일 실시예에 따른 3차원 형상 측정 장치는, 상기 대상체로 패턴광을 조사하는 프로젝터; 및 상기 대상체를 촬상하도록 구성되고, 광축을 정의하는 적어도 하나의 렌즈를 포함하는 광학계 및 상기 광학계의 광축 상에 배치되고 광을 투과시키도록 배치되는 이진위상필터를 포함하고, 상기 적어도 하나의 렌즈 및 상기 이진위상필터를 통과한 광을 이용하여 결상하도록 구성된 촬상장치;를 포함한다. 상기 이진위상필터는, 상기 광축을 중심으로 둘레방향으로 연장하는 적어도 하나의 패턴을 포함하는 제1 부분 및 상기 제1 부분과 구분되는 제2 부분을 포함한다. 상기 제1 부분과 상기 제2 부분은 상기 광축 방향으로 서로 다른 두께를 가진다.