上一周聊了賓得鍍膜的起點,這次再把時間往回倒幾年,看看日本是什麼時候開始有鍍膜技術的。 同樣翻譯自小倉磐夫先生的《國産カメラ開発物語》(國產相機開發物語)一書 說明一下,我不太了解舊日本軍的體制構架。關於軍銜、部門等翻譯如果有誤……那也就這麼著吧。
在各種作品中,經常會出現以水為鏡的場景。在現實中,以水為鏡需要垂直觀察水面,水的折射率約為1.33,垂直入射反射率僅有2%左右,實在是太暗了。 比較有代表性的BK7光學玻璃折射率約為1.517,垂直入射反射率約為4.2%。就按照4%來計算的話,隨著光學結構中鏡片數量的增加,會有大量光線被反射消耗。舉例來說,如果是9枚獨立鏡片的話,會有18個空氣接觸面,以每一面反射損失4%、通過96%的光線來計算,那就是0.96的18次方。最終順利達到鏡頭另一端的光線連50%都不到,一大半光線都被表面反射消耗掉了,成為了炫光和鬼影。如果沒有防反射鍍膜的話,鏡頭根本無法構成複雜的光學結構,更不要說變焦鏡頭了。 最初急切需要鍍膜技術來改善效果的是潛水艇所使用的潛望鏡,是在日本相機產業崛起很久之前的事。第二次世界大戰之前,潛水艇所使用的潛望鏡中光學玻璃的數量已經達到了十幾枚甚至二十枚以上。就像前面計算過的一樣,表面反射導致大量光線在潛望鏡的鏡筒中損失,成像昏暗不堪,艦長從潛望鏡窺探海面時無比痛苦。改良潛望鏡技術也是伴隨日本光學(後尼康)成立發展的重要項目。直到戰爭結束後,尼康大井製作所還保留著一個被稱為「潛望鏡室」的巨大車間,那裡也曾掛著「未經許可禁止入內」的告示。
在博物館中展出的八八式十米三型攻擊潛望鏡
第一次世界大戰結束後,雖然日本已經能夠自己生產潛水艇,但潛望鏡還是靠進口。20世紀20年代,作為一戰戰勝國的日本從戰敗國德國挖來了一些光學工程師,其中Max Lange博士在潛望鏡領域就頗有建樹。1928年,八八式十米三型攻擊潛望鏡由日本光學設計成功,據稱其水準超越德國生產的潛望鏡,是日本光學產品的一座裡程碑。不過這款潛望鏡光學結構複雜,使用的鏡片和稜鏡總數多達29枚,根據使用環境還可能需要增加一枚橙鏡濾色。直至戰爭臨近結束,這款潛望鏡才有機會用上鍍膜玻璃。 1940年9月,日本和當時幾乎統治了大半個歐洲的納粹德國以及義大利結成三國軸心,向更大規模的戰爭踩下了油門。與此同時,為了獲得德國先進的軍事技術,舊日本陸海兩軍也開始各自運作。1940年12月,舊日本陸軍山下奉文中將攜其他21人軍事觀察團前往德國;1個月後,舊日本海軍野村直邦中將為團長率40餘人的軍事觀察團赴德。海軍觀察團直到1941年11月才回到日本,太平洋戰爭就在他們回來一個月後打響。這支觀察團在德國的10個月的時間中,進行了大量觀察記錄,並整理出了詳盡的《海軍遣獨軍事觀察團報告》。
在這支觀察團中,炮戰軍備專家、艦政本部的松尾實大佐對德國的光學軍備做出了如下記錄:
簡單的記錄卻引起了不少軍備技術軍官的興趣。森田信義軍備中尉1941年東京帝國大學理學部物理學科畢業後先進入了理化研究所,1942年以二年現役技術使館的身份進入橫須賀海軍工廠光學試驗部第三科。負責第三科的主任是青木小三郎大佐,主要負責光學軍備的物理化學方面研究。 在這之前,海外開始傳來了一些零零散散關於防反射鍍膜的文獻資料。第三科在1940年時開始以「增透處理」為課題進行研究,但距離投入實用還差十萬八千裡。森田中尉的小弟原和雄曾回憶到,「森田中尉頭腦清晰、性格溫和,從來沒見過他發怒的樣子。同時他的行動力也非常出色,能跟著他幹真是運氣好。」 防反射鍍膜是靠真空蒸發鍍膜技術實現的。將鏡片擦拭乾淨,放在真空容器中,使鍍膜材料蒸發,附著在鏡片表面,這一過程就是真空蒸發鍍膜。至今為止原理從未改變,不過現在的真空泵功率更強讓加工空間的真空度更高;加工容器從玻璃變成金屬,加工效率更高;同時還能排除不純的鍍膜材料等。 森田中尉的團隊首先從真空設備的改造上著手,之後開始研究鍍膜材料的蒸發機制。1943年年底,終於實現瞭望遠鏡以及潛望鏡上大尺寸鏡片的鍍膜加工能力。順便一提,鍍膜的主要材料是冰晶石(六氟鋁酸鈉)。那麼鍍膜能否增加整體透光率?這就需要進行實際的測試工作了。森田中尉的團隊以燈泡為恆定光源,將散射光整理為平行光線後,在同等環境下射入兩支是經過鍍膜處理和未經鍍膜處理的八八式十米三型攻擊潛望鏡中,在另一端用測光計度數,並計算通光率。
冰晶石
這次測試的數據在戰爭中保留了下來。未經鍍膜處理的潛望鏡通光率僅為10%;而經過鍍膜處理的潛望鏡通光率則達到了25%。雖然這個數字也不算高,但已經是處理前的2.5倍。這個消息出來後,一下子在舊日本海軍的潛水艇艦長中傳開,回到橫須賀港的艦長們紛紛要求更換新的潛望鏡。由於橫須賀工廠的加工能力所限,佐世保、吳、鶴舞、大湊等地的軍港工廠也增加了鍍膜設備,開始對潛望鏡、望遠鏡等光學軍備進行鍍膜加工。為了進一步提升產能,之後舊日本海軍又將這一技術轉移給日本光學、東京光學、千代田光學三家企業,由它們在生產鏡片時直接鍍膜。
1945年,戰爭結束,舊日本海軍就此從地球上消失。離開了工廠的原和雄在那段混亂的日子中,除了努力地活下來,同時還揣著「真空鍍膜」技術的夢想。想方設法搞到了一些用於鍍膜加工的設備,將它們攢起來之後,自己掛上了「薄膜技術研究所」的招牌開始營業。有舊日本海軍出身的技術人員承接外包鍍膜的傳言不脛而走,小西六、瑪米亞、太陽堂光機、慄林寫真機等企業的訂單如雪片一般飛來,日本也從此進入了鏡片鍍膜的世界。
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