设备108指示某个动作被禁止由检测设备进行，检测设备108被配置成遵守这一点。例如，检测设备108可以取用户终端的形式，诸如智能电话或平板电脑，以及某个ID的存在或其它预定的指示器可以指示某个用户动作，诸如捕获图像（照片或视频），被禁止，用户终端110被配置成阻挡用户使用它来捕获包含ID的图像。或者，等同的效果可以从相反方向被实施：某个用户动作，诸如捕获图像（照片或视频），仅仅在ID被用户的设备108检测到时才被许可。

位置有关的服务的其它例子包括采取位置有关的付费，诸如过路费、对事件的访问、预订的产品或服务的分发等等。

作为再一个例子，窗户104的ID可被使用来寻址窗户，以便于从用户设备108经由诸如RF后向信道（例如，Wi-Fi、ZigBee或蓝牙）的后向信道控制它。例如，这可被使用来控制窗户处理，诸如控制智能玻璃窗户本身的总的透明度或颜色、或机械化的百叶窗或幕布。再次地，在这样的情形下，检测设备108可以是运行适当应用的用户设备，或可以替换地是专用遥控设备。

应当指出，窗户的例子不是属于本公开的范围内的光经调制的透射的唯一例子。例如，在另一个例子中，光源102可以取显示屏幕的形式，诸如LCD屏幕显示器，以及透射元件104可以取被施加到屏幕上的改装的薄膜的形式。在这种情形下，调制的层104并不形成屏幕104的相同单元的一部分，因为它并没有被包括在单元的外壳（保护套和外框）中，以及容纳屏幕的单元不是与这个层一起被制造或销售的。控制器106优选地被构建在与包括屏幕104的器具的其余部分相同的外壳中，但这不一定如此，而是替代地它可以是外部控制器。调制屏幕的透射率可被使用来从用户302的角度不可见地用信号通知各种可能的信息（除了提供可见的图像或视频给用户的主要功能以外）。例如，包括屏幕的器具的ID可以通过调制屏幕的透射层104的透射率而被用信号通知给用户设备108。用户设备108然后可以使用这个来寻址器具，例如，控制它，或与它组成对以经由分开的RF信道（例如，Wi-Fi、ZigBee或蓝牙）转送另外的数据。

在再一个例子中，薄膜或箔可被施加到预先存在的照明器上，以便经由简单的改装来提供编码光功能性，而不用改变现有的照明器。再次地，这可以由检测设备108，诸如用户终端（例如，智能电话或平板电脑），进行检测，以及被使用于任何的一个或多个以上讨论的各种用途，诸如室内导航、提供其它位置有关的信息、检测用户终端108是否被准许接入以控制照明器、检测与由照明器进行照明的环境相关联的隐私设置，等等。

现在相关于图4讨论光的经调制的反射的某些示例性应用。

在图4上图示的情形中，光源102取自然光源，诸如太阳的形式，或取人造光源，诸如用于照亮房间300（或它的一部分）的照明器的形式。作为例子，光源102是照明器的情形将在下面描述。非发光元件104取具有可变反射的反射元件的形式。具体地，在图示的情形中，反射元件104取屏幕的前面（面向外面的）层、或者是在制造时内建的该屏幕的正面板、或者是在屏幕的前表面上改装的薄膜的形式。容纳屏幕104的器具可以是例如，电视机、计算机监视器、平板电脑或电子阅读器；或者实际上随着在以前的“哑”器具中交互功能性的不断流行，可以是带有集成的屏幕的任何家用的或办公室的器具，诸如冰箱、咖啡桌、会议室桌子、打印机、影印机等等。再次地，控制器106优选地被构建在与包括屏幕104的器具的其余部分相同的外壳中，但这不一定如此，且它可以改而是外部控制器。

光源102和屏幕104的相对布置是使得来自光源102的未调制的光从屏幕104被反射到用户设备108的照相机（或其它光传感器）110。控制器106被配置成控制屏幕104的可变的反射率，以便将信号嵌入到反射的光中，用于由用户设备检测（例如，再次地借助于在设备108上运行的app）。

可能的使用情形类似于以上讨论的那些情形，例如，包括的器具的ID可以通过调制所述屏幕的反射层104的反射而被用信号通知到用户设备108。用户设备108然后可以使用这个来寻址器具，例如，控制它，或与它配对以经由分开的RF信道（例如，Wi-Fi、ZigBee或蓝牙）转送另外的数据。作为另一个例子，屏幕104的反射层（或事实上是改装的透射层）的调制可被使用来传达附加的内容到用户设备108，以伴随正经由屏幕104的可见输出来消费的主要图像内容。例如，器具可以是电视机，以及伴随的内容可以是与用户302当前正在观看的电视机节目或频道相关联的内容，和/或与可得到的节目或频道的范围相关联的内容。在这种情形下，用户302经由他或她的用户设备108与主要节目并行地消费这个内容。例如，这个伴随的内容可包括当前节目的概要、电子节目指南（EPG）、或交互的内容。伴随的内容可以根据在反射光中嵌入的用信号通知的链接、指针、代码或ID（例如，在用户设备108经由一个或多个网络（例如互联网）访问的数据库中）来查找；和/或伴随的内容甚至于可以明显地（直接地）被嵌入到反射的光中。

应当指出，屏幕的例子并不是属于本公开的范围内的、光的经调制的反射的唯一例子。例如，带有经调制的反射的表面可被合并到路标、广告牌、或其它标牌的表面，或在标牌或广告牌的表面上改装的薄膜或箔。例如，这可以被使用来不可见地用信号通知用户设备108可遵循或查找的链接、指针、代码或ID，以便检索与标牌有关的另外的信息（除了标牌本身的可看见的图像内容以外），诸如由广告牌所广告的产品的信息或与路标有关的安全信息。或再次地，相关的信息甚至可以明显地（直接地）嵌入到反射光中。

作为另一个例子，柔性的可适形的层，诸如具有经调制的反射的薄膜或箔可被附着到实际上任何物体的外部，甚至传统上仅仅是“哑”物体的物体，它们不同地会不具有电子功能性或至少在其他情况下不会用信号通知信息。例如，这样的层可以被沉积在各种各样物体的任何一个或多个物体的表面或部分表面上，诸如家具制品、墙壁、桌子、炊具、冰箱、冷冻机、车辆、衣服制品、陶器制品、雕像或其它装饰物、玩具、家庭宠物等等。另外，可变透射率的薄膜或箔可被加到某些物体，例如，微波炉的透明门，其光源102是当炉子被接通时照射的内部光。特别是因为低功耗，这些薄膜或箔特别适合于可穿戴的或可移动的物体（例如，加到人或衣服上的“标签”）。

将会意识到，以上的实施例仅仅是借助于例子进行描述的。

在以上的各种实施例中（在经调制的反射或透射的情形下），反射或透射元件可以是单个均匀的层或表面，即，在任何给定的时间在整个层上能够仅仅有一个反射或透射率值。或即使反射或透射元件不是单个均匀的层或表面，情形仍旧可以这样，即：其中调制仅仅是时间的，而不是空间的（这样，可以有形成图案（patterned）的或非均匀的反射率或透射率，但整个图案被在时间上一起调制，没有信息被空间地编码到该图案或非均匀性中）。

然而，替换地，也有可能表面被分段成多个离散的区域，每个分段（每个区域）的反射或透射率是单独地可变的。在这种情形下，信息可借助于特定的切换分段的序列而被编码。也就是，数据可以通过时间和空间变化一起，即空间图案的时间变化，而被编码。当每个分段的切换速度相对较低时，这种空间分布的编码可以是有利的。替换地，分开的、可单独地译码的子流可被编码到每个分段中。

应当指出：在据说非发光元件被分段的场合下，这并不意味着它是被像素化。也就是，它仍旧是非矩阵元件。在矩阵板中，每个像素可借助于至少两条线被单独地寻址：有行和列，以及在行和列的交叉点处，信号的组合确定像素的状态。在有源矩阵板中，在每个交叉点处有开关元件（典型地是晶体管）。在另一方面，对于分段，每个分段通过它本身的驱动器和它本身的相应信号被直接驱动，而不用任何开关元件将信号从公共线引导到选择的分段。所以当分段具有至少一个“本身的”引脚（第二个引脚可以是公共电极）时，在矩阵板中像素与其它像素共享它们的引脚，以及开关元件确保每个像素得到想要的数值。事实上，矩阵板典型地具有行和列驱动器，即，在给定行的所有像素之间被共享的一个驱动器和在给定列的所有像素之间被共享的一个驱动器；而分段的布置会具有一个各自的驱动器，其带有与每个分段的直接连接。

而且，矩阵的像素被规则地成形（或至少具有规则的重复布局），而在非矩阵结构中，情形不一定是这样。考虑例如其上带有名字的标牌：如果人们可以接通标牌的各个字母（即，字母作为一个整体），则那会是分段显示；而矩阵显示器会需要多个相同的、形成图案的、等距的、重复的矩阵元件来表示更复杂的形状。因此分段和像素二者都具有限定形状的轮廓，但在非矩阵显示中，这些元件没有被规则地间隔开或形成图案，而在矩阵中，它们被规则地间隔开或形成图案。

而且，虽然上文已经在调制可见光谱中的光的方面进行了大量描述，用调制的高频率作为调制借以被保持为对用户302不可见的手段，但在所有的可能的实施例中，情形并不一定是这样。替换地，调制的光可以是在可见光谱以外的，即，是红外或紫外光（在这种情形下，光源102可以只发射在可见光谱以外的光，或可以发射在可见光谱以内和以外的光，但透射或反射元件104只调制在可见光谱以外的分量）。作为另一个替换例，非可见性可以通过调制人类视觉不可见的、但仍旧可由诸如照相机或光电二极管那样的光传感器检测的光的参数（诸如极化）而达到。

还应当指出，太阳不是自然发生的光的唯一源，以及照明器也不是人造光的唯一可能的源。在其它实施例中，可以使用其它的人造的或自然的光源102，例如，生物发光的光源、化学发光的光源等等。

本领域技术人员在实践所要求保护的发明时，从对附图、公开内容和所附权利要求的研究中可以明白和实施对于所公开的实施例的其它变例。在权利要求中，动词“包括”不排除其它单元或步骤，以及不定冠词 “a”或“an”（一或一个）不排除多个。单个处理器或其他单元可以完成权利要求中所述的几个项目的功能。仅仅是某些措施在互相不同的从属权利要求中被阐述的事实并不表明这些措施的组合不能被使用来获益。计算机程序可在适当的介质上存储/分发，适当的介质是诸如与其它硬件一起提供的或作为其它硬件的一部分的光存储介质或固态介质，而且计算机程序也可以以其它形式分发，诸如经由互联网或其它的有线或无线电信系统分发。在权利要求中任何参考标号不应当被解释为限制范围。

Claims (14)

1.一种系统，包括：

非发光元件（104，204），被布置成透射和/或反射来自发光元件（102）的光，所述非发光元件具有分别可变的透射或反射，以及所述非发光元件是与所述发光元件分开的，至少因为所述非发光元件与所述发光元件没有一起被容纳在任何相同的单元中；以及

控制器（106），被配置成控制所述非发光元件的透射或反射，以便在时间上调制所述光，且由此将数据以人类视觉不可觉察的方式嵌入到透射的和/或反射的光中；

其中所述非发光元件被安排成朝向被容纳在与所述发光元件和非发光元件分开的单元中的检测设备（108）透射或反射所述光，以便让所述嵌入的数据被检测设备检测到；

其中所述非发光元件的透射或反射率是可变的，因为跨所述非发光元件的区域，所述透射或反射能仅仅均匀地变化，以使得通过跨所述区域地在时间上均匀地变化所述透射或反射而执行所述调制。

2.按照权利要求1的系统，其中所述光具有人类用户（302）可察觉的主要功能，以及所述数据的嵌入是该用户不可察觉的辅助功能。

3.按照权利要求1的系统，其中所述发光元件(102)不将数据嵌入到它所发射的光中，使得以将数据嵌入到光中为目的的仅有的调制是通过所述非发光元件(104,204)的透射或反射的所述调制。

4.按照权利要求1、2或3的系统，其中所述光是照明由用户（302）所占用的环境（300）的环境光。

5.按照任一前述权利要求的系统，其中所述发光元件（102）是人造光源。

6.按照权利要求4和5的系统，其中所述发光元件（102）是照明器。

7.按照任一前述权利要求的系统，其中所述发光元件与所述非发光元件以在发光元件与非发光元件上的任何两个相应点之间不小于10cm的空气或自由空间间隔开，使得光在被所述非发光元件透射或反射之前传播通过所述空气或自由空间。

8.按照权利要求6的系统，其中所述非发光元件（104，204）是在照明器的表面上改装的改装层。

9.按照权利要求5的系统，其中所述发光元件是显示屏，以及所述非发光元件是在显示屏上改装的改装层。

10.按照权利要求1到5或7中任一项的系统，其中所述非发光元件（104，204）是下列项之一，或在下列项上改装的改装层：

窗户；

用户终端、厨房用具、家具制品、建筑物、车辆、或衣服制品或其它可穿戴制品的表面；或

路标、广告牌或其它标牌。

11.按照任一前述权利要求的系统，其中所述调制仅仅由跨整个所述区域均匀地随时间变化所述透射或反射组成。

12.按照任一前述权利要求的系统，其中所述光是在可见光谱内，以及所述控制器被配置成以超出人类视觉感知的频率执行所述调制。

13.按照权利要求12的系统，其中所述数据包括码元序列，所述频率是码元的码元频率，以及其中所述码元频率大于或等于100Hz。

14.一种用信号通知的方法，包括：

使用非发光元件（104，204）透射和/或反射从发光元件（102）发射的可见光，所述非发光元件具有分别可变的透射或反射，以及所述非发光元件是与所述发光元件分开的，至少因为所述非发光元件与所述发光元件没有一起被容纳在任何相同的单元中，其中所述非发光元件的透射或反射率是可变的，因为跨所述非发光元件的区域，所述透射或反射能仅仅均匀地变化，使得通过跨所述区域在时间上均匀地变化所述透射或反射而执行所述调制；

控制所述非发光元件的透射或反射，以便以超出人类视觉感知的频率调制所述光以及由此以人类视觉不可觉察的方式将数据不可觉察地嵌入到所述光中；

朝向被容纳在与所述发光元件和非发光元件分开的单元中的检测设备（108）引导所述透射的或反射的光，以使得嵌入的数据被所述检测设备检测到。