由於直接測量方法中的測量光往返目標所需要時間的測定是比較困難，所以常用的光學測距方法是相位測距。
光學測距中的注意問題
1.被測物體平面必須與光線垂直么，通常精密測距需要全反射稜鏡配合，而房屋量測用的測距儀，直接以光滑的牆面反射測量，主要是因為距離比較近，光反射回來的信號強度夠大。與此可以知道，一定要垂直，否則返回信號過於微弱將無法得到精確距離。
2.若被測物體平面為漫反射通常也是可以的，但實際工程中會採用薄塑膠板作為反射面以解決漫反射嚴重的問題。
相位測距法
相位測距法是通過強度調製的連續光波在往返傳播過程中的相位變化來測量光束的往返傳播時間，其計算公式如下：
t=Φ/2πf
式中，t為光波往返傳播時間（s）；Φ為調製光波的相位變化量（rad）; f為調製頻率（Hz）。
光的往返傳播時間得到後，目標至參考點的距離可由下式求得
R=(c/2)×(Φ/2πf)=(λ/2)×(Φ/2π)
式中，R為目標至參考點距離（m）；c為光波傳播速度（m/s）；λ為調製光波波長（m）。
相位位移是以2π為周期變化的，因此有
Φ=（N+△n）.2π
式中，N為相位變化整周期數；△n為相位變化非整周期數。
由以上兩式可知
R=λ/2×（N+△n）
上式表明，只要測出發射和接收光波的相位差，即可得到目標的距離。因此相位測距可理解為以調製光波半波長為“測量尺度”的距離測量方法。
光學測距中常使用雷射測距。這是利用雷射的單色性和相干性好、方向性強等特點，以實現高精度的計量和檢測，如測量長度、距離、速度、角度等等。雷射測距在技術途徑上可分為脈衝式雷射測距和連續波相位式雷射測距。脈衝式雷射測距原理與雷達測距相似，測距儀向目標發射雷射信號，碰到目標就要被反射回來，由於光的傳播速度是已知的，所以只要記錄下光信號的往返時間，用光速（30萬千米/秒）乘以往返時間的二分之一，就是所要測量的距離。現在廣泛使用的手持式和攜帶型測距儀，作用距離為數百米至數十千米，測量精度為五米左右。我國研製的對衛星測距的高精度測距儀，測量精度可達到幾厘米。連續波相位式雷射測距是用連續調製的雷射波束照射被測目標，從測量光束往返中造成的相位變化，可換算出被測目標的距離。為了確保測量精度，一般要在被測目標上安裝雷射反射器。它測量的相對誤差為百萬分之一。雷射測距儀與微波雷達結合，還可以發揮雷射波速窄的特長，彌補微波雷達低仰角工作時受地面干擾的不足。雷射測距與光學經緯儀、紅外及電視跟蹤系統相結合，組成光電跟蹤測量系統，既可作為靶場試驗的測量設備，又常用作武器的光電火力控制系統。這種雷射測距儀已廣泛用於地面火炮、坦克炮的火控系統，大大提高了命中率。
