Nippon Kogaku había concentrado sus esfuerzos en el desarrollo de tecnologías para la medición de la exposición y el control de exposición. El esfuerzo había resultado en el sistema de medición ponderado al centro, el sistema de medición TTL estandar y el sistema de medición TTL AE (automático) aplicado a la Nikkormat EL, Nikon EL2 y FE. Sin embargo, este no era el final del mundo del control de la exposición.

A pesar del esfuerzo y de numerosos intentos de afinar en el control de la exposición para minimizar sus fallos, siempre existia un porcentaje de situaciones donde la medición de la luz es errónea. Para evitar fallos ocasionales de medición, los usuarios avanzados utilizan la compensación de la exposición o el bloqueo de la exposición. Entonces, ¿que pasa con los usuarios inexpertos?. El objetivo de este último equipo de investigación de Nikon era precisamente perfeccionar el sistema de medición de la luz para hacer innecesario el uso de la compensación o el bloqueo de la exposición. Este segundo equipo estaba formado por diez técnicos, principalmente ingenieros encargados del mecanismo de medición y unos pocos encargados de la evaluación.

Las investigaciones comenzarían estudiando la relación existente entre la distribución del brillo de un objeto y la exposición correcta.

Se utilizó una superficie de 24x36mm, equivalente al formato completo, en la que se habían colocado 24 fotodiodos de silicio (SPD) sobre placas de 5mm de lado: 4 en vertical y 6 en horizontal. Las 24 placas se habían colocado en el lugar que ocuparía la película en un cuerpo Nikon FE. Las señales registradas por los 24 sensores eran amplificadas por el mismo IC para medición que utiliza la FE. Las señales amplificadas por el IC eran transmitidas mediante un interruptor analógico hasta un lápiz de registro a intervalos regulares de tiempo. Este dispositivo era un instrumento de medición de la información de luminosidad del sujeto en cada uno de los 24 segmentos del plano de imagen, mediante la interpretación del gráfico teórico que produce ese lápiz de registro. Actualmente, este sistema se realiza con ordenadores, pero en aquellos años se hacía de forma totalmente analógica.

Los miembros del equipo tomaron fotografías de escenas diferentes en situaciones distintas. Viajaron por multitud de lugares de todo el mundo para recoger datos de exposiciones diferentes a las del Japón, que se encuentra en una zona de clima templado.

Las imágenes eran tomadas con una Nikon FE equipada con este dispositivo y otra FE normal que había sido colocada junto a la anterior. La FE normal estaba cargada con película y hacía las fotografías utilizando el bracketing para tomar varias fotos con diferentes exposiciones.

Los ingenieros de la Nippon Kogaku estaban desarrollando un algoritmo para decidir cual era la exposición correcta mediante comparación con miles de fotografías consideras como de "exposición óptima", a partir de los gráficos obtenidos de los 24 sensores SPD. Repitiendo los test y estudiando los resultados, aprendieron que (i) el brillo es un buen parámetro para calcular la exposición y que (2) cinco áreas de medición serían suficientes para un uso práctico. En el siguiente paso se fabricarían prototipos de sensores SPD capaces de medir en cinco segmentos del plano focal y probarlos en un cuerpo Nikon FE. Seis años y el esfuerzo de muchas personas fueron necesarios para se completara el primer sistema de medición matricial.

En principio se pensó en instalar el nuevo sensor matricial en la Nikon FE2, que sustituiría a la exitosa FE. La FE2 iría ya equipada con el obturador de alta velocidad de hasta 1/4000s, sistema de flash TTL y control automático de la exposición A. Añadir además el sistema de medición matricial obligaría a subir mucho el precio de esta cámara y se saldría del rango de precios dedicado a la serie FE. De esta forma, la FE2 finalmente no llevaría este sistema y se diseñaría un nuevo modelo para tal fin.

La Nikon FA saldría al mercado en 1983, seis meses después de la FE2. Este modelo fue galardonado en el primer "Camera Gran Prix" precisamente por su sistema de medición matricial. La Nikon FA y la Olympus OM-4 fueron las finalistas para este premio, y de hecho, la primera ganó por un estrecho margen. La innovación tecnológica en ambas estaba precisamente en el sistema de medición de la luz: matricial en el caso de la Nikon y multipunto en el caso de la Olympus. El sistema de medición matricial experimentaría su propia evolución y se convertiría con el tiempo en el sistema matricial en color 3D que llevaría la F5, en el control de flash multisensor 3D de la D1 y así sucesivamente. Otros fabricantes adoptaron este sistema, aunque no suele llevar el mismo nombre.

La Nikon FA dispone igualmente de un respaldo fechador: DATA BACK MF-16. Este respaldo sustitutiye a la puerta trasera y permite incluir la hora, fecha y año con tres configuraciones diferentes. El respaldo fechador se acopla a los dos contactos dorados que se observan en la parte inferior de la cámara.

Esto significa que la cámara debe reconocer que tipo de objetivo está acoplado. Para ello, Nikon reformó toda su gama de objetivos AI (vea la sección de objetivos) y los convirtió en AIS (S de Speed) añadiendo una muesca (marcada con una flecha) en el anillo posterior de la lente, que permite identificar el objetivo. Aprovechando la ocasión, estos objetivos también fueron dotados de nuevos recubrimientos en la lentes que ofrecen mayor calidad de imagen. La nueva serie Nikkor AIS salió al mercado en 1981, antes que la Nikon FA. Este sencillo sistema de reconocimiento de objetivos se mantuvo hasta la aparición de cámaras y objetivos digitales, donde la comunicación entre ambos se realiza exclusivamente mediante contactos electrónicos.

Además de la muesca posterior, los objetivos de la serie AIS llevan el diafragma más cerrado (número mayor) en color naranja. Para operar en los modos P y S, el diafragma del objetivo debe ser cerrado completamente. De ahí, que las letras P y S sean también de color naranja, a modo de recordatorio. No obstante, la Nikon FA puede funcionar con objetivos Nikkor AI en los modos P, A y M. En modo Programa P solo funcionará el Programa normal y en modo S simplemente no funcionará.

Para activar el fotómetro tendrá que abrir la palanca de avance de la película hasta unos 30º aproximadamente.

De izquierda a derecha, un Led de color rojo se enciende cuando el flash TTL está cargado y preparado para disparar. El Led parpadea cuando el flash está cargando. La siguiente ventana LCD muestra la velocidad de obturación en los modos P, A y M; o el difragma en el modo S. En modo Programa mostrará solo la velocidad elegida por la cámara, pero no mostrará el diafragma seleccionado. Esto fue muy criticado por los profesionales de la época. La ventana siguiente muestra el diafragma seleccionado en los modos A y M (f/11 en el ejemplo). El indicador de velocidad analógico (125 en el ejemplo) solo aparece en el modo S. El lateral derecho dispone de otro LED +/- que se enciende cuando se ha activado la compensación de exposición.