利用光電原理對線紋尺的線紋進行瞄準的長度測量工具。光電顯微鏡主要用於檢定和刻制高精度線紋尺，也用於精密機床的座標定位。它是為瞭解決讀數顯微鏡瞄準精度不高和不能自動瞄準而發展起來的。至20世紀40年代後期，瞄準精度已達±0.05微米以上。光電顯微鏡有振子式和差動光度式之分。
振子式光電顯微鏡 有透射式和反射式兩種。透射式用於玻璃線紋尺，反射式用於金屬線紋尺。圖1為反射式式光電顯微鏡的工作原理。由金屬線紋尺反射回來的光成像在以一定頻率振動的半透反射鏡上，因此線紋像以相同頻率往復掃描狹縫。當線紋像的振幅中線與狹縫中線重合時，光電管輸出的電信號處於平衡狀態，指示表指針指零，表示已經瞄準。如不重合，可利用讀數鼓輪移動平行補償玻璃使其重合(圖中未表示)，然後從讀數鼓輪讀出偏移量。這種原理的光電顯微鏡適用於線紋在靜止狀態下的瞄準，故又稱靜態光電顯微鏡。透射式光電顯微鏡的工作原理與反射式相同，但需要把光源和聚光鏡等移到線紋尺背面，並把半透反射鏡改為反射鏡。
差動光度式光電顯微鏡 也分為透射式和反射式兩種。圖2為差動光度式反射光電顯微鏡的工作原理。從線紋尺線紋面反射回來的光由半透反射鏡分為兩路，分別將線紋成像於1、2處。調整兩狹縫寬度使等於線紋寬度，且與線紋像的相對位置相差一個線紋寬度。當光電管1、2所接收的光通量相等時，指示表指零，表示已經瞄準。采用兩個狹縫和兩個光電管的原因是為瞭進行電信號的差值演算，以減小由於電源波動和線紋寬度不均等引起的瞄準誤差。這種光電顯微鏡瞄準速度快，適用於線紋在移動狀態下的自動瞄準，故又稱動態光電顯微鏡。