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Diese als klassisch geltende Messmethode macht sich die mathematischen Zusammenhänge zwischen den Seitenlängen und den Winkeln in einem Dreieck zunutze. In der Geodäsie wurde dieses Prinzip schon in früheren Jahrhunderten für Landvermessungen eingesetzt. Laserentfernungsmesser funktionieren nach dem gleichen Prinzip, nun aber berührungslos mittels optischer und elektronischer Komponenten.

Um die Genauigkeitsanforderung an die Zeitmessung zu verringern, werden Verfahren eingesetzt, bei denen der Laserstrahl selbst frequenzmoduliert oder mit einem hochfrequenten Signal moduliert wird.

Bei der Laufzeitmessung wird ein zeitlich kurzer Lichtpuls ausgesandt. Die Pulslaufzeit ist die Zeit, die der Lichtstrahl braucht, um von der Quelle, zu einem Reflektor, zumeist Retroreflektor und wieder zurück zur Quelle zu laufen. Durch Messen dieser Laufzeit Δt{\displaystyle \Delta t} kann man über die Lichtgeschwindigkeit die Distanz l{\displaystyle l} zwischen Quelle und Objekt ermitteln. Der Faktor 0,5 trägt dem Umstand Rechnung, dass das Licht die Entfernung zum Objekt hin und zurück durchlaufen muss. Die Lichtgeschwindigkeit wird durch das umgebende Medium mit dem Brechungsindexn{\displaystyle n} reduziert.

Vereinfacht gesagt, wird also die Zeit erfasst, die das Licht braucht, um zum Messpunkt zu gelangen und von dort aus durch Reflektion zur Quelle zurückzukehren. Der Vorteil der Entfernungsmesser Laser liegt vor allem in der schnellen Reaktionszeit begründet, die es erlaubt, Distanzen im Meter- und Kilometerbereich schnell und einfach zu erfassen. Da sich das Licht mit einer Geschwindigkeit von rund 300.000 km/s ausbreitet, sind viele Distanzmesser mit Lasertechnologie für sehr kurze Strecken im Bereich von wenigen Zentimetern allerdings weniger geeignet.