2Dと3Dオブジェクトを同じカメラでやろうとするのが間抜けなんだよ。
一つのシーンを描画するのに、カメラを一つしか作れないという固定観念に捕らわれているやつを見ると、
なんでこんなに頭が固いんだろうとしか思えない。

スクリーンの特定の位置に固定するのなら、それがやりやすい座標が使えるカメラを用意すればいいだけ。
カメラは描画するものに応じて切り替えろ。

3D空間上のワールド座標を使用する平面オブジェクトなら、
頂点シェーダでワールド変換をかけた後に、平面を引き延ばせば余計な逆変換もいらない。

簡単にできることを、なんで遠回りで無駄な方法でやろうとするのかさっぱり理解できない。