Sigo pensando que los valores se actualizan bien.
Prueba esto (prácticamente copiado del tuyo, pero quitando lo de PHP que no controlo):
<html>
<head>
<title>Documento sin título</title>
<script language="JavaScript" type="text/JavaScript">
var ruta1;
var ruta2;
var ruta3;
var foto=new Array();
foto[0]=new Image();
foto[1]=new Image();
foto[2]=new Image();
function cambiaImg(icono){
ruta1 = "_img/iconos_out/"+icono+".jpg";
ruta2 = "_img/iconos_over/"+icono+".jpg";
ruta3 = "_img/iconos_out/"+icono+".jpg";
alert("valor de ruta1 en la función: "+ruta1);
foto[0].src = ruta1;
foto[1].src = ruta2;
foto[2].src = ruta3;
}
</script>
</head>
<body>
<table border=1><tr>
<td width="32" height="38" valign="top">
<a href="#">
<img src="algo.gif" width="32" height="32" border="0"
onClick="cambiaImg('$icono')">
</a>
</td>
</tr></table>
<a href='javascript
:alert("valor global de ruta1 : "+ruta1);'>Mostrar valor global de ruta1</a>
</body>
</html>
Y me cuentas