激光测距仪

激光测距仪（英语：Laser rangefinder）是一种利用激光束测定距离的仪器。

由加拿大Newcon公司生产的LRB20000军用激光测距仪，最远可测达20公里

其基本原理是，向待测距的物体发射激光脉冲并开始计时，接收到反射光时停止计时。这段时间即可以转换为激光器与目标之间的距离。

激光测距仪也可以发射多次激光脉冲，通过多普勒效应来确定物体是在远离还是在接近光源。

由于光速太快，这种仪器在测量近距离时并不准确。在需要小于毫米级别的高精度测距时，三角测量法更为适宜。

雷射脉冲

可以对脉冲进行编码以减少测距仪故障的机会。可以使用多普勒效应，观察接受到波的频率与波源发出的频率并不相同的现象，以判断物体是在靠近还是远离测距仪，并可观测其移动速度。

精度和误差范围

仪器的精度取决于激光脉冲的上升或下降时间和接收器的速度。使用非常短的激光脉冲和优良的探测器的探测器可以将精度和误差范围缩小到数毫米之内。但因为大气存在光的扭曲现象与激光本身因为光学极限引致的的发散，可能会导致难以准确读取物体的距离，例如：一些树下或灌木丛后面。即使在开阔和无遮挡的沙漠地形中，超过1公里的长距离因为空气密度的不同仍有可能发生有关现象。因此激光测距的极限最多在1000之左右

一些激光可能会从比目标物体更近的其他干扰源上反射回来，例如道路测量途中的树叶等，导致过早反射和读数过低。或者，在超过 1200 英尺（365 米）的距离上，如果靠近地球地面，目标可能会消失在海市蜃楼效应中，这是由靠近加热表面的空气中的温度梯度引起的，使激光弯曲。所有这些影响都必须考虑在内才能获得精确的读数。

计算与公式

A、B两点距离由下列式子给出：

$D={\frac {ct}{2}}$

D距离c是光速，t是A和B之间往返的时间量。

$t={\frac {\varphi }{\omega }}$

其中φ是光传播产生的相位延迟，ω是光波的角频率。 然后用等式中的值代替：

$D={\frac {1}{2}}ct={\frac {1}{2}}{\frac {c\varphi }{\omega }}={\frac {c}{4\pi f}}(N\pi +\Delta \varphi )={\frac {\lambda }{4}}(N+\Delta N)$

在这个等式中，λ是波长c / f ; Δφ是不满足π的相位延迟的一部分（即φ模数π）; Ñ是往返的波的整数倍半周期和Δ Ñ剩馀小数部分。

技术

时间差

时间差简称ToF，测量光脉冲到达目标并返回所需的时间。在已知光速和准确测量所用时间的情况下，可以计算得准确的距离，当有许多光依照顺序性发射，会使用平均时间作为准确时间。该技术需要非常精确的亚纳秒计时电路。

多频相移

多频相移（英语：Multiple frequency phase-shift）- 测量多个反射频率的相位移，并将其带入特定方程式以计算。

干涉测量术

干涉测量术（英语：Interferometry） — 用来测量距离变化的技术，是目前最准确有用的技术。

应用

军事

一名美国士兵手持 GVS-5 激光测距仪

测距仪可提供狙击手和大炮对目标的精确距离以计算提前量及误差。它们也可用于军事侦察和工程，例如测绘地形等。

手持式军用测距仪的工作范围为2 公里至25公里，并与双筒望远镜或单筒望远镜结合使用。当测距仪配备电子指南针（DMC）和倾角仪时，它能够提供目标的磁方位角、倾角和高度（长度）。一些测距仪还可以测量目标相对使用者的移动速度。某些型号亦会具有有线或无线接口，以将测量数据传输到其他设备，如火控雷达。亦会可以使用附加的夜视模块增强夜视能力。大多数手持测距仪使用可充电电池。

荷兰ISAF狙击小组展示了他们的Accuracy International AWSM .338 Lapua Magnum 步枪和 VECTOR IV Leica/Vectronix 激光测距双筒望远镜

除单兵测距仪外，更强大的测距仪型号测量通常安装在三脚架上或直接安装在车辆或枪支平台上，可用测量距离可达 25 公里。在车辆平台上安装的版本通常会测距仪模块与机载热成像、夜视和日间观察设备集成在一起。

为了使激光测距仪和激光制导武器对军事目标的作用降低，各国军方都有研发吸收各种波长的涂料以令测距仪和利达失去作用，因此很难使用激光测距仪测量与他们的距离。

3D建模

激光测距仪广泛用于3D对象识别、3D对象建模和各种计算机视觉相关领域。被用在识别三维物体，建模，与多种计算机视觉判别相关领域。此技术形时间差三维扫描器的核心，通过测量和计算，可以精准得出三维物体模型。相较于军事等级的测距仪，在单向或360度的模式中，一般的雷射测距仪也提供高精准度扫描能力。

目前已开发出许多演算法来合并单一物体从多个角度测得的范围数据，并以尽可能小的误差生成完整三维模型。雷射测距仪相比起其他计算机视觉领域的优势之一是，不需提供两个有关联的图像来提供立体方法中的深度资讯。

透过使用雷射测距仪，计算机视觉判别技术可以有0.1毫米以下的深度分辨率。

林业

在林业中，是使用特殊的雷射测距仪，该测距仪装备有防叶过滤器并与反射镜一起使用。雷射光只会从该反射镜反射，因此可以确保距离测量的准确性。此种测距仪可用于森林清点(forest inventory)

运动

雷射测距仪可有效应用在需要精准测距的运动，像是高尔夫，打猎，射箭。许多测距离具有角度范围补偿(ARC:angle range compensation)，多距离能力，斜率计算，JOLT(计算目标被锁定的震动)，Pin-seeking。 角度范围补偿可以用步枪法来计算，但在野外打猎时，使用测距仪进行测量则较为容易方便。在高尔夫中时间是相当重要的，雷射测距仪可以快速有效的测量球到旗子的距离。美东的许多猎人不常用测距仪，但美西猎人需要测距仪，因为狩猎的空间较大，须测量的距离较长。

工业生产过程

在钢铁产业库存管理系统与生产的自动化过程中所使用。

雷射测量仪器

1993年在法国推出徕卡测量系统，该系统使用雷射测距仪取代传统卷尺，并将此投入建筑、装修等产业。传统上，要用卷尺房间类的大型物体或空间，需要由一个人将卷尺固定在墙的一端，另一个人拉伸卷尺直线到墙的另一端。若使用雷射测量工具，只需要一名操作员即可完成测量工作。测量建筑物或树木等高大物体时，亦可用激光测距仪以毕氏定理测量其高度。单次测量上卷尺可能较为精准，但雷射测量工具可以经由多次测量并校正而提升精准度。另外，雷射测量工具具有简单的计算能力，可计算面积或体积，以及公制、英制等单位上的转换。这一类产品可以在实体商店或线上商店购得。

价格

取决于雷射测距仪的品质与用途，它的价格会有所不同。军事等级的测距仪，在使用上需要非常精确且使用距离必须很远，因此造价可能会超过数十万美元。而在民用产业中，像是打猎或高尔夫领域，测距仪的价格则会较实惠。

安全性

雷射测距仪的安全等级被分为四个主等级与数个次等级，用于消费者的测距仪通常为主等级一或二，并认为是相对安全的。而大多数军事用的测距仪的能量等级超过主等级二。但无论安全等级为何，都应避免直接照射到眼睛。