F90的另一项首创是第一次采用了五段测光元件的TTL闪光灯控制系统。以往的TTL闪光灯控制测光元件都是单元件的，而F90则采用了五段测光元件，对闪光曝光过程中的测量监视不再是按平均处理，而是按画面的几个部分进行监视。
采用了五段测光元件后，可实现3D多测光元件平衡填充式闪光控制。在这种方式下要与专用的SB-25闪光灯和D型AF镜头一起使用才能发挥作用。SB-25有所谓的“监视预闪”功能。在反光镜上翻后，而快门尚未开启之前，SB-25发出一系列较弱的闪光；然后五段TTL测光元件对灰色快门帘幕反射回来光进行测量，最后计算出所需的闪光量。
这种控制方式能保证在非常奇特的照明条件下的正确曝光问题，如画面包含有镜子、白墙等反射性很高的物体、有物体(非主体)非常靠近相机。同时还可以处理日出和日落等这类有太阳在画面中，但背景很远而且照度均匀的场合。如果用一般的TTL闪光控制方式，很容易会使画面中的主体发白或曝光不足。
3D多测光元件TTL平衡填充式闪光方式是很优越的，它相当于在机身内装入了一个闪光测光表，通过监视预闪功能能在正式闪光之前先测量出所需的曝光量，这种闪光方式是目前所见到的最好的TTL闪光控制方式。但由于除D型AF镜头能传送聚焦距离信息外，其余的镜头均不行，所以使用旧型的闪光灯和镜头受到如下限制：
(1) 使用SB-25闪光灯和非D型AF镜头时：由于无聚焦距离值，所以计算值不如采用D型镜头的精细，但其结果仍优于单个测光元件的TTL闪光控制系统；
(2) 使用非SB-25闪光灯和带计算机芯片的非D型镜头：由于无监视预闪功能，F90的矩阵式测光元件只提供画面中最亮和最暗的信息。由于仍是多个测光元件，其结果优于单个测光元件TTL闪光控制，但不如使用预闪那样有效；
(3) 使用无计算机芯片的AI型镜头：只能使用中央重点加权平均测光方式和点测光方式，五段测光元件当作一整个SPD来使用，退化成早期的单个元件TTL闪光控制方式。
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