欲測定A、B兩點間的距離D，安置儀器于A點，安置反射鏡于B點。儀器發射的光束由A至B，經反射鏡反射后又返回到儀器。設光速c為已知，如果光束在待測距離D上往返傳播的時間 。已知，則距離D可由下式求出D=ct/2
式中c＝c。／n，c。為真空中的光速值，其值為299792458m／s,，n為大氣折射率，它與測距儀所用光源的波長，測線上的氣溫t, 氣壓P和濕度e有關。
測定距離的精度，主要取決于測定時間 的精度，例如要求保證±lcm的測距精度，時間測定要求準確到6．7×10—lls，這是難以做到的。因此，大多采用間接測定法來測定 。間接測定的方法有下列兩種：
1．脈沖式測距
由測距儀的發射系統發出光脈沖，經被測目標反射后，再由測距儀的接收系統接收，測出這一光脈沖往返所需時間間隔( )的鐘脈沖的個數以求得距離D。由于計數器的頻率一殷為300MHz(300×106Hz)，測距精度為O.5m，精度較低。
2．相位式測距
由測距儀的發射系統發出一種連續的調制光波，測出該調制光波在測線上往返傳播所產生的相依移，以測定距離D。紅外光電測距儀一般都采用相位測距法。
在砷化镕(GaAs)發光二極管上加了頻率為f的交變電壓(即注入交變電流)后，它發出的光強就隨注入的交變電流呈正弦變化，這種光稱為調制光。測距儀在A點發出的調制光在待測距離上傳播，經反射鏡反射后被接收器所接收，然后用相位計將發射信號與接受信號進行相位比較，由顯示器顯出調制光在待測距離往、返傳播所引起的相位移φ。