Sachverhalt:
A. Mit rechtskräftigem Eheschutzurteil vom 17. November 2008 genehmigte das Bezirksgericht Bremgarten die zwischen A. und B.X._ abgeschlossene Trennungsvereinbarung, wonach die beiden Kinder C._, geb. 2006, und D._, geb. 2003, unter die Obhut der Mutter zu stellen sind. Gemäss Vereinbarung ist das Besuchsrecht in eigener Verantwortung zu regeln, wobei im Konfliktfall der Vater berechtigt sein soll, die beiden Söhne an zwei halben Tagen pro Woche sowie alle 14 Tage am Wochenende und während drei Wochen pro Jahr sowie an bestimmten Feiertagen zu sich zu nehmen. Sodann verpflichtete sich der Ehemann zu Unterhaltsbeiträgen von Fr. 800.-- pro Kind (zzgl. Kinderzulage) und für die Ehefrau von Fr. 2'320.-- ab 15. Juni 2008 und von Fr. 2'720.-- ab November 2008 sowie jeweils die Hälfte eines allfälligen Bonus. Für den Fall des Wegzuges aus der Schweiz wurde vereinbart, dass die Unterhaltsbeiträge an die Ehefrau bis zu einer neuen Vereinbarung oder einem gerichtlichen Entscheid entfallen.
B. Mit Abänderungsklage vom 6. Februar bzw. 11. März 2009 verlangte die Ehefrau, die Kinder seien unter ihre alleinige elterliche Sorge zu stellen und es sei ihr zu erlauben, für sich und die beiden Söhne den Wohnsitz nach Tschechien zu verlegen, für den Konfliktfall sei dem Ehemann ein (in Tschechien auszuübendes) Besuchsrecht an jedem zweiten Wochenende sowie ein Ferienrecht von drei Wochen zu gewähren und er sei zu Unterhaltsbeiträgen von Fr. 2'720.-- bzw. ab Wohnsitzverlegung nach Tschechien von Fr. 1'900.-- zu verpflichten.
Der Ehemann beantragte mit Klageantwort vom 15. April 2009 die Abweisung dieser Begehren. Eventualiter seien die beiden Söhne unter seine Obhut zu stellen und die Mutter zu angemessenen Unterhaltsbeiträgen zu verpflichten.
Mit Urteil vom 8. Mai 2009 stellte das Bezirksgericht Bremgarten die beiden Kinder unter die alleinige Obhut und elterliche Sorge der Mutter und erklärte den Vater für berechtigt, die Kinder jedes zweite Wochenende von Freitagabend, 18 Uhr, bis Sonntagabend, 18 Uhr, zu besuchen und jährlich mit ihnen drei Wochen Ferien zu verbringen. Sodann verpflichtete es den Ehemann im Sinn einer Ergänzung zum seinerzeitigen Eheschutzurteil, der Ehefrau ab Wegzug nach Tschechien Fr. 1'900.-- für diese selbst und Fr. 624.-- pro Kind zu bezahlen.
Mit Beschwerde vom 20. Juli 2009 verlangte der Ehemann die Aufhebung dieses Urteils und die Abweisung der Abänderungsklage. Eventualiter sei ihm die elterliche Sorge über die beiden Kinder zu belassen und für den Fall des Wegzuges der Ehefrau nach Tschechien seien die Kinder unter seine Obhut zu stellen. Subeventualiter verlangte er die Berechtigung, bei Wegzug der Mutter und Kinder nach Tschechien die beiden Söhne jedes zweite Wochenende von Donnerstag, 17 Uhr, bis Sonntag, 17 Uhr, und während vier Wochen pro Jahr sowie an bestimmten Feiertagen zu sich zu nehmen; ab Eintritt der Kinder in die Schule sei das Besuchsrecht auf Freitag, 17 Uhr, bis Sonntag, 17 Uhr, zu reduzieren. Die Wochenendbesuche seien so auszuüben, dass die Übergabe abwechselnd an den Wohnorten der Eltern stattfinde. Sodann seien ab dem Wegzug angemessene reduzierte Unterhaltsbeiträge festzusetzen. Die Ehefrau verlangte die Abweisung der Beschwerde.
Mit Urteil vom 20. Oktober 2009 hiess das Obergericht des Kantons Aargau die Beschwerde dahingehend gut, dass es die Kinder unter die Obhut der Mutter und (erst) ab dem Wegzug nach Tschechien unter ihre alleinige elterliche Sorge stellte. Bezüglich des Besuchsrechts legte es fest, dass im Konfliktfall vorerst die Regelung gemäss der genehmigten Trennungsvereinbarung gelte und ab dem Wegzug nach Tschechien der Vater berechtigt sei, die Kinder alle 14 Tage von Freitagabend, 17 Uhr, bis Sonntagabend, 17 Uhr, zu besuchen, jährlich mit ihnen drei Wochen Ferien zu verbringen und sie alternierend über Ostern und Pfingsten sowie Weihnachten und Neujahr auf Besuch zu nehmen. Betreffend Unterhaltspflicht legte das Obergericht fest, dass zunächst die Regelung gemäss Trennungsvereinbarung gelte und ab dem Wegzug nach Tschechien Fr. 624.-- pro Kind und Fr. 950.-- an die Ehefrau persönlich geschuldet sei.
C. Gegen dieses Urteil hat der Ehemann am 23. November 2009 eine subsidiäre Verfassungsbeschwerde eingereicht. Er verlangt, dass ihm die elterliche Sorge über die beiden Kinder zu belassen sei, die Frage der Obhutszuteilung zur Ergänzung des Sachverhalts und neuen Beurteilung an die Vorinstanz zurückzuweisen sei, ihm ein Ferienrecht von vier Wochen zu erteilen sei und beim Wochenendbesuchsrecht die Übergabe der Kinder alternierend an den Wohnorten der Eltern stattfinde (d.h. jedes zweite Mal die Mutter die Kinder an seinen Wohnort zu bringen habe). Die Ehefrau verlangt die Abweisung der Beschwerde, soweit darauf einzutreten sei. Mit Verfügung vom 7. Dezember 2009 wurde der Beschwerde aufschiebende Wirkung erteilt.
Erwägungen:
1. Angefochten ist ein kantonal letztinstanzlicher Eheschutzentscheid, der die elterliche Sorge, das Obhutsrecht, das Besuchsrecht und die Folgen der Wohnsitznahme in Tschechien regelt, mithin eine nicht vermögensrechtliche Zivilrechtsstreitigkeit, so dass streitwertunabhängig die Beschwerde in Zivilsachen gegeben ist (Art. 72 Abs. 1, Art. 75 Abs. 1 und Art. 90 BGG), was das Einreichen einer subsidiären Verfassungsbeschwerde definitionsgemäss ausschliesst (Art. 113 BGG). Die Eingabe des Beschwerdeführers kann jedoch ohne Weiteres als Ganzes in eine Beschwerde in Zivilsachen konvertiert werden, da sie alle Voraussetzungen dieses Rechtsmittels erfüllt (vgl. BGE 131 I 291 E. 1.3 S. 296; 134 III 379 E. 1.2 S. 382).
Was die Begründungsanforderungen bzw. die Kognition anbelangt, ändert sich damit im Übrigen nichts: Eheschutzentscheide betreffen vorsorgliche Massnahmen im Sinn von Art. 98 BGG, weshalb nur die Verletzung verfassungsmässiger Rechte gerügt werden kann (BGE 133 III 393 E. 5 S. 396 f.). Hierfür gilt das strenge Rügeprinzip (Art. 106 Abs. 2 BGG). Das bedeutet, dass das Bundesgericht nur klar und detailliert erhobene und soweit möglich belegte Rügen prüft, während es auf ungenügend begründete Rügen und rein appellatorische Kritik am angefochtenen Entscheid nicht eintritt. Wird die Verletzung des Willkürverbots gerügt, reicht es sodann nicht aus, die Rechtslage aus Sicht des Beschwerdeführers darzulegen und den davon abweichenden angefochtenen Entscheid als willkürlich zu bezeichnen; vielmehr ist im Einzelnen darzulegen, inwiefern das kantonale Gericht willkürlich entschieden haben soll und der angefochtene Entscheid deshalb an einem qualifizierten und offensichtlichen Mangel leidet (BGE 134 II 244 E. 2.2 S. 246).
2. Bereits im kantonalen Verfahren hat der Vater eine Umteilung der Obhut verlangt mit der Begründung, der Wegzug nach Tschechien liege nicht im Kindeswohl. Das Obergericht hat dieses Begehren abgewiesen mit der Begründung, vor dem Hintergrund, dass die Parteien in der Trennungsvereinbarung vom September 2008 übereinstimmend die Obhutszuweisung an die seit der Geburt des zweiten Kindes unstrittig nicht mehr erwerbstätige und im Wesentlichen die Betreuung der Kinder wahrnehmende Mutter beantragt und sich damit für die Beibehaltung der bis dahin gelebten Aufgabenteilung entschieden hätten, bestehe kein Anlass, wenige Monate später die Erziehungsfähigkeit der Mutter einzig wegen des geplanten Wegzuges nach Tschechien in Frage zu stellen. Inwiefern der dortige Aufenthalt dem Kindeswohl abträglich sein soll, sei nicht ersichtlich, weder im Zusammenhang mit dem Leben im tschechischen "Familienclan" noch mit Bezug auf das Schul- und Freizeitangebot oder das Gesundheitswesen in Tschechien. Zwar würden die Kinder beim Wegzug aus der Schweiz den Vater und auch den Grossvater väterlicherseits vermissen, aber die Behauptung, sie würden dadurch in eine Depression verfallen, sei unbegründet.
Das in der Beschwerde an das Bundesgericht gestellte Begehren um Rückweisung betreffend Obhutszuteilung an den Vater scheitert bereits daran, dass er sich mit der obergerichtlichen Kernerwägung, die Eltern hätten vor kurzem eine Trennungsvereinbarung - in welcher übrigens bereits von einem Wegzug die Rede ist - geschlossen und dabei die Übertragung der Obhut an die Mutter vorgesehen, nicht auseinandersetzt und seine Willkürrüge damit unsubstanziiert bleibt.
Das Vorbringen des Vaters, die Kinder seien in der Schweiz fest verwurzelt und der Wegzug nach Tschechien wirke für sie geradezu traumatisch, zumal sie zu ihm eine enge Bindung hätten, ist appellatorischer Natur und somit nicht geeignet, Willkür aufzuzeigen. Weder lässt sich bei Kindern in vorschulpflichtigem Alter von fester Verwurzelung sprechen noch werden angesichts ihrer Zweisprachigkeit und dem Wegzug in ein ihnen aufgrund der Ferienaufenthalte bereits weitgehend bekanntes Umfeld objektive Anhaltspunkte für die angebliche Traumatisierung genannt. Die Bindung zum Vater, bei dem sich die Kinder anerkanntermassen überdurchschnittlich viel und gerne aufhalten, kann aufgrund des Besuchs- und Ferienrechts (dazu E. 4) auch in Zukunft aufrechterhalten werden, so dass diese für sich genommen keine Willkür mit Bezug auf die Obhutszuteilung bzw. die abgewiesene Obhutsumteilung begründet. Ebenso wenig ist Willkür darzutun mit dem unbestrittenermassen ebenfalls sehr guten Verhältnis zum Grossvater väterlicherseits: Abgesehen davon, dass dieses Verhältnis faktisch weiterhin im Rahmen des Ferienrechts, aber auch mit Telefongesprächen etc. gepflegt werden kann, steht Grosseltern nur in Ausnahmefällen ein eigenes Besuchsrecht zu (vgl. Art. 274a ZGB), was vorliegend weder bestehend noch beantragt ist.
Vor dem geschilderten Hintergrund, wonach keine objektiven Anhaltspunkte für eine ernsthafte Gefährdung des Kindeswohls dargelegt sind, ist das Obergericht auch nicht in Willkür verfallen, wenn es das beantragte kinderpsychologische Gutachten nicht in Auftrag gegeben hat. Soweit der Vater vorbringt, der ältere Sohn wolle nach den Besuchen nicht mehr zur Mutter zurück und die Eltern hätten beschlossen, das auffällige Verhalten von D._ fachmännisch abklären zu lassen, wird ein erst nach dem angefochtenen Entscheid eingetretenes Novum geltend gemacht, das im bundesgerichtlichen Verfahren nicht berücksichtigt werden kann (Art. 99 Abs. 1 BGG). Nicht zu berücksichtigen sind sodann die in der Beschwerde erwähnten Schreiben der Eltern und des Bruders der Mutter, werden doch diese im angefochtenen Urteil nicht erwähnt und rügt der Vater dies nicht als willkürlich unterlassene Sachverhaltsfeststellung.
Soweit der Vater dem Obergericht mit Blick auf die in BGE 131 III 553 E. 1.2.3 S. 557 genannte Altersrichtlinie für die Kindesanhörung vorwirft, den während dem obergerichtlichen Verfahren sechs Jahre alt gewordenen D._ nicht angehört zu haben, zeigt er nicht auf, dass und an welcher Stelle er im kantonalen Verfahren einen entsprechenden Antrag gestellt hätte. Es wäre zwar wünschbar gewesen und hätte angesichts der Behauptung des Vaters, der Wegzug nach Tschechien sei für die Kinder ein Schock, nahe gelegen, D._ aufgrund der bei sämtlichen Kinderbelangen zum Tragen kommenden Untersuchungsmaxime von Amtes wegen anzuhören, zumal das tschechische Umfeld den Kindern aufgrund der Ferienbesuche bekannt ist und D._ deshalb dem Sachgericht mit der Schilderung seiner Sichtweise und Anliegen durchaus wertvolle Sachverhaltselemente für die Entscheidfindung hätte liefern können. Vor dem Hintergrund, dass im kantonalen Verfahren weder Anhaltspunkte für eine akute Gefährdung des Kindeswohls vorgebracht wurden (dazu vorstehend) noch ein Antrag auf Anhörung von D._, der altersmässig sein Anhörungsrecht noch nicht selbständig wahrnehmen konnte, gestellt worden ist (vgl. BGE 131 III 553 E. 1.1 S. 544), lässt sich aber nicht von Willkür sprechen, wenn das Obergericht D._ nicht von sich aus angehört hat. Willkür ergibt sich jedenfalls auch nicht allein aus dem von D._ wiederholt geäusserten Wunsch, in der Schweiz zu bleiben. Dieser Wunsch war dem Obergericht bereits aufgrund der Rechtsschriften bekannt. Kindern kommt aber kein freies Wahlrecht zu, wo und bei wem sie leben möchten (BGE 134 III 88 E. 4 S. 91), und vorliegend sind beide Kinder in einem Alter, in welchem sie naturgemäss anpassungsfähig sind und sich schnell in der neuen Umgebung zurecht finden können, umso mehr als sie (auch) tschechisch sprechen und das zukünftige Umfeld bereits aufgrund ihrer Ferienbesuche kennen.
3. Das Obergericht hat befunden, das der Mutter über die beiden Söhne zustehende Obhutsrecht sei für einen so weitreichenden Schritt wie den Wegzug ins Ausland nicht ausreichend. Weil sich der Vater hiergegen zur Wehr setze, müsse ihm ab dem Zeitpunkt des Wegzuges vollumfänglich die elterliche Sorge entzogen werden. Dies sei auch deshalb erforderlich, weil sich die Mutter sonst nach Art. 220 StGB strafbar machen würde und der Vater ein Rückführungsgesuch nach dem Haager Übereinkommen über die zivilrechtlichen Aspekte internationaler Kindesentführungen (HKÜ, SR 0.211.230.02) stellen könnte.
Der Vater hält diesen Rechtsstandpunkt wie insbesondere auch dessen Begründung für willkürlich bzw. in willkürlicher Weise gegen Art. 297 Abs. 2 ZGB verstossend. Die Mutter dürfe bereits gestützt auf das ihr zustehende Obhutsrecht wegziehen, weshalb sie sich damit auch nicht strafbar mache und ihm ein Rückführungsbegehren verwehrt sei. Mithin wäre der Entzug der elterlichen Sorge nur möglich, wenn die Parteien nicht mehr zusammenwirken könnten, wofür keine Anhaltspunkte bestünden. Als solcher komme insbesondere nicht in Betracht, dass er mit dem Wegzug nach Tschechien nicht einverstanden sei; soweit sich dieser als zulässig erweisen sollte und nicht wie beantragt die Obhut auf ihn übertragen werde, würde er selbstverständlich den betreffenden Gerichtsentscheid und damit den Wegzug akzeptieren.
Nach dem Gesagten ist zunächst der Inhalt der elterlichen Sorge (dazu E. 3.1) und des Obhutsrechts (dazu E. 3.2) zu erörtern, ferner auch die Frage des Kindeswohls bei einem Wegzug (dazu E. 3.3). Zu prüfen sind sodann die strafrechtlichen Aspekte (dazu E. 3.4) und bei Wegzug ins Ausland die Vereinbarkeit mit dem HKÜ (dazu E. 3.5).
3.1 Die elterliche Sorge ist nach heute überwiegender Ansicht ein Pflichtrecht, das die Gesamtheit der elterlichen Verantwortlichkeit und Befugnisse gegenüber dem Kind umfasst, insbesondere mit Bezug auf die Erziehung, die gesetzliche Vertretung und die Vermögensverwaltung (statt vieler: HEGNAUER, Grundriss des Kindesrechts, 5. Aufl., Bern 1999, Rz. 25.02). Während der Ehe üben die Eltern die elterliche Sorge gemeinsam aus (Art. 297 Abs. 1 ZGB). Wird der gemeinsame Haushalt aufgehoben oder die Ehe getrennt, so kann das Gericht die elterliche Sorge einem Ehegatten allein zuteilen (Art. 297 Abs. 2 ZGB). In der Regel wird im Rahmen des Eheschutzverfahrens oder von vorsorglichen Massnahmen während des Scheidungsverfahrens jedoch nur das Obhutsrecht übertragen (Urteile 5A_752/2009, E. 2.1, 5A_183/2010, E. 3.3.1, je mit Hinweisen). Bereits in der Botschaft zum revidierten Scheidungsrecht wurde es als wünschbar bezeichnet, sich auf diesen geringeren Eingriff in die Eltern-Kind-Beziehung zu beschränken, sofern das Kindeswohl nicht etwas anderes erfordere (Bbl 1979 II 1278).
3.2 Das Obhutsrecht ist ein Teil der elterlichen Sorge. Sein Kern ist die Befugnis, den Aufenthaltsort des Kindes sowie die Art und Weise seiner Unterbringung zu bestimmen (BGE 128 III 9 E. 4a); was den unselbständigen Wohnsitz des Kindes anbelangt, bestimmt Art. 25 Abs. 2 ZGB, dass dieses bei getrennten Eltern den Wohnsitz des Elternteils hat, unter dessen Obhut es steht. Des Weiteren ist der Träger des Obhutsrechtes verantwortlich für die tägliche Betreuung, Pflege und Erziehung des Kindes; teilweise wird dabei auch von faktischer Obhut (garde de fait) gesprochen (vgl. etwa STETTLER, in: SPR III/2, S. 233; BRÄM, in: Zürcher Kommentar, N. 81B zu Art. 176 ZGB). In der Rechtsprechung wird allgemein nicht zwischen Obhutsrecht und faktischer Obhut unterschieden, sondern generell von Obhut gesprochen, mit welcher das gesamte Rechtsbündel (Aufenthaltsbestimmung, tägliche Betreuung, Pflege und Erziehung) gemeint ist.
Wird die Obhut auf einen Elternteil übertragen, verbleibt dem Inhaber der elterlichen "Restsorge" im Wesentlichen (zum Besuchsrecht vgl. E. 3.4) ein Mitentscheidungsrecht bei zentralen Fragen der Lebensplanung des Kindes. Dabei ist zu denken - stets im Sinn von Grundsatzentscheidungen - an die Namensgebung (vgl. Art. 301 Abs. 4 ZGB), an die allgemeine und berufliche Ausbildung (vgl. Art. 302 ZGB), an die Wahl der religiösen Erziehung (vgl. Art. 303 ZGB), an medizinische Eingriffe und andere einschneidende bzw. das Leben des Kindes prägende Weichenstellungen wie beispielsweise die Ausübung von Hochleistungssport.
Was die Ausbildung des Kindes anbelangt, ist die Einschulung am neuen Ort als solche durch das Aufenthaltsbestimmungsrecht als wesentlichster Teilgehalt des Obhutsrechts abgedeckt, ergibt sich doch die Tatsache eines Schulwechsels direkt und zwangsläufig aus der Verlegung des Wohnortes und der betreffenden örtlichen Schulpflicht. Dies gilt jedenfalls, soweit die Schulsituation vergleichbar ist; einzig bei Entscheidungen, die über den eigentlichen Ortswechsel hinausgehen wie etwa bei einem Wechsel von der öffentlichen Schule zu Privatunterricht, in ein Internat, zu einer streng religiösen Schule und dergleichen mehr, wäre das Sorgerecht des anderen Elternteils betroffen.
Der Wegzug in ein anderes Land, aber auch ein solcher innerhalb der Schweiz kann schliesslich dazu führen, dass bei eingeschulten Kindern die (Haupt-)Unterrichtssprache wechselt. Obwohl dies indirekt durchaus auch eine Weichenstellung für das spätere Leben des Kindes sein kann, hat der Mitinhaber der elterlichen Sorge dies insoweit hinzunehmen, als die Einschulung am neuen Ort eine unmittelbare Folge des Aufenthaltsbestimmungsrechts des obhutsberechtigten Elternteils ist und die Unterrichtssprache am neuen Ort der Disposition der Eltern in der Regel entzogen ist. Der Inhaber der elterlichen "Restsorge" hat ein Mitbestimmungsrecht insoweit, als Fragen der Sprachwahl elternseitig beeinflussbar sind (etwa bei einer zweisprachigen Schule an der Sprachgrenze, bei der Wahl eines Internates mit einer bestimmten Unterrichtssprache, bei der Fremdsprachenwahl in der Schule, aber insbesondere auch bei der Sprachregelung im häuslichen Umfeld).
3.3 Aus dem Gesagten ergibt sich, dass der Inhaber der alleinigen Obhut - unter Vorbehalt des Rechtsmissbrauches (z.B. Wegzug ohne plausible Gründe bzw. ausschliesslich zur Vereitelung von Kontakten zwischen Kind und anderem Elternteil) - mit den Kindern wegziehen darf, namentlich auch ins Ausland, ohne dass es hierfür einer gerichtlichen Bewilligung bedürfte. Die Ausübung der elterlichen Sorge wie auch des Obhutsrechtes als dessen Teilgehalt muss jedoch stets auf das Wohl des Kindes gerichtet sein (vgl. Art. 301 Abs. 1 ZGB). Ist dessen Wohl gefährdet und sorgen die Eltern nicht von sich aus für Abhilfe oder sind sie dazu ausserstande, so trifft die Vormundschaftsbehörde - bzw. der Eheschutz- oder Massnahmerichter (vgl. Art. 315a Abs. 1 ZGB) - die geeigneten Massnahmen zum Schutz des Kindes (Art. 307 Abs. 1 ZGB). Dazu gehören als mildeste Massnahme in der Stufenfolge der Kindesschutzmassnahmen insbesondere Weisungen nach Art. 307 Abs. 3 ZGB, die sämtliche Bereiche elterlichen Handelns erfassen können und die Maximen der Subsidiarität, Komplementarität und Proportionalität erfüllen müssen. Weil für Kinderbelange die Offizialmaxime gilt, kann die Vormundschaftsbehörde oder das mit den Kinderbelangen befasste Gericht von Amtes wegen Massnahmen im Sinn von Art. 307 ff. ZGB treffen; in der Regel geschieht dies aber auf Antrag eines Elternteils.
Was nun den Wegzug anbelangt, kann dem obhutsberechtigten Ehegatten mit einer auf Art. 307 Abs. 3 ZGB gestützten Weisung untersagt werden, das Kind ausser Landes zu bringen, soweit dessen Wohl dadurch ernsthaft gefährdet würde. Dabei ist zunächst klarzustellen, dass anfängliche Integrations- und/oder sprachliche Schwierigkeiten in aller Regel keine ernsthafte Gefährdung des Kindeswohls begründen. Diese sind in mehr oder weniger grossem Umfang einem jeden Wechsel des Wohnortes inhärent, und zwar nicht nur bei einem Wegzug ins Ausland, sondern auch bei einem Wechsel in einen anderen Landesteil, und sie würden in weitgehend gleicher Weise auch dann auftreten, wenn nicht nur der Obhutsberechtigte, sondern einvernehmlich die ganze Familie wegzöge. Vor diesem Hintergrund wird eine ernsthafte Gefährdung des Kindeswohls bei kleineren Kindern nur ganz selten gegeben sein, aber auch bei etwas älteren Kindern ist insbesondere der blosse Tatbestand der Einschulung am neuen Ort für sich genommen kein Hinderungsgrund, würde dies doch letztlich bedeuten, dass Familien mit eingeschulten Kindern nicht mehr ihren Wohnort verändern dürften bzw. diesfalls die Vormundschaftsbehörde jeweils von Amtes wegen intervenieren müsste; eine Wohnsitzfixierung bei eingeschulten Kindern widerspräche indes der sozialen Wirklichkeit.
Sinngemäss gilt das Gesagte auch für das Besuchsrecht. Wohl trifft es zu, dass die Besuchsrechtsausübung bei grösserer Distanz zunehmend erschwert wird, zwar nicht rechtlich, wohl aber faktisch. Dies ist indes für sich allein kein Grund, dem getrennten und allein obhutsberechtigten Ehegatten den Wegzug ins Ausland zu verbieten, jedenfalls wenn mit dem anderen Elternteil weiterhin ein persönlicher Verkehr möglich bleibt und der Wegzug auf sachlichen Gründen beruht; es würde nicht angehen, demjenigen Elternteil, der die ganzen Erziehungslasten trägt, selbst für den Normalfall eine faktische Residenzpflicht in der Nähe des bloss besuchsberechtigten Elternteils aufzuerlegen und ihm damit gegebenenfalls auch einen Umzug innerhalb der Schweiz zu verwehren (in diesem Sinn bereits BGE 101 II 200). Vielmehr ist der grösseren Distanz mit einer angepassten Regelung des persönlichen Umgangs Rechnung zu tragen, indem etwa weniger, aber (soweit möglich, namentlich bei eingeschulten Kindern) längere Wochenenden oder als Kompensation für die selteneren Besuchswochenenden ein ausgedehntes Ferienrecht gewährt wird (vgl. BGE 95 II 385 E. 3 S. 388).
Eine auf Art. 307 ZGB gestützte Weisung, mit welcher dem allein obhutsberechtigten Ehegatten untersagt wird, mit dem Kind ins Ausland oder in einen anderen Landesteil zu ziehen, ist demnach nur gerechtfertigt, wenn das Wohl des Kindes dadurch gefährdet wäre. Zu denken ist etwa an den Fall, dass das Kind an einer Krankheit leidet und ihm im geplanten Zuzugsstaat die nötige medizinische Versorgung nicht gewährt werden kann, dass es in der Schweiz fest verwurzelt ist und zum Zuzugsstaat kaum eine Beziehung hat oder dass es relativ nahe an der Mündigkeit steht und bei deren Erreichen voraussichtlich wieder in die Schweiz zurückkehren würde. Insbesondere bei älteren Kindern wird sodann deren Meinungsäusserung im Rahmen der Anhörung eine gewichtige Rolle spielen. Im Übrigen ist nicht zu verkennen, dass bei der erwähnten Gefährdung des Kindeswohls ohnehin häufig eher eine Obhutszuteilung an den anderen Elternteil im Vordergrund steht und sich damit die Frage einer Weisung gemäss Art. 307 ZGB gar nicht erst stellt.
3.4 Gemäss Art. 220 StGB wird auf Antrag mit Gefängnis oder mit Busse bestraft, wer eine unmündige Person dem Inhaber der elterlichen oder der vormundschaftlichen Gewalt entzieht oder sich weigert, sie ihm zurückzugeben.
In einer mit BGE 91 IV 136 eingeleiteten Praxisänderung hat das Bundesgericht befunden, dass auch der Inhaber der elterlichen Sorge als Täter in Frage kommen könne. Dieser und die sich anschliessenden Entscheide betrafen durchwegs die Konstellation, dass entweder beide Elternteile die volle elterliche Sorge besassen (BGE 95 IV 67; 98 IV 35; 118 IV 61) oder aber der nicht obhutsberechtigte Mitinhaber der elterlichen Sorge die Kinder dem allein Obhutsberechtigten entzogen bzw. nicht zurückgebracht hatte (vgl. BGE 91 IV 136; 91 IV 228; 104 IV 90; 110 IV 35; 125 IV 14; 128 IV 154). Das Bundesgericht hat in diesem Zusammenhang betont, dass mit der Übertragung der alleinigen Obhut auf den einen Elternteil dem anderen das Recht zur Bestimmung über den Aufenthalt, die Pflege und Erziehung der Kinder entzogen sei (insbesondere BGE 91 IV 136 S. 137; 91 IV 228 E. 1 S. 230 f.; 110 IV 35 E. 1 S. 37). Auch in der Literatur wird durchwegs betont, dass das Aufenthaltsbestimmungsrecht das geschützte Rechtsgut von Art. 220 StGB sei (vgl. etwa SCHUBARTH, in: Kommentar zum schweizerischen Strafrecht, 4. Band, Bern 1997, N. 8 zu Art. 220 StGB; HURTADO POZO, Droit pénal, Partie spéciale, Zürich 2009, Rz. 3539).
Davon zu unterscheiden ist die in der Literatur umstrittene Frage, ob umgekehrt auch der alleinige Obhutsinhaber dem Mitinhaber der elterlichen Sorge das Kind im Sinn von Art. 220 StGB entziehen kann, namentlich durch Vereitelung des Besuchsrechts. Die Anwendbarkeit von Art. 220 StGB bei dieser Konstellation wird von einem Teil der Lehre abgelehnt mit der Begründung, das Besuchsrecht sei nicht Teil der elterlichen Sorge (namentlich SCHUBARTH, a.a.O., N. 38 zu Art. 220 StGB; HÜPPI, Straf- und zivilrechtliche Aspekte der Kindesentziehung gemäss Art. 220 StGB mit Schwergewicht auf den Kindesentführungen durch einen Elternteil, Diss. Zürich 1988, S. 118; ECKERT, in: Basler Kommentar, N. 14 zu Art. 220 StGB). Die Grundlage des Besuchsrechts ist nicht restlos geklärt; in der Lehre wird es teilweise als ein verbleibender Rest der entzogenen elterlichen Sorge angesehen, teilweise aber auch auf die leibliche Abstammung zurückgeführt (vgl. STETTLER, a.a.O., S. 235 m.w.H.), während es nach bundesgerichtlicher Rechtsprechung als direkt aus dem Persönlichkeitsrecht fliessend charakterisiert wird (BGE 98 IV 35 E. 2 S. 37; 111 II 405 E. 3 S. 407; 119 II 201 E. 3 S. 204; 122 III 404 E. 3a S. 406; 123 III 445 E. 3b S. 451). Jedenfalls kann das Besuchsrecht nicht im eigentlichen Sinn ein Teilgehalt der elterlichen Sorge sein; andernfalls könnte weder demjenigen Elternteil, dem sie vollständig entzogen worden ist - was nach wie vor der Regelfall bei der Scheidung ist (vgl. Art. 133 Abs. 1 ZGB), aber auch bei Massnahmen gemäss Art. 311 ZGB zutrifft -, ein Besuchsrecht zukommen, noch dürfte es bei ausserordentlichen Umständen gestützt auf Art. 274a ZGB Drittpersonen eingeräumt werden. Unabhängig von der rechtlichen Einordnung des Besuchsrechts hält die strafrechtliche Abteilung des Bundesgerichts entgegen der vorstehend zitierten Lehrmeinung dafür, dass die Verletzung einer Besuchsrechtsregelung strafbar sei, wobei nicht das Besuchsrecht als solches von Art. 220 StGB geschützt werde (BGE 98 IV 35 E. 2 S. 37), wohl aber die gerichtlich festgesetzte Besuchsrechtsregelung (BGE 98 IV 35 E. 3 S. 39; vgl. auch BGE 128 IV 154 E. 3.2 S. 160).
Die in den zwei vorangehenden Absätzen dargestellte Rechtsprechung, wonach einerseits strafbar ist, wer die Kinder dem Inhaber der Obhut entzieht, und andererseits, wer eine Besuchsrechtsregelung vereitelt, soll in der neuen Fassung von Art. 220 StGB, die im Zusammenhang mit der geplanten Revision des ZGB betreffend die gemeinsame elterliche Sorge vorgeschlagen wird, klarer zum Ausdruck kommen. Gemäss Vorentwurf vom Januar 2009 soll Art. 220 StGB zukünftig lauten: "Wer eine minderjährige Person dem Inhaber des Obhutsrechts entzieht oder sich weigert, sie ihm zurückzugeben, wer sich weigert, eine minderjährige Person dem Inhaber eines Besuchsrechts zu übergeben, wird, auf Antrag, mit Freiheitsstrafe bis zu drei Jahren oder Geldstrafe bestraft."
Wie es sich mit der im Vernehmlassungsverfahren zur geplanten Gesetzesrevision stark kritisierten Pönalisierung der Vereitelung des Besuchsrechts im Einzelnen verhält bzw. verhalten wird, ist vorliegend nicht von Belang. Entscheidend ist vielmehr, dass die Veränderung des Aufenthaltsortes bzw. des Wohnsitzes des Kindes durch das Obhutsrecht abgedeckt ist (E. 3.2) und dass grundsätzlich nicht strafrechtlich verpönt sein kann, was zivilrechtlich erlaubt ist (HÜPPI, a.a.O., S. 108 oben). Jedenfalls wenn der Wegzug aus sachlichen bzw. nachvollziehbaren Gründen und nicht einzig in der Absicht erfolgt, die Kontakte zwischen dem Kind und dem anderen Elternteil zu unterbinden, kann sich eine Strafbarkeit insbesondere auch nicht aus dem Umstand ergeben, dass der Wegzug - nicht nur ins Ausland, sondern gegebenenfalls auch innerhalb der Schweiz - rein faktisch eine Erschwerung der Besuchsrechtsausübung bedeuten kann; der räumlichen Distanz ist wie gesagt durch eine angepasste Regelung des Besuchs- und Ferienrechts Rechnung zu tragen (dazu E. 3.3). Erst wenn diese Besuchsrechtsregelung vom Inhaber des Obhutsrechts unterlaufen wird, stellt sich die Frage der Strafbarkeit nach Art. 220 StGB.
3.5 Die vom HKÜ geschützte Sorgerechtsposition (rights of custody gemäss englischem, droit de garde gemäss französischem Konventionstext) sind in einem weiten Sinn zu verstehen. Besonderes Gewicht liegt auf dem in Art. 5 HKÜ namentlich genannten Aufenthaltsbestimmungsrecht, aber geschützt sind auch weitere Personensorgebefugnisse wie namentlich die Pflege und Erziehung (vgl. RASELLI/ HAUSAMMANN/MÖCKLI/URWYLER, in: Ausländerrecht, 2. Aufl., Basel 2009, Rz. 16.155 m.w.H.). Soweit das im HKÜ geschützte Sorgerecht gesetzlich begründet ist, bemessen sich dessen Bestand und Inhalt gemäss Art. 3 lit. a HKÜ nach dem internationalen Privatrecht am gewöhnlichen Aufenthaltsort des Kindes (vgl. auch Art. 16 Abs. 4 HKsÜ). Das schweizerische IPRG unterstellt in Art. 82 Abs. 1 die Beziehungen zwischen Eltern und Kind dem Recht am gewöhnlichen Aufenthalt des Kindes; mithin kommen im vorliegend interessierenden Fall die Normen des ZGB zum Tragen. Dies wiederum bedeutet, dass der Begriff des Sorgerechts im Sinn des HKÜ mit dem Obhutsrecht nach schweizerischem Recht übereinstimmt, welches nebst dem Aufenthaltsbestimmungsrecht die tägliche Pflege und Erziehung umfasst (dazu eingehend BUCHER, in: AJP 2008, S. 480 f.). Das bedeutet, dass die dem Inhaber der elterlichen "Restsorge" zustehende Rechtsposition nicht im Sinn von Art. 3 lit. a HKÜ verletzt ist, wenn der alleinige Obhutsinhaber die Kinder aus der Schweiz in einen anderen HKÜ-Vertragsstaat verbringt. Einzig bei der in E. 3.3 erwähnten Weisung gemäss Art. 307 ZGB (sog. non-removal clause) wäre das Verbringen des Kindes widerrechtlich im Sinn von Art. 3 lit. a HKÜ, sind doch solche Anordnungen des Herkunftsstaates durch das HKÜ geschützt und vom Zufluchtsstaat im Rahmen des Rückführungsverfahrens zu respektieren (vgl. PIRRUNG, in: Staudingers Kommentar zum BGB, Berlin 2009, Vorbem. zu Art. 19 EGBGB, D 30; RASELLI/HAUSAMMANN/MÖCKLI/URWYLER, a.a.O., Rz. 16.155, je m.w.H.).
3.6 Zusammenfassend ergibt sich, dass der alleinige Inhaber der Obhut unter Vorbehalt des Rechtsmissbrauchsverbotes befugt ist, mit den Kindern ins Ausland zu ziehen, ohne dass er hierfür einer gerichtlichen oder behördlichen Bewilligung bedürfte und ohne dass er sich dabei nach schweizerischem Recht strafbar machen würde oder der Inhaber der elterlichen "Restsorge", soweit dem alleinigen Obhutsinhaber der Wegzug nicht gerichtlich oder durch die Vormundschaftsbehörde untersagt worden ist, ein Rückführungsgesuch gemäss HKÜ stellen könnte.
3.7 Vorliegend hat das Obergericht dem Vater die elterliche Sorge ausschliesslich mit der Begründung entzogen, die Mutter mache sich ansonsten strafbar und der Vater könne ein Rückführungsgesuch stellen. Die Möglichkeit bzw. Notwendigkeit des Entzuges der elterlichen Sorge bei Unfähigkeit der Eltern, zum Wohl des Kindes zusammenzuwirken, hat es zwar im Sinn allgemeiner Ausführungen erwähnt (E. 4.1), aber ausdrücklich offengelassen, ob es sich vorliegend auch tatsächlich so verhalte bzw. die Befürchtung der Mutter, der Vater würde ihre Entscheidungen dauernd mit seinem Veto blockieren, zutrifft (E. 4.2).
Das Obergericht hat dem Vater die elterliche Sorge ab Wegzug folglich nicht mit zwei unabhängigen Alternativbegründungen, sondern allein mit einer nach den vorstehenden Erwägungen nicht zu haltenden Begründung und damit in willkürlicher Weise entzogen. Ob der Entzug der elterlichen Sorge auch im Ergebnis willkürlich wäre oder die mit Bezug auf das Zusammenwirken der Eltern erhobenen Rügen des Beschwerdeführers begründet sind (die Parteien äussern sich insbesondere auch im Rahmen der Replik und Duplik zur Frage des Zusammenwirkens, wobei ihre Ausführungen fast ausschliesslich Noven betreffen), lässt sich mangels betreffender Sachverhaltsfeststellungen nicht prüfen. In diesem Punkt ist der angefochtene Entscheid aufzuheben und zur Sachverhaltserstellung und neuen Entscheidung an das Obergericht zurückzuweisen. In diesem Zusammenhang sei bemerkt, dass mit Blick auf die per September 2010 geplante Einschulung von D._ in Tschechien durch die Rückweisung an das Obergericht keine Gefahr im Verzug liegt, kann doch die Mutter gestützt auf das ihr zustehende Obhutsrecht den Wohnsitz in der Zwischenzeit bereits verlegen und D._ auch in der Schule anmelden (vgl. E. 3.2). Im Übrigen stünde der diesbezüglichen Rückweisung eine allenfalls vom kantonalen Prozessrecht vorgesehene Konzentrationsmaxime nicht entgegen, weil für Kinderbelange von Bundesrechts wegen die Offizialmaxime gilt.
4. Mit Bezug auf den persönlichen Verkehr hat das Obergericht ein Besuchsrecht an jedem zweiten Wochenende von Freitag- bis Sonntagabend sowie ein Ferienrecht von drei Wochen als eine der Distanz und den Verhältnissen angepasste Minimalregelung für den Konfliktfall angesehen. Von einer Ausdehnung des Besuchsrechts bereits auf den Donnerstag hat es abgesehen, weil D._ am Freitag den obligatorischen Vorschulkindergarten besuchen müsse, und die Verpflichtung der Mutter, die beiden Söhne für jeden zweiten Besuch in die Schweiz zu bringen, hat es als mit dem Kindesalter unvereinbar abgelehnt. Schliesslich hat es das Begehren um Ausdehnung des Ferienrechts auf vier Wochen abgewiesen mit der Begründung, üblicherweise betrage das Ferienrecht zwei Wochen, weshalb die vorliegend gewährten drei Wochen genügten.
Mit der Behauptung, die monatliche Reise in die Schweiz bedeute für die Kinder "fun" und "action" und bei Müdigkeit würden sie einfach schlafen, ist keine Willkür mit Bezug auf die obergerichtliche Erwägung darzutun, die stetige Reiserei gereiche den beiden 3- und 6-jährigen Kindern nicht zum Wohl, liegt doch Willkür nicht bereits vor, wenn eine andere Möglichkeit auch vertretbar wäre, sondern erst, wenn der angefochtene Entscheid schlichtweg unhaltbar ist (vgl. BGE 129 I 8 E. 2.1 S. 9). Keine Willkür darzutun ist ferner mit der Behauptung, die Reisezeit betrage nur fünf und nicht wie vom Obergericht angenommen sechs Stunden, ist doch Kern der obergerichtlichen Erwägung, dass ein permanentes Hin und Her für die Kinder zu vermeiden sei.
Zutreffend ist hingegen das Vorbringen des Vaters, das Obergericht sei mit Bezug auf den Umfang des Ferienrechts überhaupt nicht auf den Einzelfall eingegangen, sondern habe einfach auf das Übliche verwiesen, obwohl mit dem vorliegend geplanten Wegzug gerade keine gewöhnliche Konstellation gegeben sei. Angesichts der faktischen Erschwerung der Besuchsrechtsausübung durch den Wegzug nach Tschechien, unter Berücksichtigung der Tatsache, dass die Kinder ein enges Verhältnis zum Grossvater in der Schweiz haben und dieses nur noch im Rahmen des Ferienrechts sowie der Feiertage-Wochenenden wird gepflegt werden können, aber insbesondere auch mit Blick auf die nicht unbegründete Befürchtung des Vaters, dass die Deutschkenntnisse der Kinder in Tschechien schrittweise abnehmen werden, was die Kommunikation erschwere, hätte es sachliche Gründe für ein noch ausgedehnteres Ferienrecht gegeben. Zur Aufhebung eines Entscheides genügt es indes nicht, wenn er sich nur in der Begründung als willkürlich erweist; vielmehr ist erforderlich, dass er auch im Ergebnis unhaltbar ist (BGE 132 III 209 E. 2.1 S. 211; 133 I 149 E. 3.1 S. 153). Dies lässt sich vorliegend insofern nicht sagen, als der Vater ein 14-tägliches Besuchsrecht hat und dieses aufgrund seiner Arbeitszeiten und der Flugmöglichkeiten auch tatsächlich regelmässig wird ausüben können, so dass kontinuierlich ein Kontakt bestehen bleibt, mithin ein Unterschied zur Konstellation besteht, wo ein Elternteil fast nur im Rahmen des Ferienrechts persönlichen Umgang mit dem Kind pflegen kann.
5. Der Beschwerdeführer ist bis auf die Frage der elterlichen Sorge, deren Schicksal aufgrund der Rückweisung offen ist, in allen übrigen Streitpunkten unterlegen. Gestützt auf Art. 66 Abs. 1 und Art. 68 Abs. 2 BGG rechtfertigt es sich, ihm vier und der Beschwerdegegnerin einen Fünftel der Gerichtskosten aufzuerlegen und ihn zu einer reduzierten Parteientschädigung an die Beschwerdegegnerin zu verpflichten.
Demnach erkennt das Bundesgericht:
1. In dahingehender Gutheissung der Beschwerde wird das Urteil des Obergerichts Aargau vom 20. Oktober 2009 mit Bezug auf die Frage der elterlichen Sorge aufgehoben und diesbezüglich zur Sachverhaltsfeststellung und neuen Entscheidung an das Obergericht zurückgewiesen. Im Übrigen wird die Beschwerde abgewiesen.
2. Die Gerichtskosten von Fr. 2'500.-- werden zu vier Fünfteln dem Beschwerdeführer und zu einem Fünftel der Beschwerdegegnerin auferlegt.
3. Der Beschwerdeführer hat der Beschwerdegegnerin für das bundesgerichtliche Verfahren eine reduzierte Parteientschädigung von Fr. 2'000.-- zu leisten.
4. Dieses Urteil wird den Parteien und dem Obergericht des Kantons Aargau, Zivilgericht, 5. Kammer, schriftlich mitgeteilt.
Lausanne, 1. Juni 2010
Im Namen der II. zivilrechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Die Präsidentin: Der Gerichtsschreiber:
Hohl Möckli