它和传统相移式干涉仪，到底有什么不同？
如果只看软件界面，两者都可能给出波前图、面形图、PV、RMS、Zernike 系数等结果；如果只看设备外观，它们也都属于干涉测量系统。
但这些结果只是相位数据经过计算和分析后的呈现方式。真正决定两类仪器差异的，不是最终显示哪些数据，而是：
相位信息是按时间顺序采集，还是在同一瞬间同时采集。
一、干涉仪到底在测什么？
干涉仪表面上是在看条纹，但它真正关心的，不是“条纹好不好看”，而是条纹背后的 相位差 和 光程差。
光是一种波。
既然是波，就有波峰、波谷和周期。当两束光在同一个位置相遇时，它们会发生叠加：
如果两束光的波峰和波峰相遇，它们会互相增强，表现为更亮；
如果一束光的波峰正好遇到另一束光的波谷，它们会互相抵消，表现为变暗。
这就是干涉条纹最基本的来源。
但对干涉仪来说，只知道“亮”和“暗”还不够。它真正要从条纹中反推出的是：
参考光和测试光之间的光程差发生了什么变化。
在干涉仪里，通常会有两束光：
一束光从参考面反射回来，可以理解为“标准光”；
另一束光从被测面反射回来，可以理解为“带有被测信息的光”。
如果被测表面非常理想，测试光和参考光之间的光程差就很规则，形成的条纹也比较规则。
如果被测表面存在高低起伏，测试光返回时走过的光程就会发生变化，条纹也会随之改变。
所以，干涉仪能够测量微小面形误差的根本原因可以概括为：
光程差变化
↓
相位差变化
↓
干涉条纹明暗变化
↓
反推出波前或面形误差
很多客户刚接触干涉仪时，会把它理解成一台“看表面高低的设备”。这个理解不算错，但还不够完整。
从光学角度看，干涉仪测到的是：
实际波前相对于理想波前的偏离。
一个理想光学系统或者理想反射面，应该让光形成规则的平面波或球面波；而真实的光学表面会有加工误差，真实的镜头系统会有装调误差和残余像差，于是实际返回的波前就会相对理想波前发生偏离。
这个偏离，就是干涉仪要测出来的东西。
负值波像差示意图
这一步非常关键。
因为只要理解了“干涉仪测的是波前偏离”，后面就能理解：传统相移式干涉仪和动态干涉仪的区别，其实不是“测什么”的区别，而是“怎么把相位信息采集出来”的区别。
二、为什么一张干涉图还不够？
很多人会有一个直觉疑问：
既然干涉条纹已经出现了，为什么不能直接根据一张条纹图算出表面形状？
问题就在于：
一张干涉图只告诉我们亮暗，但亮暗和相位不是一一对应关系。
比如某个点显示为中等亮度，它可能处在从亮到暗的过程中，也可能处在从暗到亮的过程中。单看这一张图，很难判断它到底对应哪一个相位状态。
这就像你只看到钟摆在中间位置，却不知道它是在向左摆，还是向右摆。
所以，要准确计算相位，传统相移式干涉仪会人为制造几个已知的相位状态，然后连续采集几张图。
最常见的理解方式是四步相移：
第 1 张图：0° 相位状态
第 2 张图：90° 相位状态
第 3 张图：180° 相位状态
第 4 张图：270° 相位状态
通过同一个像素点在这几张图里的亮度变化，就可以反推出这个点真正的相位。
这里要注意：
这几张图不是直接用来判断零件好坏，而是用来恢复每个像素点的相位。
相位恢复出来以后，软件再进一步得到波前图、面形图、PV、RMS、Zernike 等结果，最后才用于判断零件是否合格。
三、传统相移式干涉仪：分几次拍，把相位算出来
传统时间相移式干涉仪的核心逻辑可以概括成一句话：
同一个像素，在不同时间看几次。
仪器会通过受控相移，让参考光和测试光之间产生几个已知的相位变化。相机则依次采集多帧干涉图。
在传统机械相移 PSI 中，这种相移可以通过压电陶瓷 PZT 驱动参考光路或干涉腔长度产生。
为了便于理解，我们可以用经典四步相移来说明：
0° 和 180° 是一组相反相位；
90° 和 270° 是另一组相反相位。
通过 0° 与 180° 两帧相减，可以得到与 cosφ 相关的信息；通过 270° 与 90° 两帧相减，可以得到与 sinφ 相关的信息。再通过反正切运算，就能求出每个像素点的相位。
传统相移式干涉仪的优点非常明显：
算法成熟；
空间采样完整；
在稳定实验室环境下可以做到很高精度；
对于高质量光学元件的面形、波前检测非常可靠。
这也是为什么传统 Fizeau 相移干涉仪长期以来一直是光学加工和检测中的重要工具。
但它也有一个前提：
采集这几张图的过程中，除了仪器主动加入的相移，其他东西最好都不要变。
另外，实际商业干涉仪不一定只采 4 张图。为了降低相移误差、振动、空气扰动和探测器误差，实际系统可能采用 5 帧、更多帧，甚至更复杂的误差补偿算法。这里用四步相移，是为了帮助读者理解 PSI 的基本逻辑。
四、传统相移式干涉仪为什么怕振动？
传统相移式干涉仪真正怕的，不是“有振动”这三个字本身，而是：
振动发生在几张相移图之间。
仪器原本以为：
第 1 张和第 2 张之间，只变化了 90° 相移；
第 2 张和第 3 张之间，也只变化了 90° 相移；
第 3 张和第 4 张之间，还是只变化了 90° 相移。
但真实环境可能不是这样。
在采集过程中，可能会出现：
设备振动；
地面振动；
空气扰动；
被测件轻微晃动；
长光路中的气流变化；
环境舱、真空腔或生产现场中的机械扰动。
这样一来，实际采集到的信息就变成了：
主动相移
+
环境振动
+
空气扰动
+
被测件变化
算法本来只想计算主动相移，但现在混入了环境变化。结果就是相位计算出现误差，面形结果也会被污染。
所以我们可以把传统相移式干涉仪的限制说得更直白一些：
它不是测不准，而是要求几帧采集期间环境足够稳定。
在隔振平台、稳定实验室、短光路、被测件不动的条件下，它可以非常准确。
但如果是在生产现场、长光路测试、环境舱测试、设备本身有振动的场景，它就会遇到困难。
五、动态干涉仪：把“时间相移”变成“像素空间相移”
动态干涉仪要解决的核心问题，就是传统相移式干涉仪中“几帧图像之间环境发生变化”的问题。
传统相移式干涉仪通过 PZT、参考镜移动或波长调谐等方式，让同一个像素在不同时间依次经历 0°、90°、180°、270° 等相位状态。也就是说，它是：
同一个像素，分几个时间点采集。
动态干涉仪的思路正好相反：
把相移从“时间顺序”转移到“像素空间”。
它通过微偏振阵列、像素化相位掩膜等结构，让相邻像素在同一次曝光中分别记录带有不同固定相移的干涉强度。
这里有一个细节要说清楚：动态干涉仪不是“直接拍到相位”，相机拍到的仍然是强度图。只是这些强度图已经被像素化相位结构编码，每一类像素对应一个固定相移通道，软件再根据这些强度值计算相位。
以 DI100 动态干涉仪原理图为例，光源经过 PBS 后分成偏振态不同的样品光和参考光。样品光射向被测样品表面，参考光射向参考镜。两束光分别反射回来后重新相会，但由于偏振方向不同，不能简单地直接形成普通干涉。
随后，合束光经过成像系统，并透过与 CCD 像元对应的像素化掩模板。这个掩模板不是普通意义上的挡光板，而是带有偏振 / 相位分析功能的像素化结构。它的作用是让不同像元位置获得不同的固定相移。
于是，在一次曝光中，相邻像素就可以同时记录相当于 0°、90°、180°、270° 四个相位状态下的强度信息。
也就是说，动态干涉仪里所谓“一次图像数据采集即可获得四帧相移干涉图”，并不是相机真的连续拍了四次，而是从同一帧图像中分离出四类相移信息。
从物理采集上看，它是一次曝光； 从相位计算上看，它相当于同时获得了四组相移强度数据。
四步相移算法中，0° 与 180° 是一组相反相位，90° 与 270° 是另一组相反相位。通过两组相反相位的强度差，可以分别得到与 cosφ 和 sinφ 相关的信息，再通过反正切运算恢复每个位置的相位。
DI100 手册中给出的四幅图 PSI 公式，也正是这个逻辑：
tanφ = (B - D) / (A - C)
所以，动态干涉仪不是“少算了几步”，也不是“只看一张普通条纹图就判断结果”，而是把传统相移式干涉仪分几次采集的相位信息，编码进了同一帧图像里。
这就是它为什么能够在振动或空气扰动还没有明显改变干涉图之前完成测量。
这一部分也可以用一句话总结：
传统相移式干涉仪：靠时间变化获得相移。
动态干涉仪：靠空间像素结构获得相移。
传统相移式干涉仪是同一个像素在不同时间看几次；动态干涉仪是相邻像素在同一时间记录不同相移状态。
六、动态干涉仪为什么更适合现场环境？
动态干涉仪的优势可以总结为一句话：
它尽量不给环境扰动“插入几帧之间”的机会。
传统相移式干涉仪需要连续采集多帧，采集窗口相对更长。只要这段时间里环境发生变化，就可能影响相位计算。
动态干涉仪则通过单帧或近似瞬时采集，把相位信息压缩到很短的曝光时间里完成。这样振动和空气扰动在一个极短时间内近似被冻结，对结果的破坏就会小很多。
这也是为什么动态干涉仪经常被用于：
生产现场；
非隔振平台；
长光路测试；
环境舱测试；
真空腔测试；
有气流扰动的洁净室；
运动或振动结构的瞬态测量。
DI100 手册中也将其应用场景列为：米级望远镜光学、大型成像系统对准、真空和环境测试室测试、生产线质量控制、计算机生成全息测试等。这些场景的共同特点，就是光路可能更长、结构可能更大、环境更难完全稳定。
动态干涉仪的价值不在于“任何场景都比传统干涉仪更准”，而在于：
当环境不稳定时，它更容易得到可信的测量结果。
在实验室里，一个高端传统相移式干涉仪可能表现非常好。但到了现场，地面振动、气流、设备运行噪声、长光路漂移都会让测量变得困难。动态干涉仪的出现，本质上就是为了把干涉测量从理想实验室带到更复杂的真实环境中。
当然，动态干涉仪也不是没有代价。某些像素化相位方案需要相邻多个像素共同恢复一个相位点，因此可能涉及有效空间采样、边缘细节、像素串扰、插值算法等问题。不同动态干涉仪的传感器结构和算法设计不同，最终空间分辨率表现也会有所不同。
所以，不建议把动态干涉仪简单理解为“更高级的干涉仪”。更准确的说法是：
传统相移式干涉仪更适合稳定环境下的高精度测量；动态干涉仪更适合复杂环境下的可靠测量。
七、最后怎么区分这两类干涉仪？
如果要把全文压缩成最关键的区别，其实就一句话：
两者都在测波前相位，但相位信息的获取方式不同。
传统相移式干涉仪像连续拍四张照片，要求拍摄过程中人和相机都不能动；动态干涉仪像一张高速快照，把原来分几次获得的信息尽量在同一瞬间拍下来。
再进一步说：
传统相移式干涉仪，是把相位信息分时间采；
动态干涉仪，是把相位信息同一瞬间采。
