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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 einem Laserentfernungsmesser handelt es sich im Wesentlichen um einen optischen Distanzmesser, der die Laufzeit des Lichtes zu einem bestimmten Punkt erfasst und aus diesem Wert die zugehörige Wegstrecke errechnet. Als Grundlage für die Rechnung dient hierbei die Lichtgeschwindigkeit, bei der es sich um eine Naturkonstante mit absolutem Wert handelt.

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.

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.