Grundlagen zur Laser-Entfernungsmessung

Hand- und Heimwerker nutzen gern Lasermessgeräte, um Räume oder andere Objekte millimetergenau auszumessen. Elektronische Helferlein erledigen nicht nur das, sondern verarbeiten die Messwerte auch gleich weiter etwa zur Flächen- oder Volumenberechnung und übertragen die Werte auf Mobilgerät oder PC (siehe c’t 2/2016, S. 41 ). Dass sie dafür einen roten Laserstrahl ähnlich dem eines Laserpointers nutzen, ist sichtbar. Über die Funktionsweise aber grassieren einige Mythen; von Interferenzmessung und ähnlich hochtrabenden Verfahren ist die Rede. Doch in Wahrheit ist die Technik viel simpler.

Es handelt sich um eine einfache Dreiecksberechnung. Der Laserstrahl bildet mit der optischen Achse einer Digitalkamera einen spitzen Winkel. Der rote Punkt des Laserstrahls wandert bei Abstandsänderungen daher im Kamerabild hin und her; seine Position im Bild verändert sich mit dem Abstand des Objekts, auf das er trifft, zur Kamera (siehe Zeichnung rechts). Die Elektronik muss nun nur noch ermitteln, welche Position der rote Punkt auf dem Sensor einnimmt. Da der Laserstrahl monochrom ist, fällt das nicht sonderlich schwer. Der rote Strahl hat in der Regel eine Wellenlänge von 650 Nanometern. Theoretisch könnten Objekte mit einer Farbe, die das Umgebungslicht im Bereich dieser Wellenlänge reflektieren, zu Problemen bei der Messung führen. In der Praxis kommt das aber kaum vor. Denn das reflektierte Licht müsste nicht nur sehr ähnliche Wellenlängen, sondern auch eine ähnliche Intensität aufweisen, um die Auswertungsalgorithmen zu verwirren. Die Gefahr einer Fehlmessung ist auch deshalb gering, weil die Geräte gar keinen Wert anzeigen, wenn sie den roten Punkt nicht finden können. Das kommt bei größeren Entfernungen, schlechten Sichtverhältnissen und diffusen Oberflächen vor – vor allem wenn mehrere dieser Faktoren zusammenkommen.