Edit: (1) Desculpe, algum erro de digitação aqui (2) Eu ajustei a regex para que ela correspondesse a uma ou mais barras antes da string mybucket
gostar do seu log acima.
Bem, talvez você queira dizer algo assim
location ~* ^/https://s3\.amazonaws\.com/+mybucket(.*) {
...
proxy_pass http://s3.amazonaws.com/mybucket$1;
}