本公开涉及一种光学测定装置以及光学测定方法，其要解决的问题在于，在对试样中的一方的表面照射光的光学测定装置中，测定探头与试样之间的距离和试样的膜厚。本公开的厚度测定装置包括：探头，包括具有参照面的透射光学构件，经由所述参照面将光照射至试样，接受来自所述参照面的第一反射光、来自所述试样的表面的第二反射光以及来自所述试样的背面的第三反射光；以及运算部，使用由所述第一反射光和所述第二反射光产生的第一反射干渉光，计算出从所述参照面到所述试样的表面的第一距离，使用由所述第二反射光和所述第三反射光产生的第二反射干渉光，计算出所述试样的厚度。