利用光电原理对线纹尺的线纹进行瞄准的长度测量工具。光电显微镜主要用于检定和刻制高精度线纹尺，也用于精密机床的坐标定位。它是为了解决读数显微镜瞄准精度不高和不能自动瞄准而发展起来的。至20世纪40年代后期，瞄准精度已达±0.05微米以上。光电显微镜有振子式和差动光度式之分。
振子式光电显微镜有透射式和反射式两种。透射式用于玻璃线纹尺,反射式用于金属线纹尺。图1为反射式光电显微镜的工作原理。由金属线纹尺反射回来的光成像在以一定频率振动的半透反射镜上，因此线纹像以相同频率往复扫描狭缝。当线纹像的振幅中线与狭缝中线重合时，光电管输出的电信号处于平衡状态，指示表指针指零，表示已经瞄准。如不重合,可利用读数鼓轮移动平行补偿玻璃使其重合(图中未表示),然后从读数鼓轮读出偏移量。这种原理的光电显微镜适用于线纹在静止状态下的瞄准，故又称静态光电显微镜。透射式光电显微镜的工作原理与反射式相同，但需要把光源和聚光镜等移到线纹尺背面，并把半透反射镜改为反射镜。
data/attachment/portal/201111/06/153424zffxfzaot0f6ayr6.jpgdata/attachment/portal/201111/06/153424yxt8xryr4tam70xm.jpg差动光度式光电显微镜也分为透射式和反射式两种。图2为差动光度式反射光电显微镜的工作原理。从线纹尺线纹面反射回来的光由半透反射镜分为两路,分别将线纹成像于1、2处。调整两狭缝宽度使等于线纹宽度，且与线纹像的相对位置相差一个线纹宽度。当光电管1、2所接收的光通量相等时，指示表指零，表示已经瞄准。采用两个狭缝和两个光电管的原因是为了进行电信号的差值演算，以减小由于电源波动和线纹宽度不均等引起的瞄准误差。这种光电显微镜瞄准速度快，适用于线纹在移动状态下的自动瞄准，故又称动态光电显微镜。