本实用新型属于光学成像设备技术领域，具体涉及成像设备及其滤光片转换装置。
背景技术：
高灵敏度的光电成像器件，例如CCD(Charge-coupled Device，电荷耦合元件)以及CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)，均为黑白单色，无法拍摄出彩色的图片，需要在光电成像器件前放置不同颜色滤光片，来获取不同颜色。为了方便使用滤光片，于是滤光片转换装置孕育而生。
电动滤光片转换装置主要由单片式滤光片安装盘，以及一个驱动滤光片安装盘旋转的电机，和控制电路组成。滤光片安装盘一般采用单个旋转轴承的方式固定。单片式滤光片安装盘的滤光片安装在盘面的边缘处，不在盘心位置。导致现有的电动滤光片转换装置的中心和光路的中心不同轴。所以电动滤光片转换装置在光路上是非对称的，这样的结构在主焦点成像设备上无法使用。单个轴承旋转，由于轴承的游隙导致滤光片安装盘旋转时会有摆动现象，滤光片安装盘旋转不在同一水平面上。
而且，滤光片在转换后对位置的精度要求比较高，如果偏差很大会遮挡光线，影响图像质量，因此需要一种对电动滤光片转换装置精确定位的方法。现有电动滤光片转换装置中一般采用红外对置传感器，或者霍尔磁感应传感器进行定位。使用红外对置传感器时，传感器的发射和接收电路要安装在滤光片安装盘两个面上，对安装结构和安装精度的要求都比较高。使用霍尔磁感应传感器时，会在滤光片安装盘定位位置的表面涂抹磁性材料，在生产时增加工艺，并且霍尔磁感应传感器的本身价格昂贵，使成本提升。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于提供一种具有滤光片转换装置的成像设备，能够克服上述缺陷。
为实现上述发明目的，本实用新型提供一种滤光片转换装置，包括：
壳体，壳体设有供入射光通过的透光孔；
安装单元，收容于壳体内且配置若干安装位，至少部分安装位配置滤光片，安装位绕其所在的安装单元的轴心沿周向均匀分布，每一安装位的中心与其所在的安装单元的轴心等距，安装单元至少为二个，且绕透光孔的中轴沿周向均匀分布；
若干驱动机构，其与安装单元一一对应以分别驱动每一安装单元绕各自轴心旋转；
安装位的中心到其所在的安装单元的轴心的距离等于透光孔的中轴到各安装单元轴心的距离。
作为本实用新型一实施方式的进一步改进，安装单元位于与透光孔的中轴垂直的平面上。
作为本实用新型一实施方式的进一步改进，每一安装单元的轴心与透光孔的中轴等距。
作为本实用新型一实施方式的进一步改进，各安装单元平行。
作为本实用新型一实施方式的进一步改进，安装单元通过互相配合的法兰凸缘轴承和平面推力轴承与旋转轴连接。
作为本实用新型一实施方式的进一步改进，滤光片转换装置还包括红外传感器，红外传感器80能够发射红外光并检测其反射光，安装单元设置若干定位构件，定位构件与安装位一一对应，安装单元受驱旋转时，定位构件经过红外传感器的探测范围并使反射光的强度发生变化。
作为本实用新型一实施方式的进一步改进，定位构件为定位孔。
作为本实用新型一实施方式的进一步改进，滤光片转换装置还包括接收反射光强度的变化信号以判断安装位位置的控制器，其与红外传感器电性连接。
作为本实用新型一实施方式的进一步改进，驱动机构为步进电机。
为实现上述目的，本实用新型一实施方式提供一种成像设备，包括光电转换元件、旋转轴及上述滤光片转换装置，安装单元连接于旋转轴上，光电转换元件将通过滤光片而入射的光转换成电信号。
与现有技术相比，本实用新型解决了成像设备使用电动滤光片转换装置后，由于不对称导致光源被遮挡的问题，并保证了滤光片安装单元旋转的稳定性，消除定位误差，提高了定位精度。
附图说明
图1是本实用新型滤光片转换装置一实施方式的结构示意图；
图2是本实用新型滤光片转换装置一实施方式的内部结构俯视图；
图3是本实用新型滤光片转换装置一实施方式的内部结构示意图；
图4是安装单元一实施方式的剖面图；
图5是安装单元与红外传感器配合结构的侧视图；
图6是滤波前的反射光信号；
图7是经数字滑动平均滤波器滤波后的反射光信号。
具体实施方式
以下将结合附图所示的具体实施方式对本实用新型进行详细描述。但这些实施方式并不限制本实用新型，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本实用新型的保护范围内。
本实用新型中，术语“入射光”是指入射到成像设备镜筒部的光，入射光的前进路线称为“入射光路”。本实用新型内所描述的表达位置与方向的词，均是以入射光源作为参照，靠近入射光源的一端为前，远离入射光源的一端为后。本实用新型内所描述的成像设备包括但不限于天文望远镜。
参图1，滤光片转换装置包括壳体10，壳体10围合形成一容纳腔。壳体10前表面及后表面各开设一位置相对应的透光孔20，供入射光穿过滤光片转换装置。
参图2及图3，壳体10内容纳安装单元。安装单元位于与透光孔20的中轴垂直的平面上，其具有圆盘形的基座31，其上设置若干滤光片的安装位32。同一安装单元的安装位32位于同一平面内。图2及图3示例性示四个出安装位32。安装滤光片时，每一安装单元留一安装位32为空，其余安装位32均配置滤光片。
安装单元具有轴心33，能够绕轴心33旋转。安装位32绕轴心33沿周向均匀分布，每一安装位32的中心到轴心33距离均相等。并且，安装位32的中心到轴心33的距离，与透光孔20的中轴到安装单元轴心33的距离均相等。如此，当安装单元绕轴心33旋转时，各安装位32均有可能实现与透光孔20同轴，供入射光通过。
壳体10内同时容纳多个安装单元，可以实现多种不同滤光片的轮换使用。图2及图3示例性示出二个安装单元。各安装单元均绕透光孔20的中轴沿周向均匀分布，各安装单元的轴心33与透光孔20的中轴等距。各安装单元平行不共面，可以绕各自的轴心33在垂直于透光孔20的中轴的平面内旋转，互相不发生干涉。
各安装单元在平行于透光孔20中轴的方向上部分重合。例如，当一安装单元的某一滤光片旋转至与透光孔20同轴时，控制器通过驱动机构40控制其他安装单元的空白安装位32旋转至与透光孔20同轴，实现单一滤光片滤光。同理，也可实现多个滤光片重叠滤光。
参图2，每一安装单元均与一驱动机构40连接。示例性的，驱动机构40为步进电机。驱动机构40驱动安装单元绕其轴心33旋转一定的角度，实现特定安装位32与透光孔20同轴。
参图4，安装单元的轴心33设置互相配合的法兰凸缘轴承50和平面推力轴承50，通过这组轴承被安装到位于成像设备的旋转轴上。法兰凸缘轴承50便于调整轴承的轴向游隙，有利于实现安装单元的轴向定位，避免安装单元旋转时发生轴向的位移或摆动。平面推力轴承50则在垂直于轴向的平面内维持安装单元的稳定性，避免安装单元旋转时在旋转平面内发生偏心摆动。
参图3，每一安装单元设置若干定位构件。定位构件与探测装置配合，能够被探测装置检测到。定位构件与安装位32一一对应，数量相同，且位置相配合。示例性的，定位构件为设置于基座31的定位孔70，供探测光通过。当定位孔70直径过小时，造成的光强变化微弱，无法被探测装置检测。优选的，定位孔70的直径为3mm，以实现较佳的定位效果。
控制器与驱动机构40和探测装置分别电性连接，能够接收探测装置检测到的光电信号并转化为位置信号，据此向驱动机构40发送指令。
参图5，每一安装单元与一探测装置相对应。探测装置设置于安装单元的一侧，且不阻挡入射光路。探测装置为反射式红外传感器80，能够发出红外光，并探测反射回的红外光的强度。红外传感器80发出的红外光，遇到定位孔70时，反射回的红外光强度变弱。控制器采集红外光强弱的变化信息，借此判断与定位孔70相对应的安装位32的位置，以指示步进电机驱动安装单元旋转的角度。
在本实用新型又一实施方式中，提供一种对滤光片转换装置的运动进行精确控制的方法，以确保使用时，位于入射光路的安装位32与透光孔20同轴。
将本实用新型的滤光片转换装置安装到天文望远镜或其他主焦点成像设备上，使透光孔20与成像设备的光圈同轴。入射光经透光孔20内的滤光片入射到光圈，并经成像设备内的光电转换元件转换为电信号。
在系统初始化时，自动检测滤光片转换装置每一定位孔70的边沿到中心的距离，并将该参数存储于控制器。由于定位孔70的加工精度存在公差，每一定位孔70的边沿到其中心的距离都存在差异，该步骤可以消除定位孔70孔径不一致所带来的误差。
进一步地，在安装单元旋转时，通过探测装置对定位孔70的边沿进行定位。由于定位孔70的中心光强变化很小，难以检测；即使检测到中心，电机的关闭也存在延迟，不可避免地产生误差。由于定位孔70边沿处的反射光强度变化最大，并且边沿离中心有一定的提前量，为关闭电机提供了足够的时间，因此本方法通过检测定位孔70边沿来实现精确定位。
具体的，控制器将红外反射光强度变化量与一预设的阈值进行比较，当大于预设阈值时，判定为定位孔70边沿。由于定位孔70的半径在前述步骤中经过校正是已知的，控制步进电机再继续运行该半径距离后停止，就可以使对应的安装位32在与透光孔20同轴的位置停止运动，完成精确定位，消除了定位孔70对定位精度的影响。
如果该定位孔70对应的安装位32不是需要转换的目的安装位32，则忽略此红外反射光强度变化量，步进电机继续运行，探测装置继续探测红外反射光强度变化量
红外反射光强度变化的信号中，存在因安装单元转动或基座31表面不均匀而产生的噪声信号。控制器通过信号处理算法去除噪声。
考虑到安装单元转动或基座31表面不均匀所产生的主要为高频率低幅度噪声，且控制器的运算能力有限，采用FIR低通滤波器来消除噪声。
优选的，该滤波器为8点数字滑动平均滤波器，但是数字滑动平均滤波器会引起信号的相位误差，即时间的延时，因此，完成滤波后需要修正相位误差。
数字滑动平均滤波器数学模型如下：
图6及图7示出滤波及修正前后信号的差异。修正后的红外反射光强度变化的信号即可用于与预设的阈值进行比较。
本实用新型将滤光片的安装单元设置为以透光孔20的主轴为中心对称分布，使滤光片转换装置可以被设置在成像设备的中心，解决了主焦点成像设备使用电动滤镜转换装置后，由于不对称导致光源被遮挡的问题。而且，通过法兰凸缘轴承50与平面推力轴承50的配合，不仅能保证安装单元的水平旋转以及径向旋转，并且巧妙的解决掉轴承之间的游隙导致安装单元摆动问题，在任何方向的旋转都能够保持稳定。并且，通过反射式红外传感器80及步进电机配合定位，消除了定位误差，提高定位精度。
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。