el problema es que estas olvidando que estas trabajando para el navegador, y el no entiende de forma bruta dicho contenido binario...
para eso debes hacer uso de <img/> para poder visualizar la imagen en el navegador, ya se a Ajax o no... otra forma sería usar el esquema
data: pero al final el problema es el mismo, vas a tener que usar <img/> para poder "renderear" la imagen...
así que es simple, lo que debes obtener vía Ajax es el contenido que va en el
src de la imagen, no el contenido binario de la misma...