由於在相位移干涉術中有許多種演算法，其中較有代表性的為Carré 四步相位演算 法與Hariharan 五步相位演算法，因此將先由兩者中選擇一較佳的相位移干涉術演算法。
選擇方法是透過模擬方式來比較兩個演算法在干涉圖形的光強度具有相同誤差的情況 下，所計算獲得的相位移量α與原本引入的相位移量
α
之間的誤差。其中模擬設定為：引入相位移量
α
範圍為一個週期，即0 至2π ，而干涉圖影像的光強度誤差為百分之一。模擬結果顯示Hariharan 五步相位演算法在相位移量α = 0、π 、2π 的附近區域內時具有 誤差，如圖三所示。
圖三 Hariharan 演算法誤差分析。
而Carré 四步相位演算法則是在相位移量α = 0、
2
π
、π 、 3 2π
、2π 的附近區域內時具有誤差，如圖四所示。
圖四 Carré 演算法誤差分析。
透過比較後發現，Hariharan 五步相位演算法在相位移量α = 2
π
、32
π
時並沒有產生誤差，因此採用 Hariharan 五步相位演算法來計算 PZT 所引入的相位移動量α ，且 Hariharan 五步相位演算法為五步相位移，因此當α = 0、π 、2π 附近，誤差較大的區域 時，可以透過干涉圖形，每2π 一個循環週期的特性，經由比較干涉圖形的光強度分佈 來降低測量結果的誤差。
依照第四節實驗部分中的PZT 位移量量測系統實驗操作流程，實際操作一組具有固 定差距的線性電壓值，施加於PZT 元件上，產生的五張干涉圖形影像如圖五所示。從圖 五(a)與圖五(d)的干涉光強度分佈，顯示幾乎為反相的情況，可以判斷得知，兩圖之間的 相位差約為π ，且兩圖之間的相位差有三次的相位移量，因此得知引入的相位移量α 應 該在3
π
左右。
(a) (b) (c)
(d) (e) 圖五 引入相位移量α值為
3
π
的5 張干涉圖形。而使用 Hariharan 演算法所推算出來的相位移量公式，即(4)式，從擷取的五張干涉 圖形中，在影像相同的範圍內分別取25 萬個 pixel 點的光強度分佈資料做分析，計算後 獲得相位移量α 的分布如圖六所示。從圖中可知相位移量α 值確實為
3
π
，與干涉圖形物理判斷的結果相符合，證實此方法能夠用於測試PZT 元件的移動量。
圖六 干涉圖形計算相位移量值為 3
π
。
在一個週期內，即相位移量α 從 0 至π ，連續操作此實驗方法獲得 PZT 元件的施加 電壓與推動相位關係圖如圖七所示。其中相位移量α 在 0、π 、2π 附近，因為演算法無 法判斷的關係，改採用判斷干涉圖形的方式取得。
圖七 PZT 元件的施加電壓與推動相位關係圖。
(5)式為光程相位差和相對高度的關係，以垂直入射光而言，關係為：
( , ) ( , )
h x y
4λ φ x y
=
π
(5)h(x,y)代表待測物表面相對於參考面的高度分布，λ 為光源波長， ( , ) φ x y
為光程相位 差。將圖七經過(5)式，把推動相位換算為實際移動量後，即可得到 PZT 元件在一個週 期內的施加電壓與推動距離關係圖，如圖八所示。圖八 PZT 元件的施加電壓與推動距離關係圖。
六. 結論：
1. MALACARA, “Optical Shop Testing” JOHN WILEY, (1992).
2. 盧立瑋, ”相位移動器校正之研究”, 國立中央大學光電科學研究所, (2006).
3. 賴政忠, ”奈米級干涉式材料表面形貌及薄膜量測系統”, 中原大學應用物理研究所, (2006).
4. Gallagher, J. E. and D. R. Herriott, “Wavefront Measurement” U. S. Patent3,694,088 (1972/1972).
5. Creath, K., “Phase-Measurement Interferometry Technique,” in Progress in Optics. Vol.
XXVI, E. Wolf, Ed., Elsevier Science Publishers, Amsterdam, 349-393 (1988).
6. J. C. Wyant, “Interferometry optical metrology: basic principles and new systems,” Laser Focus, 65–71 (1982).
7. Carré, P. “Installation et Utilisation du Comparateur Photoelectrique et Interferentiel du Bureau International des Poids de Mesures,” Metrologia 2, 13 (1966).
8. P. Hariharan, B. F. Oreb, and T. Eiju, ‘’Digital Phase-Shifting Interferometry: a Simple Error-Compensating Phase Calculation Algorithm,” Appl. Opt. 13, 2504 (1987).