本实用新型公开了一种动态目标的三维角度测量装置。激光器发出的光束经扩束准直镜、分束器后，一路传输至消光器，另一路传输至移动部件；移动部件为长角镜前设置半透半反镜或膜，光束一部分经反射后返回固定部件，进入第一探测器，另一部分光束进入长角镜的内部传输，经两次全反射面反射后，再传输到固定部件，进入第二探测器。激光测距仪安装在固定部件的中间，固定部件作为测试时的基准，移动部件置于被测物体并随物体同步运动，采用光斑直接测量方法，通过测量固定部件与移动部件之间的距离，可同时测量俯仰、翻滚、偏摆三维角度，并可高频率测量，适用于动态目标的测量和对振动目标的高速测量。测量装置不受透镜焦距限制，体积紧凑。