本发明包括：激光振荡器，该激光振荡器射出脉冲激光；透镜阵列，该透镜阵列具有呈矩阵状地铺设在与脉冲激光的光轴垂直的面上的多个相同形状的小透镜，并且配置成在射束截面上对脉冲激光进行分割后得到的一部分脉冲激光被入射到各个小透镜上；聚焦透镜，该聚焦透镜使来自透镜阵列的多个小透镜的出射光重叠并聚焦在测定对象的金属材料表面的同一区域；激光干涉仪，该激光干涉仪将经聚焦透镜聚焦后的脉冲激光所激励出的、并在金属材料内部传播的脉冲超声波检测为电信号；以及信号处理装置，该信号处理装置对电信号进行处理。