Недавно тоже интересовался этим вопросом и пришел к выводу, что промышленные датчики работают по принципу триангуляции - в конечном счете измеряется угол отражения, для этого используют оптический элемент, определяющий положение отраженного луча.
Здесь это хорошо разрисовано:
http://prom.centro.ru/triang.htm
http://prom.centro.ru/td-50.htm
Находил документацию на датчики производства Omron и т.п. - там то же самое.
По этой ссылке приводится описание нескольких способов измерения расстояния с помощью лазера и описания приборов, если покопаться, можно найти что-нибудь интересное:
http://www.hitechtech.com/laser-TOF.htm
А вот принцип работы лазерных рулеток так и непонятен.