Ten wzór dotyczy TYLKO dla punktu oddalonego w nieskończoności.
Ogniskowa to jest tylko zależność:
1/f = 1/x + 1/y
a nie odległość matrycy od soczewki/soczewek.
W nieskończoności odległość obrazowa pokrywa się z ogniskową (pomijam tutaj układy retrofocusa, układ złożony soczewek).
Druga sprawa (ten promień który narysowałeś) pod takim kątem będzie odbity a nie załamany...