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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.

Die Mehrdeutigkeit interferometrischer Verfahren kann mit Hilfe einer Frequenzmodulation des Lasers oder dessen Hochfrequenz-Modulationssignales umgangen werden. Man führt dadurch in die Phasenmessung eine Laufzeitkomponente ein. Durch eine niedrigere Frequenz (= längere Periodendauer) erhält man eine größere Distanz eines eindeutigen Ergebnisses, jedoch eine geringere Auflösung. Zum Prinzip siehe auch bei FMCW-Radar. Verfahren mit HF-moduliertem Laser erreichen maximale Messentfernungen von ungefähr 200 Metern.

Weitere aktive und passive optische Abstandsmessverfahren sind u. a. das Lichtschnittverfahren und die Triangulation auf dem Gebiet der Geodäsie bzw. Vermessung.

Wer bereits einmal mit herkömmlichen Messgeräten – wie Meterstab oder Maßband – gearbeitet hat, kennt die Nachteile dieser Messmethoden. So ist es aus praktischen Gründen häufig nicht möglich, Distanzen im Alleingang zu messen, sodass eine zweite Person zwingend benötigt wird. Dieses Problem existiert bei einem Laserentfernungsmesser nicht, da das Anlegen eines Werkzeuges sowie das Markieren von Messpunkten mit einem lasergestützten Distanzmesser nicht mehr notwendig sind. Es wird also niemand mehr benötigt, der beispielsweise das Maßband hält und dafür sorgt, dass beim Markieren nichts verrutscht.