电压可调谐偏振器的制作方法

政府条款

本发明是在美国国家科学基金会授予的补助金第eccs-1454188号和美国空军/空军科学研究所授予的补助金第fa9550-16-1-0272号下由政府支持进行的。政府在本发明中具有某些权利。

本公开内容涉及被应用的电压可调谐偏振器、以及用于解析超出衍射极限的偏振敏感的纳米粒子的纳米成像系统、以及用于眩光去除和用于可变曝光的摄影摄像装置系统。

背景技术：

分析各个偏振敏感的纳米粒子使得能够在空间上解析超出衍射极限的异质群体内的实际分布。然而，整体研究提供了混合平均值，各个纳米粒子的测定偏振的(polarimetric)成像可以揭示它们的取向。通过使偏振旋转以与各向异性的纳米粒子的轴对准，可以提取取向信息，从而产生其局部微环境的性质。特别地，每个单个纳米粒子的测定偏振的成像有可能确定每个组成的纳米粒子在异质分布内的精确的空间位置(nm)。然而，为了使偏振旋转，先前的实现方式利用机械方法。因此，由于固有的机械和制造限制(表面缺陷、机械摆动等)，所得图像易于产生光束偏差误差。尽管可以使用微米级的图像处理来校正光束偏差误差，但是本公开内容理论上和实验上示出这些校正在子像素级不足以准确地校正各个纳米粒子的空间位置。

在本公开内容中，提出了电压可调谐偏振器，其可以用于解析超出衍射极限的偏振敏感的纳米粒子。在一个示例中，电压可调谐偏振器与光学显微镜集成，以对超出像素极限的单个等离子体纳米粒子进行稳定地成像。在此，电压而不是机械旋转被用来动态地调谐透射偏振角并且消除光束偏差。论证了对于动态、高速测定偏振的纳米成像，可以快速地调谐透射偏振角(θ)。还示出了，与具有当图像在像素上移位时引入不可校正的误差的机械旋转的偏振器的常规设置相比，纳米成像系统导致空间稳定和可再现的测定偏振的纳米图像(从θ1至θ2)。

在另一示例中，电压可调谐偏振器与摄影摄像装置集成，以去除来自对象表面的偏振或者部分偏振的反射，以提供具有更多细节和/或对比度的图像。论证了当电压可调谐偏振器被接通并且调谐角垂直于来自要被成像的对象的反射光的偏振状态时，反射眩光被抑制并且成像的对象上的细节(例如，所写字母)被显示。电压可调谐偏振器也可以用作用于摄影目的的可变中性密度滤光片，以提供可变的透射强度和可变的曝光。

电压可调谐偏振器具有在汽车摄像装置系统、舰/船摄像装置系统、水下摄像装置系统、航班/飞机摄像装置系统、消费者电子摄像装置系统(膝上电脑、手机等)、太空梭摄像装置系统、自主摄像装置系统、监视摄像装置系统、科学摄像装置系统等中的静止和实时摄影中的应用。电压可调谐偏振器还具有传感器使能的眼镜佩戴、可调节的智能眼镜等中的应用。

该部分提供与本公开内容有关的不一定是现有技术的背景信息。

附图说明

本文中描述的附图仅出于所选实施方式而不是所有可能的实现方式的说明性目的，并且不旨在限制本公开内容的范围。

图1a是描绘在理想情况下在偏振器的旋转之后没有光束偏差的图。

图1b描绘了以不同的增量使偏振器旋转之后单个等离子体纳米棒的模拟稳定图像。

图1c是来自图1b的选择模拟图像的近视图，示出了准确的空间分布。

图2a是描绘由于偏振器的非平行性而导致的光束偏差的图。

图2b描绘了以不同的增量使偏振器机械地旋转之后单个等离子体纳米棒的模拟不稳定图像。

图2c是来自图2b的选择模拟图像的近视图，示出了子像素级的不可校正的光束偏差误差。

图3a是示例纳米成像系统的框图。

图3b是用于摄影应用的示例的框图。

图4a是电压可调谐偏振器的示例实施方式的截面分解视图。

图4b是用作强度调制器的电压可调谐偏振器的第二示例实施方式的截面分解视图。

图5a是电压可调谐偏振器的示例实施方式的图。

图5b是用作强度调制器的电压可调谐偏振器的第二示例实施方式的图。

图6a是保持用于纳米成像系统的电压可调谐偏振器的显微镜插入件的示意图。

图6b是用于保持用于摄影应用的电压可调谐偏振器的插入件的示意图。

图7a是示出电压与透射偏振轴的旋转(θ)的相关性的曲线图。为两种液晶(liquidcrystal)延迟器绘制了实验数据及其多项式拟合(底部为lc1致动电压u1以及顶部为lc2致动电压u2)。

图7b是示出关于电压可调谐偏振器的偏振性能的曲线图。具有不同偏振角的透射光强度示出了与马吕斯定律(黑线)的优异匹配。实验数据(红点)是通过在线性偏振器之后旋转电压可调谐偏振器得到的(α是偏振器的透射轴与线性偏振器的透射轴之间的角，插图)，然后将实验数据拟合至正弦函数(红线)。图中的a和b分别表示线性偏振器和电压可调谐偏振器。

图7c是示出输入功率上的均匀性的曲线图；在宽的输入功率范围上示出了不同偏振角的透射(红线，0度；绿线，30度；蓝线，60度；紫线，90度)。

图7d是示出不同波长上的均匀性的曲线图。一致的偏振性能在从710nm至770nm的宽波长(λ)范围上，其中，在插图中，第一线性偏振器(lp)的透射轴被设置成与y轴对准，并且角α是线性偏振器的透射轴与电压可调谐偏振器的透射轴之间的角。图中的a和b分别表示线性偏振器和电压可调谐偏振器。

图8a是示出电压可调谐偏振器的接通和断开切换的曲线图。在顶部曲线图中，示出了lc1的致动电压，其中，低电压电平和高电压电平是1.86v和2.88v(蓝色波形)，对应于使偏振轴关于入射光偏振从垂直(断开状态)到平行(接通状态)方向旋转。两种电压电平呈250hz方波的形式。在底部曲线图中，示出了响应时间分析。在幅度调制的电压下电压可调谐偏振器的透射光强度(红线)。第一阴影区域和第二阴影区域分别表示接通和断开切换的响应时间。

图8b是示出电压可调谐偏振器的时间性能的曲线图。在顶部曲线图中，在动态致动下示出了一个时段的透射光强度(黑点，实验数据；红线，正弦拟合)，其中，顶部插图是多个时段上的高可重复性能。在底部曲线图中，示出了用于操作lc1的致动电压(一个时段)，致动电压由与从0°至90°再返回至0°的旋转透射轴对应的19个离散电压电平施加，其中，底部插图是多个时段的致动电压。

图8c是示出时间段(即，旋转速度)与消光比之间的权衡关系的曲线图，其中，实验数据及其非线性拟合被分别绘制成红条和黑线。

图8d是示出电压可调谐偏振器能够进行高速测定偏振的纳米成像的曲线图。金纳米棒经由电压可调谐偏振器通过透射偏振轴的动态旋转来高速地成像。纳米棒的随时间变化的测量的平均强度被绘制为线，并且lc1的随时间变化的致动电压以波形绘制。插图，纳米棒暗场图像，其具有平行于(水平箭头)和垂直于(竖直箭头)其长轴(比例尺500nm)的透射偏振方向。

图9a是大视场单个纳米棒测定偏振的图像；对玻璃基板上的单个纳米棒进行成像。

图9b和图9c是示出电压可调谐偏振器的空间精度的3d图像。在图9c中，在堆叠的3d图像中示出了包括三个单个纳米棒(标记为i、ii和iii)的感兴趣的代表性区域。通过电压可调谐偏振器得到的金纳米棒的位置以青色(右堆)勾勒，示出了稳定的纳米成像。作为比较，在图9b中，通过使偏振器机械地旋转得到的金纳米棒的位置以红色勾勒，示出了大光束偏差和图像移位。绘制了棒的强度(图9c的右边)，并且纳米棒的取向信息可以分别推断为i为～53°、ii为～25°和iii为～58°(在插图和右下角中示出)。

图10是在0°偏振下的纳米图像：使用电压可调谐偏振器和机械旋转的偏振器(比例尺是1μm)两者对三个单个金纳米棒(标记为i、ii和iii)进行成像。

图11a至图11f是来自机械旋转的偏振器的来自图10的三个纳米棒在175°下的纳米图像以及相应的光束偏差误差(rmsd)。来自机械旋转的偏振器设置的所得的纳米图像在空间上被校正，因此可以将它们与来自电压可调谐偏振器的纳米图像进行比较。来自电压可调谐偏振器的纳米图像在没有任何空间校正的情况下被示出。红色十字准线指示0°下的中心像素。对于每个纳米棒，每个像素的强度被拟合成正弦函数，并且根据其归一化均方根偏差(rmsd)来计算光束偏差误差。

图12a至图12f是来自电压可调谐偏振器的来自图10的三个纳米棒在175°下的纳米图像以及相应的光束偏差误差(rmsd)。示出了在没有任何空间校正的情况下的来自电压可调谐偏振器的纳米图像。红色十字准线指示0°下的中心像素。

图13a和图13b是利用电压可调谐偏振器在接通状态与断开状态下拍摄的摄影图像。当电压可调谐偏振器接通时，来自对象的部分偏振反射眩光被去除，示出了写在对象上的字母的清晰图像。

图14a至图14d是示出用作中性密度滤光片的电压可调谐偏振器的摄影图像。对于偏振输入光，当电压可调谐偏振器的偏振角从0度调谐至90度时，拍摄图像。图像强度作为偏振器调谐角的改变的结果而变化。

图15a和图15b描述了电压可调谐偏振器的两个实施方式的结构，电压可调谐偏振器的线性偏振器由线性偏振薄膜代替，四分之一波片由四分之一波延迟器薄膜代替，以及液晶单元由使用薄膜自底向上工艺制造的液晶延迟器代替。

图16示出了用于具有最小装置厚度的液晶延迟器的自底向上的薄膜制造工艺。

贯穿附图的若干视图，相应的附图标记指示相应的部分。

具体实施方式

现在将参照附图更充分地描述示例实施方式。

在测定偏振的纳米成像系统中，由常规偏振器的机械旋转导致的光束偏差(δl)可以被定义为

其中，θ是旋转角，(x0，y0)和(xθ，yθ)是偏振器的旋转之前和之后的光束中心的空间坐标。理想地，如图1a中所看到的，不论旋转如何，xθ和yθ应当等于x0和y0。然而，在实际情况下，由于机械和制造限制而出现非零δl。其中，如图2a中所看到的，偏振器的两个光学表面之间的非平行性是主要因素之一，其中，旋转后的光束中心的空间坐标可以表示为

其中，d是成像器(例如，电荷耦合装置(ccd))与偏振器之间的距离，n是折射率，以及σ是偏振器的两个表面之间的非平行角。通过将等式(2)代入到等式(1)中，可以得到关于θ的光束偏差为

在一个示例中，假定d、σ和n分别为50mm、5arcsec(角秒)和1.45。偏振器的旋转将导致光束在成像平面处勾勒出直径为～1.1-μm的圆。对于测定偏振的纳米成像，这样的光束偏差导致显著的强度误差，其不能通过图像处理被超出衍射极限完全校正。为了更好地理解，偏振器的角旋转可以根据在斯托克斯(stokes)矢量上操作的穆勒(mueller)矩阵写出

其中，[i，q，u，v]^t是输出斯托克斯矢量，以及[is，qs，us，vs]^t是由纳米结构所散射的光的斯托克斯矢量。对于ccd，可以测量的仅是强度i以及强度i与θ的相关性，其可以表示为

同时，对于纳米成像，可以使用高斯点扩散函数来描述ccd上的强度分布

其中，ω是腰半径。在实验情况下，然后，来自ccd像素(m，n)的实际输出信号s(m，n；θ)可以由以下给出

其中，r(x，y)是像素响应函数(prf)，以及p、q分别是在x和y方向处的像素间距。由于非均匀的ccd像素响应(例如，像素到像素和像素内灵敏度变化)，r(x，y)在不同位置处不同，从而导致在偏振器的旋转期间的输出信号s(m，n；θ)中的误差。在一些情况下，可以使用图像处理来校正像素级的光束偏差误差(例如，校正像素到像素变化)。然而，即使使用理想的prf，也不能消除子像素光束偏差误差。作为典型情况，通过组合等式(2)和等式(5至7)，通过理论计算分别模拟了利用理想偏振器和机械旋转的偏振器的单个等离子体纳米棒的测定偏振的纳米图像，如图1b和图2b中所看到的。模拟结果示出了由于机械旋转的偏振器的非平行性的在微米级的显著的光束偏差(图像移位)。此外，即使使用理想的prf，子像素级的光束偏差也会改变由ccd采样的输出信号的空间分布，从而导致关于每个像素的不可避免的强度误差，如图2c中所看到的。这样的强度变化导致纳米成像中的空间不稳定性，并且因此阻碍了对各个纳米粒子的准确空间的和测定偏振的信息的解析。

图3a示出了用于解析超出衍射极限的偏振敏感的纳米粒子的纳米成像系统30。纳米成像系统30通常包括光学显微镜31、成像器32、电压可调谐偏振器33和控制器34。

光学显微镜31操作以将光投射至感兴趣的样本上。在一个示例实施方式中，光学显微镜31是来自奥林巴斯(olympus)的商业可用的ix73显微镜。在该示例中，尽管本公开内容构想了其他成像方法，但是光学显微镜31使用暗场成像方法。光学显微镜31可以配置有聚光器35、物镜36、分束器37、管透镜38和集成成像器32，例如ccd摄像装置。应理解，光学显微镜31可以包括用于将光沿着光路径定向至成像器32的更多、更少或者不同的光学部件。成像器32又捕获感兴趣的样本的图像。还预见到，成像器32可以集成到包括显微镜的其余光学部件中或者外部。在一些实施方式中，光学显微镜31可以不包括成像器。

电压可调谐偏振器33设置在光学显微镜的光路径中。例如，电压可调谐偏振器33可以被设计为插入件，以装配到显微镜31的偏振器端口或者显微镜31的其他端口中。响应于施加至其的电压，电压可调谐偏振器33在没有偏振器自身的机械旋转的情况下改变通过偏振器传播的光的偏振状态。以简单的形式，电压可调谐偏振器由在显微镜的光路径中串联对准的液晶可变延迟器对实现。

图3b示出了摄影应用的示例，其中，电压可调谐偏振器33被集成到摄影摄像装置39中。系统通常包括摄影摄像装置39、电压可调谐偏振器33和控制器34。

尽管参考了纳米成像和摄影应用，但容易理解，本文中描述的电压可调谐偏振器具有其他应用，包括但不限于用于可变曝光的中性密度滤光片。电压可调谐偏振器具有用于汽车摄像装置系统、舰/船摄像装置系统、水下摄像装置系统、航班/飞机摄像装置系统、消费者电子摄像装置系统(膝上电脑、手机等)、太空梭摄像装置系统、自主摄像装置系统、监视摄像装置系统、科学摄像装置系统等中的静止和实时摄影的应用，以及在传感器使能的眼镜佩戴、可调节的智能眼镜佩戴等中的应用。

图4a和图5a描绘了电压可调谐偏振器33a的第一示例实施方式。在该示例中，电压可调谐偏振器33a具有紧凑的夹心结构，其包括两个可变液晶延迟器41、两个λ/4消色差聚合物延迟器膜42(即，四分之一波片)和高对比度线性偏振膜43。更具体地，第一四分之一波片42a被配置成接收来自光学显微镜的光。第一液晶延迟器41a被定位成与第一四分之一波片42a相邻，并且被配置成接收穿过第一四分之一波片42a的光。线性偏振器43具有入射表面和出射表面。线性偏振器43的入射表面与第一液晶延迟器41a相邻，并且因此接收穿过第一液晶延迟器41a的光。线性偏振器43的出射表面与第二液晶延迟器41b相邻。第二液晶延迟器41b接收穿过线性偏振器43的光。最后，第二四分之一波片42b被定位成与第二液晶延迟器41b相邻，并且被配置成接收穿过第二液晶延迟器41b的光。

线性偏振膜43的透射轴和聚合物延迟器膜42的快轴两者关于x轴平行，而液晶延迟器41的快轴以与x轴所成的四十五度或四十五度的奇数倍对准，如图5中所看到的。也就是说，线性偏振器43的透射轴与第一四分之一波片42a的快轴以及第二四分之一波片42b的快轴平行。第一液晶延迟器41a的快轴存在于与线性偏振器43的透射轴平行的平面中，但是以与线性偏振器43的透射轴所成的四十五度或四十五度的奇数倍对准。同样，第二液晶延迟器41b的快轴存在于与线性偏振器43的透射轴平行的平面中，但是以与线性偏振器43的透射轴所成的四十五度对准。通过在液晶延迟器41a、41b上施加幅度调制的电压，光学有源偏振器33的偏振透射轴可以以微秒至毫秒的响应时间在从0度至180度的范围内旋转。

图4b和图5b描绘了用作强度调制器的电压可调谐偏振器33b的另一示例实施方式。在该示例中，偏振器33b包括三个光学元件：四分之一波片42c、液晶延迟器41c和薄膜线性偏振器43。四分之一波片42c被配置成接收入射在其暴露的表面上的光。液晶延迟器41c被定位成与四分之一波片42c相邻，并且被配置成接收穿过四分之一波片的光。线性偏振器43被定位成与液晶延迟器41c相邻，并且被配置成接收穿过液晶延迟器41c的光。更具体地，线性偏振器43的透射轴与四分之一波片42c的快轴平行，并且液晶延迟器41c的快轴存在于与线性偏振器43的透射轴平行的平面中，但是以与线性偏振器43的透射轴所成的四十五度或四十五度的奇数倍对准。因此，这种设计使所需的光学元件的数量最小化，同时提供了与低成本和紧凑的占用空间相结合的高透射率。其特别适合用于在例如显微镜和ccd摄像装置的成像系统中使用。其还适用于具有高空间精度和快速响应时间的各向异性的纳米/微结构的精密测定偏振的成像。

电压可调谐偏振器33a、33b的两个实施方式都可以在具有高消光比的相对宽的波长上操作，并且在大的输入功率范围上进行均匀透射。另外，电压可调谐偏振器33a、33b还与圆形和椭圆形偏振调制兼容，从而提供用于对各向异性纳米/微结构进行成像的多功能平台。

在一个示例中，电压可调谐偏振器33由装配到光学显微镜31的偏振器端口中的插入件60实现。插入件60包括盖61和基座62，如在图6a中所看到的。插入件包括用于使来自显微镜的光穿过的标准的一英寸(但是不限于一英寸)光学窗口63。电压可调谐偏振器33被定位在插入件60的光学窗口63中。盖61用于当耦接至基座62时保护偏振器33。在一个示例中，尽管也构想了其他附接方法，盖61仍使用紧固件紧固至基座62。插入件60还可以包括用于布线连接的两个槽。

在另一示例中，电压可调谐偏振器33实现为装配到摄影摄像装置系统中的插入件65，如图6b中所示。插入件65包括用于安装至摄影摄像装置上的外部适配器环结构66和用于固定电压可调谐偏振器的内部保持环结构67。插入件65还可以包括用于连接至摄像装置本体并且传输电压信号的接触电极。

继续参照图3，控制器34在操作上耦接至电压可调谐偏振器33并且将电压供应至电压可调谐偏振器33。在一个实施方式中，由控制器34向电压可调谐偏振器33的可变液晶延迟器41提供幅度调制的电压信号。例如，通过经过两通道函数发生器(例如，afg2225、instek)施加不同的电压电平来控制液晶延迟器41的相位延迟。如果两个液晶延迟器41具有相同的延迟(δ)，则电压可调谐偏振器的透射偏振角可以旋转2/δ。

对于两个示例实施方式，控制器34实现为微控制器。应当理解，用于控制器34的逻辑可以以硬件逻辑、软件逻辑或者硬件和软件逻辑的组合来实现。在这点上，控制器34可以是或者可以包括数字信号处理器(dsp)、微处理器、微控制器、反馈传感器或利用实现上述方法的软件进行编程的其他可编程装置中的任一个。应当理解，可替选地，控制器是或者包括其他逻辑装置，例如现场可编程门阵列(fpga)、复杂可编程逻辑装置(cpld)或专用集成电路(asic)。当陈述控制器34执行功能或者被配置成执行功能时，应当理解，控制器34被配置成利用适当的逻辑(例如，以软件、逻辑装置或其组合)来执行功能。

为了实现纳米成像和摄影的最佳性能，首先系统地表征了消光比、功率和波长相关性。可以通过在液晶延迟器上施加电压来实现透射偏振轴的角旋转。图7a给出了电压与透射偏振轴的旋转(θ)的相关性，示出了在θ从0°至180°内的优异线性。为了进一步表征，电压可调谐偏振器33被放置在线性偏振器之后以测量透射光强度。最初将这两个偏振器的透射轴之间的角(α)设置为正交的。如图7b所示，当致动电压增加时，经透射的强度从最小值变化至最大值，然后减小至最小值。注意，旋转相关的强度与cos(2α)直接地成比例，这与马吕斯定律(malus’slaw)(黑色虚线)非常一致。同时，如图7c所示，对于透射偏振轴的给定角(例如，0°，红线)，电压可调谐偏振器33在大输入功率范围上表现出均匀的透射。另外，通过结合光谱仪使用白光，还研究了在不同波长(λ)下的α(两个偏振器的透射轴之间的角)相关的透射(图7d)。其示出了电压可调谐偏振器可以在宽的波长范围上操作。然而，当使用与目标波长范围对应的适当的光学元件时，电压可调谐偏振器的操作不限于该范围。

接下来，在幅度调制的电压下论证电压可调谐偏振器33的时间性能。图8a示出了电压可调谐偏振器33的接通和断开切换(即，从关于入射光偏振的垂直方向至平行方向旋转θ)。在图8a顶部中示出了关于液晶延迟器之一的致动电压，以及在图8a底部中示出了关于经透射的强度的信号。可以看出，接通(蓝色区域)和断开(橙色区域)切换两者表现出快速响应时间，示出了透射偏振角的高速旋转的巨大潜力。然后，图8b示出了电压可调谐偏振器的透射偏振轴的连续旋转。致动电压信号包括19个离散电压电平(对应于从0°至90°再返回至0°的偏振方向)(图8b，顶部)。透射光强度同时由示波器记录，并且与正弦函数非常吻合(图8b，底部)，指示电压可调谐偏振器对电压控制的响应良好。此外，在长时间段上没有观察到明显的性能波动(图8b，插图)，使系统成为具有高可重复性的长期成像应用的良好候选。此外，还可以以消光比为代价提高透射偏振旋转速度。用于参照，图8c给出了消光比与每个电压信号的时间段的相关性，反映了性能与旋转速度之间的权衡关系。

随着纳米成像系统的时间性能的确认，利用电压可调谐偏振器获取锚定的单个金纳米棒的测定偏振的图像。图像是在0°(平行于纳米棒)和90°(垂直于纳米棒)的θ下拍摄的(图8d)。成像设置包括之后有电压可调谐偏振器的暗场显微镜和ccd摄像装置。电压控制(图8d，蓝色波形)和从ccd获取的图像被自动化以实现高速致动。然后利用图中绘制的强度变化(红线)来分析所选的顺序图像(图8d，插图)。可以看出，提出的纳米成像系统30能够可靠地将透射偏振方向从0°(插图，左和右)改变为90°(插图，中间)。

对于纳米成像应用，然后在包含大量锚定的金纳米棒的大视场上论证了大规模精密测定偏振的成像能力，如图9a中所看到的。对纳米棒进行成像，并且利用机械旋转的偏振器(图9b)和可调谐偏振器(图9c)两者来跟踪它们的位置。由于电压可调谐偏振器没有在整个偏振角范围上引起显著的移位，因此在图9c中可以看到，纳米棒贯穿透射偏振轴的旋转保持它们的绝对位置(青色迹线)(示出为纳米棒的强度变化)。相反地，通过图9b中的红色螺旋迹线来证明机械旋转的偏振器的图像不稳定性，并且最大光束偏差误差高达微米。如图9c中所看到的，还测量了金纳米棒的偏振(θ)相关的散射强度(标记为i、ii和iii)，从中可以提取准确的位置信息和面内偏振信息(分别对于i为～53°、对于ii为～25°以及对于iii为～58°，如插图和右下角中所示的)。

通过将电压可调谐偏振器与机械旋转的偏振器进行比较，在图10至图12中示出了超出像素极限的空间稳定性。利用指示中心像素的红色十字准线示出了使用机械旋转的偏振器和电压可调谐偏振器的单个金纳米棒(由红色箭头指示)在0°(图10)和175°下的图像。为了定量比较，对于机械旋转的偏振器和电压可调谐偏振器两者在像素的测量强度与拟合正弦函数之间计算每个像素的均方根偏差(rmsd)(图12)。作为子像素空间稳定性的结果，利用电压可调谐偏振器的纳米图像示出了显著较小的rmsd，指示与正弦函数的较好拟合。另外地，与机械旋转的偏振器相比，该较小的rmsd指示了跨图像的所有像素的纳米棒的更准确的测定偏振的信息。

对于摄影应用，在图13中论证了电压可调谐偏振器的防眩光能力。在此应用中，电压可调谐偏振器作用以减少经部分偏振的散射/反射，以提供具有更多细节的更好的成像质量。当断开偏振器时，由于反射，字母无法清晰地可见。在以适当的电压接通电压可调谐偏振器之后，反射被抑制并且因此字母可见。由于液晶的快速响应时间，这样的抑制被实现在微秒至毫秒的量级上。

图14论证了另一示例摄影应用，其中，电压可调谐偏振器用作用于线性偏振的入射光的在摄像装置前方的中性密度滤光片。当偏振器以90度的整体调谐角进行调谐时(作为示例，以从0度至90度的调谐角拍摄四个图像)，透射强度从最大值变化至最小值，从而允许图片被拍摄有可变的曝光量。

在电压可调谐偏振器的示例实现中，包括基于玻璃的线性偏振器、液晶延迟器和四分之一波片的商业可用的零件被用于制造电压可调谐偏振器。

在旨在使装置厚度最小化的替选制造方法中，基于玻璃的线性偏振器可以由商业可用的聚合物薄膜偏振器(例如，180μm)代替。四分之一波片可以由薄膜四分之一波延迟器(例如，75μm)代替。另外地，如在图15a和图15b中所看到的，可以使用自底向上的薄膜制造方法来制造液晶延迟器。参照图16，首先将导电ito层沉积至玻璃基板上(例如，总厚度为1.1mm)。该ito层将用作用于向液晶施加电压的电极。随后将聚合物对准层(例如，<500nm)置于ito的顶部上。在放置间隔物(例如，<100μm)之后，然后将液晶溶液层旋涂至对准层上。然后在装置的顶部上添加另一对准层、ito层和玻璃盖，以形成完整的密封的液晶可变延迟器。利用该薄膜制造方法，装置的总厚度可以减小至若干毫米。

琼斯运算(jonescalculus)用于说明电压可调谐偏振器的可行性。图5a中的实施方式的琼斯矩阵(jonesmatrix)表示为

其中，δ是两个液晶延迟器的相位延迟。在这种情况下，根据琼斯矩阵的电压可调谐偏振器具有与线性偏振器相同的表达式，其透射轴关于x轴成δ/2角。图5b中的紧凑实施方式的琼斯矩阵表示为

其中，δ是液晶延迟器的相位延迟。在这种情况下，当将入射光设置成以任意角α偏振时，透射强度表示为

可以看出，透射强度通过相位延迟的改变来进行调制，该相位延迟具有与线性偏振器相同的特性。

为了说明和描述的目的，已经提供了实施方式的前述描述。其不旨在是详尽的或限制本公开内容。特定实施方式的各个元件或特征通常不限于该特定实施方式，而是在适用的情况下是可互换的，并且即使没有具体示出或描述也可以在所选实施方式中使用。同样也可以以许多方式变化。这样的变化不应被认为是背离本公开内容的，并且所有这样的修改旨在被包括在本公开内容的范围内。