본 발명은 중심축을 대향하는 프레넬 렌즈의 출사면의 내측면(inner facet)이 상기 중심축에 대하여 이루는 각인, 그루브각(groove angle)을 최적화는 방법으로서, 각 그루브각에 대한 적어도 두 개의 광학상태량들의 값들을 구하는 제1단계; 상기 적어도 두 개의 광학상태량들의 값들에 대한 회귀함수(Fi)들을 도출하는 제2단계; 상기 회귀함수들에 가중치를 적용하고, 상기 가중치가 적용된 회귀함수들을 변수로 하는 목적함수(F)를 도출하는 제3단계; 및 상기 목적함수로부터 최적의 그루브각을 구하는 제4단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프레넬 렌즈의 그루브각 최적화 방법을 제공한다. 바람직하게, 상기 제3단계는, 상기 회귀함수들을 정규화하여, 정규화 회귀함수(fi)들을 구하는 단계; 상기 정규화 회귀함수(fi)들에 가중치를 적용하는 단계; 및 상기 가중치가 적용된 정규화 회귀함수들을 변수로 하는 상기 목적함수(F)를 도출하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 적어도 두 개의 광학상태량들은, 제1광학상태량으로서 광효율과 제2광학상태량으로서 평균 조도편차를 포함할 수 있고, 평균 조도편차는, 로 표현될 수 있고, 여기서, n은 방사각 내 목표영역 상의 메시의 수이고, Lk는 k번째 메시의 조도값이다. 상기 회귀함수(Fi)들은 로 표현될 수 있고, 여기서, ai,m은 각 광학상태량에 대한 회귀함수 계수이고, 은 2 이상의 자연수이다. 상기 정규화 회귀함수(f1)들은 또는 로 표현될 수 있다. 상기 목적함수(F)는 로 표현될 수 있고, 여기서, wi는 상기 가중치로서 이고, j는 상기 광학상태량들의 개수이다.