随着现代技术的不断进步，测距仪越来越被广泛地应用于人民生活、军事、航空、航天、大地测量等领域。国外有很多相对成熟的产品，且精度较高、携带方便、操作简便，受到人们的喜爱。国内的激光测距仪在智能化、小型化和测距精度等方面尚不具备与国外产品竞争的能力，出现了国外产品一枝独秀的局面，故测距仪研究具有十分重要的意义。本文对目前存在的几种应用较多的激光测距系统的工作原理进行了细致的分析，并选择了相位法激光测距方法作为主要研究的对象，对仪器发射系统的光学准直透镜和接收系统的数据处理部分进行了较为深入的分析研究。本论文主要在以下四个方面开展了工作：(1)首先介绍了激光测距系统的最初应用状况及国内外研究现实状况和应用发展的趋势，在类比了国内外产品优缺点的同时，分析了国内激光测距仪存在的体积大、精度高等问题。(2)通过对现有的几种常用的激光测距原理进行了分析比较，得出：干涉法激光测距虽然具有精度很高的特点，但是该方法的量程不能赶上现代应用的需要；三角法激光测距比较适合用于在中程以内进行测量，而在应用于远距离测量的时候，光束能量的衰减很大，容易产生相当大的测距误差，影响测量结果；脉冲法激光测距虽然能够满足量程的要求，但是它的测量精度很低；而目前应用较多的相位法在量程和精度等方面有很大的发展空间，因此本文在设计激光测距仪时选择了相位法激光测距的原理。(3)本文研究系统中采用的光源为半导体激光二极管，该光源发散角大、远场光斑为椭圆形、存在像散，为了使光源光束的能量更加集中的传播到被测物体表面，以提高测距仪的测距精度和扩大测距的量程并实现仪器的小型化，使用光学设计程序ZEMAX设计了非球面准直系统，使光源处发射的光斑更均匀，能量的利用率更高。通过与球面透镜的比较分析得出，采用非球面准直系统结构简单、制作方便、具有很好的球差校正能力、成像精度高且使用方便。(4)在分析比较几种相位差测量方法的基础上，得出采用全相位FFT(apFFT)的方法进行相位差的测量是最优的方法，并且该方法不需要借助其他任何频谱校正的措施就可以高速的、精确的测出相位值，且精度高。