クライアント背景
クライアントは、Industry 4.0の最前線で事業を展開するグローバルテクノロジー・半導体製造企業です。広範な高度自動化製造施設と先端パッケージングラインを運営しています。最先端のロジック回路やセンサーアレイを製造するために、複雑な機械を使用した絶対的な精密さが求められる事業を行っています。
課題
ゼロディフェクト製造における地位を維持するため、クライアントは密集した生産ライン内部や高速ロボットアーム上に自動外観検査システムを配備する必要がありました。しかし、深刻な物理的・技術的ボトルネックに直面していました：
空間的制約： 従来のカメラは屈折ガラスレンズに依存しており、最小焦点距離を必要とし、大きな物理的サイズを伴います。これらのカメラは、クライアントの製造装置の狭いスペースに収めることが不可能でした。
小型化のパラドックス： 小型の従来型カメラを使用する試みは、集光力の低い小さなセンサーと深刻な発熱問題をもたらしました。高速な産業環境では、これらの小型カメラは自動欠陥検出に必要な高忠実度画像を撮影できませんでした。
セキュリティリスク： 標準的なカメラは平文で容易に解釈可能な映像を撮影します。機密性の高い半導体施設では、これらのカメラへのネットワーク侵害により、独自の組立技術や知的財産が産業スパイに晒される可能性がありました。
Yodo Labsのソリューション
これらの一見克服不可能な物理的限界を解決するため、クライアントはYodo Labsとパートナーシップを結びました。カスタムのエンタープライズグレード・マシンビジョンアーキテクチャ：レンズレスイメージングを提供しました。
Yodo Labs創設者の潘 秀曦（PhD）の先駆的な学術研究と発明に基づき、このソリューションは従来のガラスレンズを完全に排除しています。超薄型光学マスクと最先端のAI再構成エンジンを組み合わせることで、Yodo Labsは超小型で数学的に安全な、過酷な産業環境に最適化されたソフトウェア定義カメラを提供しました。[1]
動作の仕組み
レンズレスカメラの提供には、Yodo Labsのアルゴリズムとクライアントの製造能力を統合する、緊密なハードウェア・ソフトウェア共同設計プロセスが含まれました：
モノリシックハードウェア統合： カメラが工場の激しい振動に耐えてフォーカスを失わないようにするため、Yodo Labsはクライアントと協力して光学系をモノリシックに統合しました。先端フォトリソグラフィを使用し、カスタム光学マスクをCMOSイメージセンサーウェハー上に直接エッチングしました。これにより、厚さ1ミリメートル未満の固体超薄型イメージングチップを作成しました。
マスクベースの光学エンコーディング： 光を一点に集束させるのではなく、マスクが入射光を変調し、複雑な疑似ランダムシャドウパターン（点像分布関数）をセンサー全体にグローバルに投射します。人間の目には、生のキャプチャデータは理解不能な静的ノイズにしか見えません。
Vision Transformer（ViT）デコーディング： 従来の畳み込みニューラルネットワーク（CNN）はローカルなピクセルグループのみを分析するため、レンズレスイメージングには不向きです。Yodo Labsは、マルチヘッドセルフアテンションメカニズムを活用した独自のVision Transformerアルゴリズムを展開し、グローバルパターン全体を同時に評価します。これにより、AIが静的ノイズを超高速でシャープな画像にデコードし、リアルタイムの工場検査を実現します。
再構成不要センシング： 高度な研究を活用し、システムは生のエンコードされた解読不可能なパターン上で直接物体認識と欠陥検出を実行するようにも構成されました。
成果
レンズレスカメラの導入により、クライアントの自動品質管理ワークフローが根本的に変革されました。精密な要件定義とハードウェア・ソフトウェアの共同設計から始まり、アジャイルなPoC（概念実証）とMVP（最小限の実用製品）開発を経て、フルスケールの工場統合と継続的な運用保守に至る、包括的なエンドツーエンドのデリバリー構造を通じてこの変革を実行しました。
この成功したデプロイメントは、最先端のAI研究を高度に堅牢な商用グレードの産業ソリューションに変換するYodo Labsの卓越した能力を実証しています。
参考文献
- Pan, X. et al. , Lensless Imaging Transformer. github.com/BobPXX/Lensless_Imaging_Transformer